Енергия на бъдещето: реалност и фантазия. Алтернативни енергийни източници

Не е тайна, че ресурсите, използвани от човечеството днес със сигурност е повече от бъдещата тяхното производство и употреба може да доведе не само до енергията, но и за екологична катастрофа. Традиционно се използва от човечеството ресурси - въглища, нефт и природен газ - ще приключи след няколко десетилетия, и трябва да се вземат сега, в наше време мерки. Разбира се, можем да се надяваме, че пак ще се намери някой богат депозит, както и през първата половина на миналия век, но учените смятат, че такива големи депозити вече. Но във всеки случай, дори и откриването на нови области ще забави само неизбежната необходимост да се намерят начини за производство на енергия от алтернативни източници, както и преминаването към възобновяеми източници като вятърна, слънчева, геотермална, водни потоци и т.н., и в допълнение към това, че е необходимо да се продължи разработването на енергоспестяващи технологии.

В тази статия ще разгледаме някои от най-обещаващите идеи, според модерните учени, на които ще бъде изградена енергията на бъдещето.

Слънчеви станции

Хората отдавна са се замислили дали е възможно използване на слънчевата енергия на земята. Под слънчевата светлина, топла вода, сухи дрехи и керамични съдове, преди да бъдат изпратени във фурната, но тези методи не могат да бъдат наречени ефективни. Първото техническо средство, трансформиращо слънчевата енергия, се появи през 18 век. Френски учен Буфон, опитът показва, в която той успя с помощта на голям вдлъбнато огледало, при ясно време, за да възпламени сухите дърва от разстояние от около 70 метра. Сънародникът му, известният учен Лавоазие, нанесете лещи, за да се концентрират слънчевата енергия, а в Англия е създадена лещовидна стъкло, че чрез фокусиране на слънчевите лъчи разтопено желязо, само за няколко минути.

Природоизследователите извършиха много експерименти, които доказаха това използване на енергия слънцето на земята е възможно. Въпреки това слънчевата батерия, която би превърнала слънчевата енергия в механична, се появи сравнително наскоро през 1953 г. Тя е създадена от учени от Националната авиокосмическа агенция на САЩ. Още през 1959 г. слънчевата батерия е използвана за първи път за оборудването на спътников сателит.

Може би дори и тогава, осъзнавайки, че такива батерии в пространството много по-ефективно, учените са имали идеята за създаване на пространство, слънчеви инсталации, защото в един час на слънце, за да генерира толкова енергия, колкото цялото човечество консумира и за годината, така че защо да не го използвам? Каква ще бъде бъдещата слънчева енергия?

От една страна, изглежда, че използването на слънчева енергия е идеален вариант. Въпреки това, цената на огромна слънчева станция е много висока и освен това тя ще бъде скъпа в експлоатация. С течение на времето, когато ще бъдат въведени нови технологии за доставка на товари в космоса, както и нови материали, ще бъде възможно реализирането на такъв проект, но досега можем да използваме сравнително малки батерии на повърхността на планетата. Много ще кажат, че това също не е лошо. Да, това е възможно в частна къща, но за захранване на големи градове, съответно или много соларни клетки или технология е необходима, която ще ги направи по-ефективни.

Икономическата страна на въпроса също присъства: всеки бюджет ще пострада, ако тя ще има за задача да преведе целият град (или държава) със слънчеви панели. Тя ще изглежда, че може да се изисква от градските жители плащат някаква сума за ремонта, но в този случай те няма да бъдат щастливи, защото ако хората са готови да отидат на тези разходи, те щяха да го направили вече себе си: способността да си купите слънчеви панели е на всички.

Що се отнася до слънчевата енергия, има и друг парадокс: цената на продукцията. Трансферът на слънчева енергия директно не е най-ефективното. Досега не е намерен по-добър метод от използването на слънчеви лъчи за загряване на водата, която, превръщайки се в пара, от своя страна върти динамото. В този случай загубата на енергия е минимална. Човечеството иска да използва "зелени" слънчеви панели и соларни станции за опазване на ресурсите на място, но за такъв проект ще бъде необходимо огромно количество от същите ресурси и "неекологична" енергия. Например във Франция наскоро беше построена слънчева електроцентрала с площ от около 2 квадратни километра. Цената на строителството е около 110 милиона евро, без да се отчитат разходите за експлоатация. Трябва обаче да се има предвид, че животът на такива механизми е около 25 години.

вятър

Вятърната енергия - също е била използвана от хората още от древността, най-простият пример е плаването и вятърните мелници. Вятърните мелници се използват сега, особено те са ефективни в райони с постоянни ветрове, например на брега. Учените постоянно излагат идеи как да модернизират вече наличните устройства за преобразуване на вятърната енергия, една от тях - вятърни турбини под формата на разпръскващи се турбини. Поради непрекъснатото въртене те биха могли да "виси" във въздуха в рамките на няколко стотин метра от земята, където вятърът е силен и постоянен. Това ще помогне за електрифицирането на селските райони, където е невъзможно да се използват стандартни вятърни мелници. В допълнение, такива танцуващи турбини могат да бъдат оборудвани с интернет модули, които ще осигурят достъп на хората до световната мрежа.

Приливи и вълни

Бумът за слънчева и вятърна енергия постепенно преминава и интересът на изследователите е привлечен от друга природна енергия. По-обещаващо е използването на приливите. Вече около сто компании по целия свят са ангажирани в този проблем и има няколко проекта, които доказаха ефективността на този метод за производство на електроенергия. Предимството пред слънчевата енергия е, че загубите при пренасянето на една енергия в друга са минимални: приливната вълна върти огромна турбина, която генерира електричество.

В "Oyster" - идея, разположен на капака на дъното на океана панта, която ще доставя вода до брега, като по този начин превръща простата водноелектрическа турбината. Само една такава инсталация може да осигури електроенергия на малък микро-район.

Вече в Австралия успешно се използват приливните вълни: в Пърт се инсталират инсталации за обезсоляване, работещи с този вид енергия. Тяхната работа дава възможност да се осигурят около половин милион души с прясна вода. Природната енергия и промишлеността могат да бъдат комбинирани в този сектор на производство на енергия.

Използването на приливна енергия е малко по-различно от технологиите, които сме свикнали да виждаме в речните водноелектрически централи. ВЕЦ често е вреден за околната среда: околността наводнен, унищожени екосистемата, но растенията, които използват приливни вълни, в това отношение, много по-безопасно.

Енергията на човека

Един от най-фантастичните проекти в нашия списък е използването на енергия от живи хора. Звучи зашеметяващо и дори ужасно, но не всичко е толкова ужасно. Учените ценят идеята как да се използва механичната енергия на движението. Тези проекти се отнасят до микроелектроника и нанотехнологии с ниско потребление на енергия. Макар че звучи като утопия, няма истинско развитие, но идеята е много интересна и не оставя умовете на учените. Съгласете се, устройството ще бъде много удобно, че като часовник с автоматично podzavodkoy ще бъде изискана от факта, че окабеляване пръст на сензора, или на таблета или телефона просто виси на торбата при ходене. Да не говорим за дрехи, които, изпълнени с различни микро-устройства, могат да превърнат в електричество енергията на движението на човек.

В Бъркли, в лабораторията Lawrence, например, учените са се опитали да доведе до живот на идеята да се използват вируси, за да окаже натиск за преобразуване на енергия в електричество. Предлагат се и малки механизми, които работят от трафика, но досега такава технология не е била доставена в потока. Да, с глобалната енергийна криза този начин не може да се справи: колко хора ще трябва да "педалират", за да направят цялото растение да работи? Но тъй като една от мерките, използвани в комплекса, теорията е доста жизнеспособна.

Особено като технология, за да бъдат ефективни в труднодостъпни места, при полярни станции, в планината и гората, сред пътници и туристи, които не винаги имат възможност да заредите вашата притурка, но остава във връзка е важно, особено ако групата е в критична ситуация. Колко може да бъде предотвратено, ако хората винаги разполагат с надеждно средство за комуникация, което не зависи от "изхода".

Водородни горивни клетки

Може би, всеки собственик на колата, взирайки се в светлина размер на бензин близо до нула, има представа за това как би било чудесно, ако колата върви по вода. Но сега нейните атоми са достигнали до вниманието на учените като реални енергийни обекти. Факт е, че във водородните частици - най-разпространеният газ във Вселената - съдържа огромно количество енергия. Освен това двигателят изгаря този газ почти без странични продукти, т.е. получаваме много екологосъобразно гориво.

Водородът се захранва от някои модули и совалки на ISS, но на Земята съществува главно под формата на съединения като вода. През осемдесетте години в Русия имаше разработки на самолети, използващи водород като гориво, тези технологии дори бяха използвани на практика и експерименталните модели се оказаха ефективни. Когато водородът се отделя, той се премества в специална горивна клетка, след което е възможно директно да се генерира електричество. Това не е енергията на бъдещето, тя вече е реалност. Подобни автомобили вече са произведени и доста големи. Honda, за да подчертае универсалността на източника на енергия и автомобила като цяло, проведе експеримент, в който колата е свързана с електрическа домашна мрежа, но не и за да се презареди. Колата може да осигури енергия за частна къща в продължение на няколко дни или да управлява без зареждане за почти петстотин километра.

Единственият недостатък на този източник на енергия в момента - това е сравнително високата цена на такива екологични автомобили, и, разбира се, сравнително малък брой от водородни станции за зареждане, но в много страни вече са планирани изграждането им. Например в Германия вече има план за инсталиране на сто бензиностанции до 2017 г.

Наземна топлина

Превръщането на топлинната енергия в електричество е същността на геотермалната енергия. В някои страни, където използването на други отрасли е трудно, то се използва доста широко. Например във Филипините 27% от цялата електроенергия попадат на геотермални станции, а в Исландия тази стойност е около 30%. Същността на този метод за извличане на енергия е доста проста, механизмът е подобен на обикновен парен двигател. Преди предложеното "езеро" на магмата е необходимо да се пробие кладенец, през който се подава вода. При контакт с гореща магма, водата незабавно се превръща в пара. Той се изкачва, където се превръща в механична турбина, като по този начин произвежда електроенергия.

Бъдещето на геотермалната енергия е да се намерят големи "магазини" на магма. Така например, в посочения по-горе Исландия тя успя: нажежаема магма част от секундата всичко се обърна на качен вода в температурата на парата от около 450 градуса по Целзий, което е абсолютен рекорд. Тази пара с високо налягане може да се подобри ефективността на няколко пъти геотермална станция, тя може да се превърне в стимул за развитието на геотермална енергия в света, особено в областите, наситени с вулкани и минерални извори.

Използване на ядрени отпадъци

Ядрената енергия, по това време, направи истинско усещане. Така че, докато хората осъзнаха опасността от този енергиен сектор. Възможни са аварии, никой не е имунизиран от такива случаи, но те са много редки, но радиоактивните отпадъци изглеждат стабилни и доскоро учените не успяха да разрешат този проблем. Факт е, че уранови пръти са традиционно "гориво" на атомни електроцентрали, могат да се използват само с 5%. След разрастването на тази малка част, целият пръстен е изпратен до "дъмп".

Преди това се използва технология, при която пръчките са потопени във вода, което забавя неутроните, поддържайки стабилна реакция. Вместо вода, вместо това се използва течен натрий. Тази замяна позволява не само да се използва целият обем на урана, но и да се обработват десетки хиляди тона радиоактивни отпадъци.

Важно е да се спаси планетата от ядрени отпадъци, но има само едно "само" в самата технология. Уран се отнася до ресурсите и резервите му на Земята са ограничени. Ако цялата планета превежда изключително на енергията, получена от атомна енергия (например, в САЩ ядрени централи произвеждат само 20% от общото потребление на електроенергия), залежи на уран, ще бъдат изчерпани много бързо, а това пък ще доведе човечеството до прага на енергийна криза, така че ядрената енергия , макар и модернизирана, само временна мярка.

Растително гориво

Дори Хенри Форд, след като е създал "Модел Т", се надяваше, че вече ще работи върху биогоривото. По това време обаче бяха открити нови нефтени находища и необходимостта от алтернативни източници на енергия падна от няколко десетилетия, но сега се връща отново.

През последните петнадесет години използването на растителни горива като етанол и биодизел се е увеличило няколко пъти. Те се използват като независими източници на енергия и като добавки към бензина. Преди известно време се полагат надежди за специална култура на просо, наречена "рапица". Тя е напълно неподходяща за храна, както за хора, така и за добитък, но има високо съдържание на нефт. От това масло и започна да произвежда "биодизел". Но тази култура ще отнеме твърде много място, ако се опитате да я развиете толкова много, за да осигурите гориво поне за част от планетата.

Сега учените започнаха да говорят за използването на водорасли. Съдържанието на петрол е около 50%, което ще улесни извличането на петрол, а отпадъците могат да бъдат превърнати в торове, въз основа на които ще се отглеждат нови водорасли. Идеята се смята за интересна, но нейната жизнеспособност все още не е доказана: публикуването на успешни експерименти в тази област все още не е публикувано.

Термоядрен синтез

Бъдещата енергия на света, според съвременните учени, е невъзможна без технология термоядрен синтез. Това в момента е най-обещаващото развитие, което вече е инвестирано в милиарди долари.

В атомните електроцентрали се използва енергията на делене. Това е опасно, защото има опасност от неконтролирано реакция, която разрушава реактора, и ще доведе до освобождаването на огромни количества радиоактивни вещества: може би всички си спомнят аварията в атомната електроцентрала в Чернобил.

В реакциите на термоядреното сливане, което следва от името, се използва енергията, освободена по време на сливането на атоми. В резултат на това, за разлика от атомното делене, не радиоактивни отпадъци.

Основният проблем е, че в резултат на термоядрен синтез се образува вещество, което има толкова висока температура, че може да унищожи целия реактор.

Тази енергия на бъдещето е реалност. И въображение е не на място в момента във Франция вече е започнало изграждането на реактора. Няколко милиарда долара, инвестирани в пилотния проект, който се финансира от редица страни, сред които, в допълнение към ЕС, включва Китай, Япония, САЩ, Русия и др. Първоначално първите експерименти вече са планирани да започнат през 2016 г., но изчисленията показват, че бюджетът е твърде малък (вместо 5 милиарда зае 19), както и създаването бе преместен за още 9 години. Може би след няколко години ще видим каква термоядрена енергия е способна.

Проблеми на настоящето и възможностите на бъдещето

Не само учени, но и писателите на научна фантастика, дават много идеи за реализиране на бъдещето в областта на енергетиката, но всички са съгласни по тази технология, че досега нито един от вариантите не може да произвежда пълната подкрепа на всички нужди на нашата цивилизация. Например, ако всички автомобили в САЩ ще карам за биогорива полета рапица са засадени площ, равна на половината от цялата страна, без да се отчита фактът, че земята подходящ за отглеждане в Съединените щати не са толкова много.
Освен това междувременно всички начини за производство на алтернативна енергия са скъпи. Може би всеки от обикновените градски жители, аз съм съгласен, че е важно да се използват чисти, възобновяеми източници, но не и когато те дават глас на цената на такъв преход в момента. Учените все още имат много работа в тази област. Нови открития, нови материали, нови идеи - всичко това ще помогне на човечеството успешно да се справи с настъпващата ресурсна криза.

решавам енергиен проблем планетите могат да бъдат само сложни мерки. В някои райони е по-удобно да се използва извличането на енергия с помощта на вятър, някъде - слънчеви панели и т.н. Но може би основният фактор ще бъде намаляването на потреблението на енергия като цяло и създаването на енергоспестяващи технологии. Всеки трябва да разбере, че той е отговорен за планетата, и всеки трябва да си зададе въпроса: "Каква енергия избирам за в бъдеще?"
Преди да преминете към други ресурси, всеки трябва да осъзнае, че това наистина е необходимо. Само с цялостен подход ще се реши проблемът с потреблението на енергия.