Energija prihodnosti: resničnost in domišljija. Alternativni viri energije

Ni skrivnost, da se sredstva, ki jih človeštvo še danes uporabljajo gotovo bolj na njihov prihodnji proizvodnji in uporabi lahko privede ne samo energije, ampak tudi za nesreče na okolje. premoga, plina in nafte - - ki ga človeštvo sredstev, ki se tradicionalno uporablja se bo končal po nekaj desetletjih, in jih je treba zdaj sprejeti, v našem času ukrepov. Seveda lahko upamo, da bomo znova našli nekaj bogatega depozita, tako kot v prvi polovici prejšnjega stoletja, vendar pa so znanstveniki prepričani, da takšnih velikih naselij ni več. Toda v vsakem primeru, bo tudi odkritje novih področij zamudo le neizogibno treba najti načine za proizvodnjo alternativnih virov energije in prehod na obnovljive vire, kot so veter, sončna energija, geotermalna energija, vodni tokovi, itd, in poleg tega, da je treba nadaljevati z razvojem tehnologije za varčevanje z energijo.

V tem članku bomo po mnenju sodobnih znanstvenikov pogledali na nekatere najbolj obetavne ideje, na katerih bo zgrajena energija prihodnosti.

Sončne postaje

Ljudje že dolgo razmišljajo o tem, ali je to mogoče uporaba sončne energije na zemlji. Pod sončno svetlobo, ogrevano vodo, suho obleko in keramiko preden je bila poslana v pečico, vendar teh metod ne moremo imenovati učinkovito. Prvo tehnično sredstvo, ki pretvarja sončno energijo, se je pojavilo v 18. stoletju. Francoski znanstvenik Buffon, so izkušnje pokazale, v katerem mu je uspelo s pomočjo velikega konkavnim ogledalom v jasnem vremenu za vžig suhega lesa z razdalje približno 70 metrov. Njegov rojak, slavni znanstvenik Lavoisier, uporabljajo leče za združevanje sončne energije, in v Angliji ustvarili lečasto steklo, ki z osredotočanjem sončne žarke stopljeno železo v samo nekaj minutah.

Naravni znanstveniki so izvedli veliko poskusov, kar je dokazalo poraba energije sonce na zemlji je možno. Vendar pa je bila solarna baterija, ki bi pretvorila sončno energijo v mehansko, v zadnjem času, leta 1953. Ustvarili so ga znanstveniki iz Nacionalne agencije za vesoljsko agresijo Združenih držav Amerike. Že leta 1959 je bila sončna baterija prvič uporabljena za opremljanje vesoljskega satelita.

Morda celo takrat zavedali, da je veliko bolj učinkovito, so imeli takšne baterije v prostor znanstveniki idejo ustvarja prostor sončnih elektrarn, saj v eni uri na soncu, da ustvari toliko energije, kot je celotno človeštvo porabi za leto, zakaj ne uporabljate? Kakšna bo prihodnja sončna energija?

Po eni strani se zdi, da je uporaba sončne energije idealna možnost. Vendar so stroški ogromne prostorske sončne postaje zelo visoki, poleg tega pa bo drago delovanje. Sčasoma, ko bodo uvedene nove tehnologije za dostavo tovora v vesolje, pa tudi nove materiale, bo izvedba takega projekta možna, vendar lahko do sedaj uporabljamo relativno majhne baterije na površini planeta. Mnogi bodo rekli, da to tudi ni slabo. Da, to je mogoče v zasebni hiši, toda za oskrbo z energijo v večjih mestih je potrebnih veliko sončnih celic ali tehnologije, ki jih bodo naredile učinkovitejše.

Prav tako je prisotna gospodarska stran vprašanja: vsak proračun bo močno prizadel, če mu bo zaupana naloga prenosa celotnega mesta (ali celotne države) v solarne baterije. Zdi se, da se lahko zahteva od mestnih prebivalcev plačati neki znesek za obnovo, vendar v tem primeru ne bodo zadovoljni, ker če bi bili ljudje pripravljeni, da gredo na teh stroškov, ki bi jih v preteklosti že storili sami: sposobnost za nakup sončne celice, je na vsakogar.

Kar zadeva sončno energijo, obstaja še en paradoks: stroški proizvodnje. Prenos sončne energije v električno energijo neposredno ni najbolj učinkovita. Do sedaj ni bilo mogoče najti nobene metode, kot je uporaba sončnih žarkov za segrevanje vode, ki se obrnjeno v paro, zavrti dinamo. V tem primeru je izguba energije minimalna. Človeštvo želi uporabiti "zelene" sončne celice in sončne postaje, da bi ohranjale vire na tleh, vendar bo za tak projekt potrebovalo ogromno količino istih virov in "ne-okoljske" energije. Na primer, v Franciji je pred kratkim zgradila sončno elektrarno, površino približno dva kvadratna kilometra. Stroški gradnje so znašali okoli 110 milijonov evrov, ne da bi upoštevali stroške poslovanja. Vendar pa je treba upoštevati, da je življenje takšnih mehanizmov približno 25 let.

Veter

Vetrna energija - tudi ljudje uporabljajo od antike, najenostavnejši primer jadranje in vetrne elektrarne. Zdaj se uporabljajo vetrnice, še posebej pa so učinkovite na območjih s stalnimi vetrovi, na primer na obali. Znanstveniki nenehno predstavljajo ideje o posodobitvi že razpoložljivih naprav za pretvorbo vetrne energije, eden od njih - vetrne turbine v obliki povečujočih turbin. Zaradi nenehne rotacije so lahko "visi" v zraku na razdalji nekaj sto metrov od zemlje, kjer je veter močan in konstanten. To bi pomagalo pri elektrifikaciji podeželskih območij, kjer je nemogoče uporabiti standardne vetrne elektrarne. Poleg tega bi takšne turbine na lebdenje lahko opremile z internetnimi moduli, ki bi ljudem omogočili dostop do svetovnega spleta.

Vplivi in ​​valovi

Razcvet za sončno in vetrno energijo postopoma poteka, zanimanje raziskovalcev pa privlači še ena naravna energija. Bolj obetavna je uporaba plimovanja in plimovanja. Že v tej številki se ukvarjamo s stotinimi podjetji po vsem svetu in več projektov, ki dokazujejo učinkovitost tega načina proizvodnje električne energije. Prednost pred sončno energijo je, da so izgube pri prenosu ene energije na drugo minimalne: plimski val vrti ogromno turbino, ki proizvaja električno energijo.

Projekt Oyster je ideja za namestitev tečajnega ventila na dnu oceana, ki bo oskrbovala vodo z obalo, s čimer se bo vrtela preprosta hidroelektrična turbina. Le ena takšna namestitev bi lahko zagotovila električno energijo v majhni mikroskopi.

Že v Avstraliji se plimni valovi uspešno uporabljajo: v Perthu so nameščene naprave za razsoljevanje, ki delujejo na tej vrsti energije. Njihovo delo omogoča, da je približno pol milijona ljudi s sladko vodo. V tem sektorju proizvodnje energije je mogoče združiti tudi naravno energijo in industrijo.

Uporaba energije plimovanja se nekoliko razlikuje od tehnologij, ki jih uporabljamo za opazovanje v rečnih hidroelektrarnah. Hidroenergetski sistemi so pogosto škodljivi za okolje: sosednja območja so poplavljena, ekosistem je uničen, postaje, ki delujejo na plimovanju, so v tem pogledu varnejše.

Energija osebe

Eden izmed najbolj fantastičnih projektov na našem seznamu je uporaba energije živih ljudi. Sliši se osupljivo in celo nekoliko grozljivo, vendar ni vse tako grozno. Znanstveniki cenijo idejo o uporabi mehanske energije gibanja. Ti projekti se nanašajo na mikroelektroniko in nanotehnologije z nizko porabo energije. Čeprav zveni kot utopija, ni resničnega razvoja, vendar je ideja zelo zanimiva in ne zapusti umov znanstvenikov. Strinjam se, bo naprava zelo priročno, da tako kot se bo ura z avtomatskim podzavodkoy obračuna iz dejstva, da napeljave prstom tipala, ali na tablete ali telefon samo visi v vrečki pri hoji. Da ne omenjam oblačil, ki bi, napolnjena z različnimi mikro-napravami, lahko pretvorila v električno energijo energijo gibanja osebe.

Na primer v Berkeleyju v laboratoriju Lawrence so znanstveniki poskušali uresničiti zamisel o uporabi virusa za pretvorbo energije tlaka v električno energijo. Na voljo so tudi majhni mehanizmi, ki delujejo iz prometa, vendar doslej taka tehnologija ni bila prenesena v pretok. Da, s svetovno energetsko krizo se s tem ne moremo spopasti: koliko ljudi bo moralo "pedalirati", da bo celotna rastlina delovala? Toda kot eden izmed ukrepov, uporabljenih v kompleksu, je teorija precej uspešna.

Še posebej, kot so tehnologije za učinkovito pri težko dostopnih mestih, na polarne postaje, v gorah in v gozdu, med potniki in turisti, ki nimajo vedno možnost, da zaračuna vaš pripomoček, vendar je ostal v stiku, je pomembno, še posebej, če je bila skupina v kritičnem stanju. Koliko bi bilo mogoče preprečiti, če bi ljudje vedno imeli zanesljivo komunikacijsko napravo, ki ni odvisna od "vtičnice".

Vodikove gorivne celice

Morda je vsak lastnik avtomobila, ki je gledal kazalnik količine bencina, ki se približuje nič, imel idejo o tem, kako super bi bilo, če bi avtomobil delal na vodi. Toda zdaj so njegovi atomi opazili znanstvenike kot resnične energetske objekte. Dejstvo je, da v delcih vodika - najpogostejši plin v vesolju - vsebuje ogromno količino energije. Poleg tega motor opekli ta plin skoraj brez stranskih proizvodov, to pomeni, da dobimo zelo okolju prijazno gorivo.

Vodik poganjajo nekateri ISS moduli in čolni, vendar na Zemlji obstaja predvsem v obliki spojin, kot je voda. V osemdesetih letih v Rusiji je bil razvoj letala, ki je vodik uporabljal kot gorivo, te tehnologije so bile celo uporabljene v praksi, eksperimentalni modeli pa so se izkazali za učinkovite. Ko se vodik loči, se premakne v posebno gorivno celico, po kateri je mogoče neposredno proizvesti električno energijo. To ni energija prihodnosti, ampak je že realnost. Podobni avtomobili so že proizvedeni in precej velike serije. Honda, da bi poudarila univerzalnost vira energije in avtomobila kot celote, je izvedla poskus, v katerem je bil avto priključen na električno domače omrežje, ne pa tudi za polnjenje. Avtomobil lahko več dni zagotovi energijo zasebni hiši ali pa vožnja brez polnjenja goriva skoraj petsto kilometrov.

Edina pomanjkljivost tega vira energije v tem trenutku - to je relativno visoka cena teh okolju prijaznih vozil, in seveda, so relativno majhno število vodikovih polnjenje postaj, vendar v mnogih državah že načrtuje njihovo gradnjo. Na primer, v Nemčiji že načrtuje, da bo do leta 2017 namestil sto bencinskih črpalk.

Zemeljska toplota

Preoblikovanje toplotne energije v električno energijo je bistvo geotermalne energije. V nekaterih državah, kjer je uporaba drugih industrij težka, se uporablja zelo široko. Na Filipinih na primer 27% električne energije pade na geotermalne postaje, na Islandiji pa ta številka približno 30%. Bistvo te metode pridobivanja energije je precej preprosto, mehanizem je podoben preprostemu parnemu motorju. Pred predlaganim "jezerom" magme je potrebno vrtati vodnjak, skozi katerega se napaja voda. Ob stiku z vročo magmo se voda takoj spremeni v paro. Vstane, kjer obrača mehansko turbino in s tem proizvaja električno energijo.

Prihodnost geotermalne energije je iskanje velikih "trgovin" magme. Na primer, v zgoraj navedenem Islandijo uspela: magma del žarnicami sekunde vseh obrnjen je naložena vodo v temperaturi pare približno 450 stopinj Celzija, kar je absolutno zapis. Takšna visokotlačna para je a lahko izboljšali učinkovitost geotermalne postaje večkrat, lahko postane spodbuda za razvoj geotermalne energije po vsem svetu, še posebej na področjih, nasičenih z vulkanov in termalnih vrelcev.

Uporaba jedrskih odpadkov

Jedrska energija je v svojem času resnično zaznamovala. Torej, dokler ljudje niso spoznali nevarnosti tega energetskega sektorja. Nesreče so možne, nihče ni takšen, vendar so zelo redki, radioaktivni odpadki pa so stabilni in do nedavnega znanstveniki tega problema niso mogli rešiti. Dejstvo je, da so uranove palice tradicionalno "gorivo" jedrskih elektrarn, se lahko uporabljajo samo za 5%. Po razvoju tega majhnega dela se celotna palica pošlje v "smetišče".

Pred tem smo uporabili tehnologijo, v kateri so palice potopljene v vodo, kar upočasni nevtrone in podpira stabilno reakcijo. Namesto vode je bil uporabljen tekoči natrij. Ta zamenjava omogoča ne samo uporabo celotne količine urana, temveč tudi obdelavo več deset tisoč ton radioaktivnih odpadkov.

Pomembno je, da planet rešite pred jedrskimi odpadki, vendar obstaja samo ena "tehnologija" v tehnologiji. Uran se nanaša na vire, njegove zaloge na Zemlji pa so omejene. Če celoten planet prevesti izključno na energije, pridobljene iz jedrske energije (na primer v ZDA, jedrske elektrarne proizvedejo le 20% celotne porabe električne energije), se bodo rezerve urana izčrpana precej hitro, in to bo spet vodi človeštvo na pragu energetske krize, tako, da je jedrska energija , čeprav posodobljen, le začasni ukrep.

Rastlinsko gorivo

Tudi Henry Ford, ki je ustvaril svoj model "T", upa, da bo že delal na biogorivu. Toda v tem času so bila odkrita nova naftna polja in potreba po alternativnih virih energije se je več desetletij zmanjševala, zdaj pa se znova vrača.

V zadnjih petnajstih letih se je uporaba rastlinskih goriv, ​​kot sta etanol in biodizel, večkrat povečala. Uporabljajo se kot neodvisni viri energije in kot dodatki za bencin. Pred časom so se upali na posebno proso kulturo, imenovano "canola". Popolnoma neprimerna za hrano, bodisi za ljudi ali za živino, vendar ima visoko vsebnost olja. Iz tega olja in začeli proizvajati "biodizel". Toda ta kultura bo prevzela preveč prostora, če jo boste poskušali rasti toliko, da bi zagotovili gorivo za vsaj del planeta.

Zdaj so znanstveniki začeli govoriti o uporabi alg. Njihova vsebnost olja je približno 50%, kar bo olajšalo izločanje olja, odpadke pa lahko pretvorimo v gnojila, na podlagi katerih bodo gojile nove alge. Zamisel velja za zanimivo, vendar se njegova sposobnost preživetja še ni izkazala: objava uspešnih poskusov na tem področju še ni objavljena.

Termonuklearna fuzija

Glede na sodobne znanstvenike je bodoča energija sveta nemogoča brez tehnologije termonuklearna fuzija. To je trenutno najbolj obetaven razvoj, ki je že vložen v milijarde dolarjev.

V jedrskih elektrarnah se uporablja energija fisije. To je nevarno, ker obstaja nevarnost nekontroliranega odklona, ​​ki uničuje reaktorja, in bo privedla do sproščanja velikih količin radioaktivnih snovi: morda vsi spomnite nesreči v Černobilu jedrske elektrarne.

V reakcijah termonuklearne fuzije, ki izhaja iz imena, se uporablja energija, ki se sprošča med fuzijo atomov. Kot rezultat, za razliko od atomske fisije, št radioaktivni odpadki.

Glavna težava je, da se kot rezultat termonuklearne sinteze oblikuje snov, ki ima tako visoko temperaturo, da lahko uniči celoten reaktor.

Ta energija prihodnosti je resničnost. In fantazije tukaj niso na mestu, v tem trenutku se je gradnja reaktorja že začela na ozemlju Francije. V pilotni projekt, ki ga financirajo številne države, vključno s Kitajsko, Japonsko, Združenimi državami, Rusijo in drugimi, je bilo vloženih nekaj milijard dolarjev. Sprva so prvi poskusi že načrtovana za začetek leta 2016, vendar izračuni so pokazali, da je proračun premajhen (namesto 5 milijard je 19), in začetek je bil prestavljen še za 9 let. Morda bomo čez nekaj let videli, kaj je jedrska jedrska energija sposobna.

Problemi sedanjosti in možnosti prihodnosti

Ne le znanstveniki, ampak tudi pisci znanstvene fantastike, daje veliko idej za uresničitev prihodnosti z energijo, ampak vsi se strinjajo o tehnologiji, da doslej nobena od možnosti ne more imeti popolno podporo vseh potreb naše civilizacije. Na primer, če se bodo vsi avtomobili v ZDA poganjajo biogoriva oljne repice polja zasajene površine, ki je enaka polovici celotno državo, ne da bi ob upoštevanju dejstva, da je zemlja primerna za gojenje v Združenih državah niso tako veliko.
Poleg tega so vsi načini proizvodnje alternativne energije dragi. Morda je vsak od navadnih mestnih prebivalcev, se strinjam, da je treba uporabiti čiste in obnovljive vire, ne pa tudi, ko se dajo glas stroškov takega prehoda v trenutku. Znanstveniki imajo še vedno veliko dela na tem področju. Nova odkritja, novi materiali, nove ideje - vse to bo pomagalo človeštvu uspešno obvladati zorno krizo virov.

Rešite energetski problem Planeti so lahko le kompleksni ukrepi. Na nekaterih področjih je bolj primerno uporabiti pridobivanje energije s pomočjo vetra, nekje - sončnih kolektorjev in tako naprej. Toda morda bo glavni dejavnik zmanjšanje porabe energije na splošno in ustvarjanje energetsko varčne tehnologije. Vsak mora razumeti, da je odgovoren za planet, in vsakdo bi se moral vprašati: "Kakšno energijo bom izbral za prihodnost?"
Preden se premaknete na druge vire, se morajo vsi zavedati, da je to res potrebno. Le s celovitim pristopom bo rešil problem porabe energije.