A jövő energiája: valóság és fantázia. Alternatív energiaforrások

Nem titok ez a maiemberiség a véges erőforrások, sőt, a további gyártás és felhasználás vezethet nemcsak az energiával, hanem a környezeti katasztrófa. Hagyományosan használt az emberiség erőforrások - szén, gáz és olaj - után véget ér néhány évtized, és intézkedéseket kell tenni most, a mi korunkban. Természetesen mi is reméljük, hogy ismét megtalálja néhány gazdag betét, valamint az első felében a múlt század, de a tudósok úgy vélik, hogy az ilyen nagy betétek többé. De minden esetben, még a felfedezés új mezők csak késlelteti az elkerülhetetlen kell találni a módját, hogy készítsen alternatív energia, és kapcsoló megújuló források, mint a szélenergia, napenergia, geotermikus energia, a víz folyik, stb, és ezen túlmenően szükséges, hogy továbbra is a fejlesztési energiatakarékos technológiák.

Ebben a cikkben nézzük meg néhány, a legígéretesebb, a véleménye a modern tudósok, az ötleteket, amelyre építeni az energia jövőjét illetően.

Napelemek

Az emberek régóta gondolkodtak, hogy lehetséges-enapenergia hasznosítása a földön. A napfény alatt meleg víz, szárított ruhák és kerámia volt, mielőtt a sütőbe kerülne, de ezeket a módszereket nem lehet hatékonynak nevezni. Az első, a napenergiát átalakító technikai eszközök a 18. században jelentek meg. A francia tudós, J. Buffon azt a tapasztalatot mutatta be, amelyben tiszta időben egy nagy, konkáv tükör segítségével sikerült meggyújtania egy száraz fát mintegy 70 méteres távolságból. A honfitársa, a híres tudós, A. Lavoisier lencséket használt a nap energiájának koncentrálására, és Angliában egy biconvex üvegt készített, amely a napsugarakra koncentrálva néhány perc alatt megolvasztotta az öntöttvasot.

A naturalisták számos kísérletet végeztek,aki azzal érvelt, hogy a napenergia a Földön lehetséges. Azonban a napelem, amely a napenergiát mechanikusvá alakítja, viszonylag korábban jelent meg 1953-ban. Ezt az Egyesült Államok Nemzeti Aerospace Ügynökségének tudósai hozták létre. Már 1959-ben a szolár-akkumulátort először egy űrsatornak felszerelte.

Talán már akkor is rájött, hogy az űrben ilyenAz elemek sokkal hatékonyabbak, a tudósok felvetették az űrkutató napelemek létrehozásának ötletét, mert egy óra múlva a nap olyan energiát termelhet, mint az egész emberiség egy éven belül, ezért miért ne használja? Mi lesz a jövő napenergia?

Egyrészt úgy tűnik, hogy aa napenergia tökéletes. Azonban egy hatalmas, napkollektoros állomás költsége nagyon magas, és költséges lesz az üzemeltetés. Idővel, amikor új technológiák kerülnek bevezetésre az áruk űrbe történő bejuttatására, valamint az új anyagok bevezetésére, egy ilyen projekt megvalósítása lehetséges, de most már csak viszonylag kis elemeket használhatunk a bolygón. Sokan azt mondják, hogy ez sem rossz. Igen, egy magánházban lehetséges, de a nagyvárosok energiaellátásához szükség van egy csomó napelemre vagy technológiára, amely hatékonyabbá teszi őket.

A kérdés gazdasági oldala is itt vanjelen van: minden költségvetés jelentősen szenved, ha az egész várost (vagy az egész országot) átadja a napelemeknek. Úgy tűnik, hogy lehetőség van arra, hogy a városi lakosokat kötelezzék az utólagos beszerelésre, de ebben az esetben elégedetlenek lesznek, mert ha az emberek hajlandóak ilyen kiadásokat vállalni, akkor már régen tették volna magukat: mindenkinek lehetősége van egy napelem megvásárlására.

A napenergia tekintetében van még egyparadoxon: termelési költségek. A napenergia közvetlen villamosenergia-átadása nem a leghatékonyabb dolog. Eddig nem találtak jobb módszert, mint a napsugarak használatát a víz melegítésére, ami gőzgé alakulva viszont a dinamót forgatja. Ebben az esetben az energiaveszteség minimális. Az emberiség "környezetbarát" napelemeket és napenergia-állomásokat akar használni a földön az erőforrások megőrzésére, de egy ilyen projekthez hatalmas mennyiségű azonos forrás szükséges, és a "nem ökológiai" energia. Franciaországban például a közelmúltban körülbelül két négyzetkilométernyi területet építettek egy napenergia-erőmű. Az építési költségek mintegy 110 millió eurót tettek ki, a működési költségek nélkül. Mindezzel szem előtt kell tartani, hogy az ilyen mechanizmusok élettartama körülbelül 25 év.

szél

A szélenergiát az emberek is használjákókor, a legegyszerűbb példa a vitorlázás és a szélmalmok. Jelenleg a szélmalmok használatosak, különösen azok, amelyek állandó szélű területeken hatékonyak, például a parton. A tudósok folyamatosan ötleteket adnak a szélenergia átalakítására szolgáló meglévő eszközök korszerűsítésére, amelyek közül az egyik a szélturbinák szárnyaló turbinák formájában. Az állandó forgás következtében több száz méterre a földtől "levegőt" tudtak lógni, ahol a szél erős és állandó. Ez segítene a vidék villamosításában, ahol lehetetlen a szabványos szélturbinák használata. Ezenkívül az ilyen lebegő turbinák felszerelhetők olyan internetes modulokkal, amelyek hozzáférést biztosítanak a világhálóhoz.

Árapály és hullámok

A napenergia és a szélenergia fellendülése fokozatosanhalad, és a kutatók érdeke más természetes energiát vonzott. Az árapályok használata ígéretesebb. Már körülbelül 100 vállalat dolgozik világszerte ezen a területen, és számos olyan projekt bizonyított, hogy ennek a villamosenergia-termelésnek a hatékonyságát. A napenergiával szembeni előny az, hogy az egyik energiának a másikba történő átvitelének veszteségei minimálisak: az árapály-hullám hatalmas turbint forgat, amely villamos energiát termel.

Az "Oyster" projekt egy ötlet, hogy alul legyenegy óceán forgószelep, amely a parthoz vizet szállít, ezáltal egy egyszerű vízerőművet forgatva. Csak egy ilyen telepítés biztosíthat villamos energiát egy kis környéken.

Már Ausztráliában sikeresen használtákárapály-hullámok: Perth városában az ilyen típusú energiával működő sómentesítőket telepítették. Munkájuk körülbelül félmillió ember számára biztosít friss vizet. A természeti energia és az ipar is kombinálható ebben az energiatermelési ágazatban.

Az árapály-energia használatanémileg különbözik a folyami vízerőművekben használt technológiáktól. A vízerőművek gyakran károsítják a környezetet: a környező területek elárasztják, az ökoszisztéma megsemmisül, de az árapály-erőművek sokkal biztonságosabbak ebben a tekintetben.

Emberi energia

Az egyik leg fantasztikusabb projektünkA listát az élő emberek energia felhasználásának nevezhetjük. Lenyűgözőnek, sőt kissé rettenetesnek hangzik, de nem minden olyan ijesztő. A tudósok ápolják azt a gondolatot, hogy hogyan kell használni a mozgás mechanikai energiáját. Ezek a projektek a mikroelektronikáról és az energiahatékony nanotechnológiáról szólnak. Bár utópiának tűnik, nincs igazi fejlődés, de az ötlet nagyon érdekes, és nem hagyja el a tudósok gondolatait. El kell ismernie, hogy az olyan eszközök, amelyek az automata tekercseléshez hasonlóan az érzékelő ujjával vagy a táskában, a gyaloglás közben lógó tabletta vagy telefon használatával töltődnek, nagyon kényelmesek. Nem is beszélve a ruhákról, amelyek különböző mikrovezérlőkkel töltötték át az emberi mozgás energiáját villamos energiává.

Berkeley-ben, Lawrence laborjában, példáulA tudósok megpróbálták megvalósítani a vírusok használatának ötletét, hogy a nyomásenergiát villamos energiává alakítsák. A mozgásból működő kis mechanizmusok is rendelkezésre állnak, de a technológia eddig nem került forgalomba. Igen, a globális energetikai válságot nem lehet így kezelni: hány embernek kell „pedálozni”, hogy az egész üzem működik? De mint az egyik összetett intézkedés, az elmélet meglehetősen életképes.

Különösen ezek a technológiák lesznek hatékonyaknehezen elérhető helyek, a sarki állomásokon, a hegyekben és a taiga-ban, az utazók és a turisták körében, akiknek nem mindig van lehetőségük kitölteni a moduljukat, de a kapcsolattartás fontos, különösen, ha a csoport kritikus helyzetben van. Hány dolgot lehetett volna megakadályozni, ha az embereknek mindig van egy megbízható kommunikációs eszköze, amely nem függött a „aljzatról”.

Hidrogén üzemanyagcellák

Talán minden autó tulajdonosa nézetta benzin mennyiségének a nullához közeledése, gondoltam, hogy mennyire nagy lenne, ha az autó vízzel dolgozott. De az atomjai most már a tudósok tudomására jutottak, mint valódi energiaobjektumok. Az a tény, hogy a hidrogén részecskék - a világegyetem leggyakoribb gázja - hatalmas mennyiségű energiát tartalmaznak. Ezen túlmenően a motor gyakorlatilag nem jár melléktermékekkel, azaz nagyon környezetbarát üzemanyagot kap.

Az ISS egyes moduljai hidrogénnel vannak feltöltve.transzferek, de a Földön főleg olyan vegyületek formájában létezik, mint a víz. Oroszország nyolcvanas éveiben hidrogént üzemanyagként használó repülőgépek fejlesztése volt, ezek a technológiák még a gyakorlatban is megvalósultak, és a kísérleti modellek bizonyították hatékonyságukat. A hidrogén elválasztásakor egy speciális tüzelőanyag-cellába költözik, amely után közvetlenül villamos energiát hozhatunk létre. Ez nem a jövő energiája, hanem valóság. Hasonló autókat gyártanak meglehetősen nagy mennyiségben. A Honda az energiaforrás és az egész autó sokoldalúságának hangsúlyozása érdekében kísérletet végzett, amelynek eredményeként az autó elektromos otthoni hálózathoz csatlakozott, de nem kapta meg a töltést. Egy autó több napig biztosíthat energiát egy magánházban, vagy tankolás nélkül közel ötszáz kilométert vezethet.

Ennek a forrásnak az egyetlen hátrányaAz energia jelenleg az ilyen környezetbarát gépek viszonylag magas költsége, és természetesen meglehetősen kis számú hidrogénüzemanyag-állomás, de sok országban már épülnek. Például Németországban már terveznek egy száz benzinkút telepítését 2017-re.

A föld hője

Hőenergia átalakítása villamos energiává -Ez a geotermikus energia lényege. Egyes országokban, ahol nehéz más iparágakat használni, igen széles körben használják. Például a Fülöp-szigeteken az összes villamos energia 27% -a geotermikus állomásokból származik, és Izlandon ez a szám mintegy 30%. Ennek az energiatermelésnek a lényege nagyon egyszerű, a mechanizmus hasonló egy egyszerű gőzgéphez. A magma feltételezett „tava” előtt meg kell fúrni egy kútot, amelyen keresztül vizet szállítanak. Vörös forró magmával való érintkezéskor a víz azonnal gőzgé válik. Megemelkedik, ahol a mechanikus turbina fordul, ezáltal villamos energiát generál.

A geotermikus energia jövőjenagy magmákat találni. Például a fent említett Izlandon sikerült: a másodpercben a vörös forró magma az összes szivattyúzott vizet kb. 450 Celsius-fokos gőzré változtatta, ami abszolút rekord. Az ilyen nagynyomású gőz többször is növelheti a geotermikus állomás hatékonyságát, ez lehet a geotermikus energia fejlődésének ösztönzése az egész világon, különösen vulkánokkal és termálforrásokkal telített területeken.

A nukleáris hulladék felhasználása

Nukleáris energiát termeltekvalódi érzés. Mindaddig, amíg az emberek felismerik az energia ezen ágának minden veszélyét. A balesetek lehetségesek, senki sem mentes az ilyen esetektől, de nagyon ritkák, de a radioaktív hulladékok stabilak, és a közelmúltig a tudósok nem tudták megoldani ezt a problémát. Az a tény, hogy az uránrudak az atomerőművek hagyományos üzemanyaga, csak 5% -kal használhatók. Miután ezt a kis részt dolgoztuk ki, a teljes rudat a "hulladéklerakóba" küldjük.

Korábban használt technológia, amelyben rudakvízbe merülve, ami lelassítja a neutronokat, állandó reakciót tartva. Most a víz helyett folyékony nátriumot kezdett használni. Ez a csere lehetővé teszi nemcsak az urán teljes mennyiségének használatát, hanem több tízezer tonna radioaktív hulladék újrahasznosítását is.

Tedd le a nukleáris hulladék bolygótfontos, de magában a technológiában van egy "de". Az urán egy erőforrás, és tartalékai a Földön végesek. Ha az egész bolygót kizárólag az atomerőművekből származó energiára ruházzák át (például az Egyesült Államokban az atomerőművek az összes elfogyasztott villamos energia mindössze 20% -át termelik), az urán tartalékokat meglehetősen gyorsan kimerítik, és ez ismét az emberiséget az energiaválság küszöbéhez vezet, így az atomenergia bár csak korszerűsített, csak átmeneti intézkedés.

Növényi üzemanyag

Még Henry Ford is létrehozta a "Model T" -t,várhatóan már dolgozik a bioüzemanyaggal. Abban az időben azonban új olajmezők kerültek felfedezésre, és az alternatív energiaforrások iránti szükséglet több évtizede eltűnt, de most visszatér.

Az elmúlt tizenöt év során használjáka növényi tüzelőanyagok, mint például az etanol és a biodízel, többször növekedtek. Ezeket önálló energiaforrásként és a benzin adalékanyagaként használják. Néhány évvel ezelőtt a reményeket egy speciális köles kultúrára ragasztották, az úgynevezett "canola". Teljesen alkalmatlan az emberi fogyasztásra és az állatállományra, azonban magas az olajtartalma. Ebből az olajból és "biodízel" előállítására kezdett. De ez a kultúra túl sok helyet foglal el, ha annyira megpróbálja megnövelni, hogy a bolygó legalább egy részét üzemanyaggal biztosítsa.

Most a tudósok beszélnek a használatárólalgák. Olajtartalma körülbelül 50%, ami lehetővé teszi, hogy az olajat ugyanolyan könnyen kinyerjük, és a hulladékot műtrágyává alakíthatjuk, amelynek alapján új algák fognak nőni. Az ötlet érdekesnek tekinthető, de még nem bizonyította életképességét: a sikeres kísérletek közzététele ezen a területen még nem jelent meg.

Termo-nukleáris fúzió

A világ jövőbeli energiája a modernek szerintA termikus nukleáris fúziós technológia nélkül a tudósok lehetetlenek. Ez jelenleg a legígéretesebb fejlesztés, amelyben már több milliárd dollárt fektetnek be.

Az atomerőművek energiát használnakosztály. Veszélyes, hogy fennáll annak a veszélye, hogy a reaktort elpusztítják, és hatalmas mennyiségű radioaktív anyagot bocsátanak ki: talán mindenki emlékszik a csernobili atomerőmű balesetére.

A fúziós reakciókban, ami az alábbiakból következiknevet használ, az atomok fúziója által kibocsátott energiát használja. Ennek eredményeként az atomhasadással ellentétben nem keletkezik radioaktív hulladék.

A fő probléma az, hogy a termonukleáris fúzió következtében olyan anyag keletkezik, amely olyan magas hőmérsékletű, hogy elpusztíthatja a teljes reaktort.

Ez a jövő energiája valóság. A fantáziáknak itt nincs jelentősége, jelenleg egy reaktor építése Franciaországban már megkezdődött. Több milliárd dollárt fektettek be egy olyan kísérleti projektbe, amelyet számos ország finanszírozott, köztük az EU mellett Kína és Japán, az USA, Oroszország és mások is. Kezdetben az első kísérleteket 2016-ban tervezték elindítani, azonban a számítások azt mutatták, hogy a költségvetés túl kicsi volt (5 milliárd helyett 19 volt), és a bevezetést további 9 évre halasztották. Talán néhány év múlva meglátjuk, hogy milyen termonukleáris energia képes.

A jelen kihívásai és a jövő lehetőségei

Nem csak a tudósok, hanem a tudományos fantasztikus írók is adnaksok ötlet a jövő technológiájának energiává történő átalakítására, de egyetértenek abban, hogy eddig a javasolt lehetőségek egyike sem képes teljes mértékben kielégíteni civilizációnk minden igényét. Például, ha az Egyesült Államokban minden autó bioüzemanyaggal hajt, akkor a repcemezőket az ország egész felének egyenlő területére kell ültetni, anélkül, hogy figyelembe vesszük azt a tényt, hogy az Egyesült Államokban nincs olyan sok földművelésre alkalmas földterület.
Sőt, eddig minden termelési módszeralternatív energia - utak. Talán a hétköznapi városlakók egyetértenek abban, hogy fontos a környezetbarát, megújuló erőforrások felhasználása, de nem abban az esetben, ha egy ilyen átmenet pillanatát megtudják nekik. A tudósoknak még sok tennivalója van ezen a területen. Új felfedezések, új anyagok, új ötletek - mindez segít az emberiségnek abban, hogy sikeresen megbirkózzon a kialakuló erőforrás-válsággal.

Meg tudja oldani a bolygó energiaproblémájátcsak átfogó intézkedések. Egyes területeken sokkal kényelmesebb az energiatermelés a szél segítségével, másutt - a napelemek stb. De talán a fő tényező általában az energiafogyasztás csökkentése és az energiatakarékos technológiák létrehozása lesz. Mindenkinek meg kell értenie, hogy felelős a bolygóért, és mindenkinek fel kell tennie magának a kérdést: "Milyen energiát választom a jövőben?"
Mielőtt más forrásokra lépne, mindenkinek tudnia kell, hogy erre valóban szükség van. Csak egy integrált megközelítéssel lehet megoldani az energiafogyasztás problémáját.</ span </ p>