Energia viitorului: realitatea și fantezia. Surse alternative de energie

Nu este un secret faptul că resursele utilizate de omenire astăzi este cu siguranță mai mult din producția lor viitoare și de utilizare poate duce nu numai la energie, dar, de asemenea, la dezastru ecologic. În mod tradițional utilizat de resurse omenirii - cărbune, gaze și petrol - se va încheia după câteva decenii, și măsuri trebuie să fie luate acum, în timpul nostru. Desigur, putem spera că vom găsi din nou unele depozit bogat, precum și în prima jumătate a secolului trecut, dar oamenii de știință cred că astfel de depozite mari de mai. Dar, în orice caz, chiar și descoperirea unor noi domenii va întârzia doar necesitatea inevitabilă de a găsi modalități de a produce energie alternativă, și trecerea la resurse regenerabile, cum ar fi energia eoliană, solară, geotermală, debitele de apă, etc, și, în plus față de acest lucru, este necesar să se continue dezvoltarea de tehnologii de economisire a energiei.

În acest articol, vom analiza unele dintre cele mai promițătoare idei, în opinia oamenilor de știință moderni, pe care se va construi energia viitorului.

Stații solare

Oamenii s-au gândit mult timp dacă este posibil utilizarea energiei solare pe pământ. Sub lumina soarelui încălzit apă și haine uscate ceramică înainte de a trimite la cuptor, cu toate acestea, aceste metode nu pot fi numite eficiente. Primele mijloace tehnice, care transformă energia solară a apărut în secolul al 18-lea. om de știință franceză Buffon, experiența a arătat, în care a reușit cu ajutorul unei oglinzi concave mare în vreme clar pentru a aprinde lemnul uscat, de la o distanță de aproximativ 70 metri. Compatriotul său, celebrul om de știință Lavoisier, aplică lentile pentru a concentra energia soarelui, iar în Anglia a creat un pahar lenticulară, care, prin concentrarea razele soarelui topit fier în doar câteva minute.

Cercetătorii naturali au efectuat numeroase experimente, care au dovedit acest lucru consumul de energie soarele pe pământ este posibil. Cu toate acestea, acumulatorul solar, care ar transforma energia solară în mecanică, a apărut relativ recent, în 1953. A fost creat de oameni de știință de la Agenția Națională Aerospațială din Statele Unite. Deja în 1959, bateria solare a fost folosită pentru prima dată pentru echiparea unui satelit spațial.

Poate chiar și atunci, realizând că astfel de baterii în spațiu mult mai eficient, oamenii de știință au avut ideea de a crea un spațiu de centrale solare, pentru că într-o oră la soare pentru a genera la fel de multă energie ca și întreaga consumă umanității și pentru anul, așa că de ce să nu-l utilizați? Care va fi viitoarea energie solara?

Pe de o parte, se pare că utilizarea energiei solare este o opțiune ideală. Cu toate acestea, costul unei stații solare uriașe spațiu este foarte mare și, în plus, va fi costisitor în funcționare. De-a lungul timpului, când vor fi introduse noi tehnologii pentru livrarea de mărfuri în spațiu, precum și materiale noi, va fi posibilă implementarea unui astfel de proiect, dar până acum nu putem folosi decât baterii relativ mici pe suprafața planetei. Mulți vor spune că și acest lucru nu este rău. Da, este posibilă într-o casă privată, dar pentru alimentarea cu energie a orașelor mari, respectiv fie este nevoie de o mulțime de celule solare sau tehnologii care să le facă mai eficiente.

Partea economică a problemei este de asemenea prezent: fiecare buget va avea de suferit în cazul în care va fi însărcinat să traducă întregul oraș (sau țară), pe panourile solare. S-ar părea că ar putea fi necesar de locuitorii din mediul urban să plătească o anumită sumă pentru renovare, dar în acest caz nu vor fi fericiți, pentru că dacă oamenii au fost dispuși să meargă la astfel de cheltuieli, care le-ar fi făcut-o deja ei înșiși: capacitatea de a cumpăra un panou solar este la toată lumea.

În ceea ce privește energia solară, există un alt paradox: costul de producție. Transferul energiei solare direct în electricitate nu este cel mai eficient lucru. Încă nu și-a găsit o modalitate mai bună decât de a utiliza razele soarelui pentru a încălzi apa, care se transformă în abur care, la rândul său, conduce dinam. În acest caz, pierderea de energie este minimă. Umanitatea vrea să folosească panouri solare "verzi" și stații solare pentru a conserva resursele la fața locului, însă pentru un astfel de proiect va fi nevoie de o cantitate imensă de aceleași resurse și de energie "non-ecologică". De exemplu, în Franța, a fost construită recent o centrală solară, o suprafață de aproximativ doi kilometri pătrați. Costul construcției a fost de aproximativ 110 milioane de euro, fără a lua în calcul costurile de funcționare. Cu toate acestea, trebuie avut în vedere faptul că viața acestor mecanisme este de aproximativ 25 de ani.

vânt

Energia eoliană - a fost de asemenea folosită de oameni încă din antichitate, cel mai simplu exemplu fiind navigația și morile de vânt. Moartea de vânt se utilizează acum, mai ales că sunt eficiente în zone cu vânturi constante, de exemplu, pe coastă. Oamenii de știință au prezentat în mod constant idei despre modul de modernizare a dispozitivelor deja disponibile pentru conversia energiei eoliene, una dintre ele - turbine eoliene sub formă de turbine în creștere. Datorită rotației constante, se pot "atârna" în aer la o distanță de câteva sute de metri de pământ, unde vântul este puternic și constant. Acest lucru ar contribui la electrificarea zonelor rurale, unde este imposibil să se utilizeze morile de vânt standard. În plus, astfel de turbine vor putea fi echipate cu module de Internet care să le ofere oamenilor acces la web-ul mondial.

Tide și valuri

Boom-ul din energia solară și eoliană are loc treptat, și a atras interesul cercetătorilor este o altă energie naturală. Mai promițătoare este utilizarea de maree. Deja o sută de companii din întreaga lume sunt implicate în această problemă și există mai multe proiecte care au demonstrat eficacitatea acestei metode de producție a energiei electrice. Avantajul asupra energiei solare este faptul că pierderea în traducerea o energie la alta sunt minime: un imens val se rotește o turbină, care produce energie electrică.

Proiectul Oyster este o idee pentru a instala o supapă articulată pe podeaua oceanului care va furniza apă pe țărm, rotind astfel o turbină hidroelectrică simplă. Doar o astfel de instalație ar putea furniza energie electrică unui micodistrict.

Deja, în Australia, undele de maree sunt utilizate cu succes: în Perth, instalațiile de desalinizare care funcționează pe acest tip de energie sunt instalate. Munca lor face posibilă furnizarea a aproximativ jumătate de milion de oameni cu apă proaspătă. Energia naturală și industria pot fi, de asemenea, combinate în acest sector de producere a energiei.

Folosirea puterii mareelor ​​este oarecum diferită de tehnologia pe care am folosit pentru a vedea în centrale hidroelectrice râu. HPP este adesea dăunătoare pentru mediu: zona înconjurătoare inundate, a distrus ecosistemul, dar plantele care utilizează valuri mareice, în acest sens, mult mai sigur.

Energia persoanei

Una dintre cele mai fantastice proiecte de utilizare a energiei trăiesc oamenii, puteți apela pe lista noastră. Pare uimitor și chiar mai terifiant, dar nu toate înfricoșător. Oamenii de știință prețuiesc ideea de modul de utilizare a energiei mecanice de mișcare. Este în aceste proiecte privind microelectronicii și nanotehnologiilor, cu un consum redus de energie. Desi suna ca o utopie, nu există nici o dezvoltare reală, dar ideea este foarte interesant și nu lasă mintea oamenilor de știință. Sunt de acord, dispozitivul va fi foarte convenabil, care ca un ceas cu podzavodkoy automată va fi debitată din faptul că degetul cablajului senzorului, sau pe tableta sau telefonul doar atârnă în punga atunci când mersul pe jos. Ca să nu mai vorbim de haine, care este umplut cu diverse microdevices, ar putea transforma în energie electrică energia mișcării umane.

În Berkeley, în laboratorul Lawrence, de exemplu, oamenii de știință au încercat să pună în aplicare ideea de a folosi viruși pentru a transforma energia presiunii în energie electrică. Sunt disponibile, de asemenea, mecanisme mici care funcționează din trafic, însă până acum o astfel de tehnologie nu a fost livrată fluxului. Da, cu criza energetică globală, acest mod nu poate face față: câți oameni vor trebui să "pedaleze" pentru a face ca întreaga plantă să funcționeze? Dar, ca una din măsurile utilizate în complex, teoria este destul de viabilă.

Mai ales ca tehnologia să fie eficiente în zonele greu accesibile, la stațiile polare, în munți și pădure, printre călători și turiști care nu au întotdeauna posibilitatea de a încărca gadgetul, dar rămâne în contact este importantă, mai ales în cazul în care grupul a fost într-o situație critică. Cât de multe lucruri ar putea fi prevenite dacă oamenii au fost întotdeauna un dispozitiv de comunicare de încredere, care este independent „de la perete.“

Celule de combustie cu hidrogen

Poate că, fiecare proprietar al mașinii, uitându-se la cantitatea de lumină de benzină se apropie de zero, există o idee despre cum ar fi minunat daca masina ruleaza pe apă. Dar acum atomii ei au ajuns în atenția oamenilor de știință ca obiecte de energie reală. Faptul este că în particulele de hidrogen - cel mai comun gaz din univers - conține o cantitate imensă de energie. Mai mult decât atât, motorul arde acest gaz aproape fără produse secundare, ceea ce înseamnă că obținem combustibil foarte ecologic.

Hidrogenul este alimentat de unele module ISS și de transferuri, dar pe Pământ există mai ales sub formă de compuși, cum ar fi apa. În anii optzeci în Rusia au existat dezvoltări ale aeronavelor care utilizează hidrogen drept combustibil, aceste tehnologii au fost folosite chiar și în practică, iar modelele experimentale s-au dovedit eficiente. Când se separă hidrogenul, se trece la o celulă de combustie specială, după care este posibilă generarea directă a energiei electrice. Aceasta nu este energia viitorului, este deja o realitate. Vehicule similare sunt deja produse și loturi destul de mari. Honda, pentru a sublinia universalitatea sursei de alimentare și a mașinii în ansamblu, a efectuat un experiment în care mașina era conectată la o rețea electrică de acasă, dar nu pentru a se reîncărca. Mașina poate furniza energie unei case particulare timp de mai multe zile sau poate conduce fără alimentare pentru aproape cinci sute de kilometri.

Singurul dezavantaj al acestei surse de energie în acest moment - aceasta este un cost relativ ridicat de astfel de mașini ecologice, și, desigur, un număr relativ mic de stații de alimentare cu hidrogen, dar în multe țări au planificat deja construcția lor. De exemplu, în Germania există deja un plan de instalare a unei sute de stații de alimentare până în 2017.

Încălzirea solului

Transformarea energiei termice în energie electrică este esența energiei geotermale. În unele țări, în care utilizarea altor industrii este dificilă, este folosită destul de mult. De exemplu, în Filipine, 27% din toată energia electrică scade la stațiile geotermale, iar în Islanda această cifră este de aproximativ 30%. Esența acestei metode de extragere a energiei este destul de simplă, mecanismul este similar cu un motor cu abur simplu. Înainte de "lacul" propus al magmei, este necesar să se găsească un puț prin care apa să fie alimentată. La contactul cu o magma fierbinte, apa se transformă instantaneu în abur. El urcă, unde transformă o turbină mecanică, producând astfel electricitate.

Viitorul energiei geotermale este de a găsi mari "magazine" de magmă. De exemplu, în Islanda menționată mai sus a reușit: fracțiunea magma incandescentă a unui al doilea apă încărcat toate transformat lui în temperatura aburului de aproximativ 450 grade Celsius, ceea ce este un record absolut. O astfel de abur de înaltă presiune este capabil de a îmbunătăți eficiența stațiilor geotermale de mai multe ori, aceasta poate deveni un impuls pentru dezvoltarea energiei geotermale în întreaga lume, în special în zonele saturate cu vulcani și izvoare termale.

Utilizarea deșeurilor nucleare

Energia nucleară, în timpul său, a făcut o senzație reală. Așa a fost până când oamenii și-au dat seama de pericolul acestui sector energetic. Accidentele sunt posibile, de la cazuri similare nimeni nu este imun, dar acestea sunt foarte rare, dar deșeurile radioactive este stabilă și până de curând, oamenii de știință nu au putut rezolva această problemă. Faptul este că tijele de uraniu sunt un "combustibil" tradițional al centralelor nucleare, pot fi folosite doar cu 5%. După dezvoltarea acestei mici părți, întreaga tijă este trimisă la "dump".

Anterior, a fost utilizată o tehnologie în care tijele au fost scufundate în apă, care încetinește neutronii, susținând o reacție stabilă. În loc de apă, s-a folosit în schimb lichid de sodiu. Această înlocuire permite nu numai utilizarea întregului volum de uraniu, ci și procesarea a zeci de mii de tone de deșeuri radioactive.

Rid planeta de deșeuri energia nucleară este importantă, dar există un „dar“, în tehnologia în sine. Uranus se referă la resursele și rezervele din lume sunt finite. În cazul în care întreaga planetă traduce exclusiv pe energia derivată din energia nucleară (de exemplu, în SUA centralele nucleare produc doar 20% din consumul total de energie electrică), rezervele de uraniu se vor epuiza destul de repede, și din nou, acest lucru va conduce omenirea la pragul crizei energetice, astfel încât energia nucleară , deși modernizată, doar o măsură temporară.

Combustibil din legume

Chiar și Henry Ford, după ce și-a creat modelul "T", a sperat că va lucra deja pe biocombustibil. Cu toate acestea, în timp ce noi câmpuri de petrol au fost descoperite, precum și necesitatea unor surse alternative de energie a dispărut timp de câteva decenii, dar acum este din nou.

În ultimii cincisprezece ani, utilizarea combustibililor din plante, cum ar fi etanolul și biodieselul, a crescut de mai multe ori. Ele sunt folosite ca surse independente de energie și ca aditivi la benzină. Cu ceva timp în urmă, s-au pus speranțe pe o cultură specială de mei, numită "canola". Este complet inadecvată pentru alimente, fie pentru oameni, fie pentru animale, dar are un conținut ridicat de ulei. Din acest ulei și a început să producă "biodiesel". Dar această cultură va ocupa prea mult spațiu dacă încercați să o cultivați atât de mult pentru a furniza combustibil pentru cel puțin o parte a planetei.

Acum, oamenii de știință vorbesc despre utilizarea de alge. Conținutul lor de ulei de aproximativ 50%, care, de asemenea va extrage cu ușurință de petrol, iar deșeurile pot fi transformate în îngrășământ pe baza cărora va crește noi alge. Ideea este considerată interesantă, dar viabilitatea acestuia nu a fost încă dovedit că publicarea experimentelor de succes în acest domeniu nu au fost încă publicate.

Termonucleare de fuziune

Energia viitoare a lumii, potrivit oamenilor de știință moderni, este imposibilă fără tehnologie fuziunea termonucleară. Aceasta, în prezent, este cea mai promițătoare dezvoltare, care este deja investită în miliarde de dolari.

În centralele nucleare se folosește energia de fisiune. Este periculos pentru că există o amenințare de o reacție necontrolată care distruge reactorul, și va conduce la eliberarea unor cantități uriașe de substanțe radioactive: poate aminti toate accidentul de la centrala nucleară de la Cernobâl.

În reacțiile de fuziune termonucleară, care rezultă din nume, se folosește energia eliberată în timpul fuziunii atomilor. Ca rezultat, spre deosebire de fisiunea atomică, nu deșeuri radioactive.

Problema principală este că, ca rezultat al sintezei termonucleare, se formează o substanță care are o temperatură atât de ridicată încât poate distruge întregul reactor.

Această energie a viitorului este o realitate. Iar fanteziile de aici nu au loc, în momentul în care construcția reactorului a început deja pe teritoriul Franței. Mai multe tipuri de miliarde de dolari investite în proiectul-pilot, care este finanțat printr-un număr de țări, printre care, în plus față de UE, include China, Japonia, SUA, Rusia și altele. Inițial, primele experimente deja planificate să înceapă în 2016, dar calculele au arătat că bugetul este prea mic (în loc de 5 miliarde de euro au luat 19), iar lansarea a fost mutat pentru încă 9 ani. Poate că în câțiva ani vom vedea ce capabilitate termonucleară este capabilă.

Probleme ale prezentului și posibilitățile viitorului

Nu numai oamenii de știință, ci și scriitori de science fiction, da o mulțime de idei pentru realizarea viitorului în domeniul energiei, dar toate sunt de acord cu privire la tehnologia de până acum nici una dintre opțiuni nu poate produce sprijinul deplin al tuturor nevoile civilizației noastre. De exemplu, în cazul în care toate mașinile din SUA vor conduce domenii de canola biocombustibil au suprafață egală cu jumătate din întreaga țară plantată, fără a lua în considerare faptul că terenul potrivit pentru cultivare în Statele Unite nu sunt atât de multe.
În plus, între timp, toate căile de producere a energiei alternative sunt costisitoare. Poate că fiecare dintre locuitorii din mediul urban de rând, sunt de acord că este important să se utilizeze resursele curate, regenerabile, dar nu și atunci când acestea dau glas la costul unei astfel de tranziție în acest moment. Oamenii de știință au încă multe de lucru în acest domeniu. Noile descoperiri, materiale noi, idei noi - toate acestea vor ajuta umanitatea să facă față cu succes crizei resurselor maturate.

rezolva problema energetică planetele nu pot fi decât măsuri complexe. În unele zone este mai convenabil să se utilizeze extragerea energiei cu ajutorul vântului, undeva - panourile solare și așa mai departe. Dar, poate, principalul factor va fi o scădere a consumului de energie în general și crearea de tehnologii de economisire a energiei. Toată lumea ar trebui să înțeleagă că este responsabil pentru planetă și că fiecare ar trebui să-și pună întrebarea: "Ce fel de energie aleg pentru viitor?"
Înainte de a trece la alte resurse, toată lumea trebuie să-și dea seama că acest lucru este cu adevărat necesar. Numai printr-o abordare cuprinzătoare va rezolva problema consumului de energie.