Fremtidens energi: virkelighet og fantasi. Alternative energikilder

Det er ingen hemmelighet som i dag ermenneskeheten er begrensede ressurser, dessuten kan deres videre produksjon og bruk fører ikke bare til energi, men også til miljøkatastrofen. Tradisjonelt brukes av menneskehetens ressurser - kull, gass og olje - vil ende etter et par tiår, og tiltak må tas nå, i vår tid. Selvfølgelig kan vi håpe at vi igjen vil finne noen rike innskudd, samt i første halvdel av forrige århundre, men forskere mener at slike store forekomster lenger. Men i alle fall, vil også oppdagelsen av nye felt bare utsette det uunngåelige behovet for å finne måter å produsere alternativ energi, og bytte til fornybare ressurser som vindkraft, solenergi, jordvarme, vannet renner, etc., og i tillegg til dette er det nødvendig å fortsette utviklingen av energisparende teknologier.

I denne artikkelen vil vi se på noen av de mest lovende ideene, ifølge moderne forskere, som fremtidens energi skal bygges på.

Solar stasjoner

Folk har lenge tenkt på om det er muligbruk av solenergi på jorden. Under sollys oppvarmet vann og tørket klær keramikk før de sendes til ovnen, men disse fremgangsmåter kan ikke kalles effektiv. De første tekniske midlene, som forvandler solenergi, dukket opp i det 18. århundre. Fransk forsker Buffon, har erfaring vist, der han klarte med hjelp av en stor konkav speil i klart vær for å tenne den tørre veden fra en avstand på ca 70 meter. Hans landsmann, den berømte vitenskaps Lavoisier, gjelder linser for å konsentrere solens energi, og i England skapte en linseformet glass som ved å fokusere solstrålene smeltet jern i løpet av få minutter.

Naturalister har gjennomført mange eksperimenter,som hevdet at bruken av solenergi på jorden er mulig. Solbatteriet, som ville konvertere solenergi til mekanisk, dukket opp relativt nylig, i 1953. Det ble skapt av forskere fra De amerikanske luftfartsmyndighetene i USA. Allerede i 1959 ble solbatteriet først brukt til å utstyre en romsatellitt.

Kanskje allerede da, skjønner det i rommet slikBatterier er mye mer effektive, og forskerne fikk ideen om å skape romstasjoner, for i en time kan solen produsere så mye energi som hele menneskeheten ikke forbruker på et år, så hvorfor ikke bruke det? Hva blir fremtiden for solenergi?

På den ene siden virker det som bruken avsolenergi er perfekt. Men prisen på en stor solstasjon er veldig høy, og det vil dessuten være dyrt å operere. Over tid, når ny teknologi vil bli introdusert for levering av varer til rom, så vel som nye materialer, vil implementeringen av et slikt prosjekt være mulig, men for tiden kan vi bare bruke relativt små batterier på overflaten av planeten. Mange vil si at dette heller ikke er dårlig. Ja, det er mulig i et privat hus, men for energiforsyningen av store byer, henholdsvis, trenger du enten mange solcellepaneler eller teknologi som vil gjøre dem mer effektive.

Den økonomiske siden av problemet her ogsåtilstede: et hvilket som helst budsjett vil lide sterkt dersom det blir overlatt til oppdraget å overføre hele byen (eller hele landet) til solpaneler. Det ser ut til at det er mulig å forplikte byboere til å betale noen beløp for gjenopprustning, men i så fall vil de være ulykkelige, fordi hvis folk var villige til å gå for slike utgifter, ville de ha gjort det selv for lenge siden: alle har mulighet til å kjøpe et solbatteri.

Når det gjelder solenergi er det en annenparadoks: produksjonskostnader. Direkte overføring av solenergi til strøm er ikke den mest effektive tingen. Hittil har ingen metode blitt funnet bedre enn å bruke solens stråler for å varme vannet, som i sin tur roterer dynamoen, og blir til damp. I dette tilfellet er energitapet minimalt. Menneskene ønsker å bruke "miljøvennlige" solcellepaneler og solstasjoner for å spare ressurser på jorden, men for et slikt prosjekt ville det være behov for en stor mengde av de samme ressursene og "ikke-økologisk" energi. For eksempel ble det i Frankrike nylig bygget en solkraftverk med et areal på rundt to kvadratkilometer. Kostnaden for bygging var ca 110 millioner euro, ikke inkludert driftskostnader. Med alt dette bør man huske på at levetiden til slike mekanismer er ca. 25 år.

vind

Vindkraft har også blitt brukt av mennesker sidenantikken, det enkleste eksempelet er seiling og vindmøller. Vindmøller brukes nå, spesielt de er effektive i områder med konstant vind, for eksempel på kysten. Forskere utarbeider hele tiden ideer om hvordan man oppgraderer eksisterende enheter for å konvertere vindenergi, en av dem er vindturbiner i form av kraftige turbiner. På grunn av den konstante rotasjonen kunne de "henge" i luften på en avstand på flere hundre meter fra bakken, der vinden er sterk og konstant. Dette vil bidra til elektrifisering av landsbygda, hvor det er umulig å bruke vanlige vindturbiner. I tillegg kan slike flytende turbiner være utstyrt med Internett-moduler som vil gi folk tilgang til verdensomspennende nettet.

Tidevann og bølger

Bommen av solenergi og vindenergi gradvispasserer, og interesse for forskere tiltrukket annen naturlig energi. Bruk av tidevann anses å være mer lovende. Allerede om lag 100 firmaer over hele verden har det å gjøre med dette problemet, og det er flere prosjekter som har bevist effektiviteten av denne metoden for å produsere elektrisitet. Fordelen over solenergi er at tapene ved å overføre en energi til en annen er minimal: en tidevannsbølge roterer en stor turbin som produserer strøm.

Prosjektet "Oyster" er en ide å sette på bunnenen sjø-svivelventil som vil levere vann til kysten, og derved rotere en enkel vannkraftsturbin. Bare en slik installasjon kunne gi strøm til et lite nabolag.

Allerede i Australia med hell brukttidevannsbølger: i byen Perth, er avsalere som opererer på denne typen energi installert. Deres arbeid gjør det mulig å gi ferskvann til omtrent en halv million mennesker. Naturenergi og industri kan også kombineres i denne industrien av energiproduksjon.

Bruken av tidevannsenerginoe forskjellig fra teknologiene som vi pleide å se i elva vannkraftverk. Vannkraftverk skader ofte miljøet: de omkringliggende områdene er oversvømmet, økosystemet er ødelagt, men tidevannsbølgerstasjonene er mye sikrere i denne forbindelse.

Menneskelig energi

En av de mest fantastiske prosjektene i vårListen kan kalles bruk av energi til levende mennesker. Det høres fantastisk ut og enda litt skremmende, men ikke alt er så forferdelig. Forskere verdsetter ideen om hvordan man bruker den mekaniske bevegelsesenergien. Disse prosjektene handler om mikroelektronikk og nanoteknologi med lavt energiforbruk. Mens det høres utopi, er det ingen reell utvikling, men ideen er veldig interessant og lar ikke vitenskapenes sinn gå. Du vil være enig i at enheter som, som et automatisk viklingsur, vil bli belastet ved å bruke en finger på sensoren, eller ved at nettbrettet eller telefonen bare henger i posen når du går, er veldig praktisk. For ikke å nevne klærne, som, fylt med forskjellige mikrodevices, kunne konvertere energien til menneskelig bevegelse til elektrisitet.

I Berkeley, i Lawrence's lab, for eksempel,Forskere har forsøkt å implementere ideen om å bruke virus for å konvertere trykk energi til elektrisitet. Små mekanismer som arbeider fra bevegelsen er også tilgjengelige, men så langt har teknologien ikke blitt satt i gang. Ja, den globale energikrisen kan ikke håndteres på denne måten: Hvor mange mennesker må "pedal" for å få hele anlegget til å fungere? Men som en av tiltakene som brukes i komplekset, er teorien ganske levedyktig.

Spesielt disse teknologiene vil være effektive ivanskelige å nå, i polare stasjoner, i fjellet og taiga, blant reisende og turister som ikke alltid har mulighet til å lade sin gadget, men det er viktig å holde kontakten, spesielt hvis gruppen er i en kritisk situasjon. Hvor mange ting kunne ha blitt forhindret hvis folk alltid hadde en pålitelig kommunikasjonsenhet som ikke er avhengig av "socket".

Hydrogen brenselceller

Kanskje alle eier av bilen, ser påindikator for mengden bensin, nærmer seg null, det var en tanke på hvor flott det ville være hvis bilen jobbet på vann. Men nå har atomene blitt oppmerksom på forskere som ekte energiobjekter. Faktum er at partiklene av hydrogen - den vanligste gassen i universet - inneholder en enorm mengde energi. Dessuten brenner motoren denne gassen med nesten ingen biprodukter, det vil si at vi får svært miljøvennlig drivstoff.

Noen moduler av ISS er fylt med hydrogen.skyttelbusser, men på Jorden eksisterer det hovedsakelig i form av forbindelser som vann. I åttitallet i Russland var utviklingen av fly som brukte hydrogen som drivstoff, disse teknologiene ble til og med tatt i bruk, og eksperimentelle modeller viste sin effektivitet. Når hydrogen separeres, flyttes det til en spesiell brenselcelle, hvoretter det er mulig å generere strøm direkte. Dette er ikke fremtidens energi, det er allerede en realitet. Disse bilene er allerede produsert i ganske store mengder. Honda, for å understreke allsidigheten til energikilden og bilen som helhet, gjennomførte et forsøk som resulterte i at bilen var koblet til et elektrisk hjemmenettverk, men ikke for å få en oppladning. En bil kan gi energi til et privat hjem i flere dager, eller kjøre nesten fem hundre kilometer uten tanking.

Den eneste ulempen med denne kildenEnergi for øyeblikket er en relativt høy kostnad for slike miljøvennlige biler, og selvfølgelig et ganske lite antall hydrogenstasjoner, men i mange land er de allerede bygget. For eksempel, i Tyskland er det allerede en plan om å installere hundre bensinstasjoner innen 2017.

Jordens varme

Konvertering av varmeenergi til elektrisitet -Dette er essensen av geotermisk energi. I enkelte land hvor det er vanskelig å bruke andre næringer, brukes det ganske mye. For eksempel i Filippinene kommer 27% av all strøm fra geotermiske stasjoner, og på Island er denne tallet ca 30%. Essensen av denne metoden for utvinning av energi er ganske enkel, mekanismen ligner en enkel dampmotor. Før den påståtte "innsjøen" av magma, er det nødvendig å bore en brønn gjennom hvilken vann strømmer. Ved kontakt med rød-varm magma blir vann umiddelbart til damp. Det stiger der det blir den mekaniske turbinen, og derved genererer elektrisitet.

Fremtiden for geotermisk energi erfor å finne store "vaults" av magma. For eksempel i det tidligere nevnte Island lyktes det: i en splittet sekund vendte rød-hot magma alt pumpet vann til damp med en temperatur på rundt 450 grader Celsius, noe som er en absolutt rekord. Slike høytryksdamp kan øke effektiviteten til en geotermisk stasjon flere ganger, dette kan være drivkraften for utviklingen av geotermisk energi over hele verden, spesielt i områder som er mettet med vulkaner og termiske kilder.

Bruk av kjernefysisk avfall

Kjernekraft, i sin tid, produserteen ekte følelse. Det var så til folk skjønte all fare for denne grenen av energi. Ulykker er mulige, ingen er immune fra slike tilfeller, men de er svært sjeldne, men radioaktivt avfall ser ut til å være stabilt, og til forrige tid kunne ikke forskere løse dette problemet. Faktum er at uranstenger er et tradisjonelt "drivstoff" av atomkraftverk, kan bare brukes med 5%. Etter å ha trent denne lille delen, blir hele stangen sendt til "deponi".

Tidligere brukt teknologi der stengernedsenket i vann som senker nøytronene mens du opprettholder en jevn reaksjon. Nå i stedet for vann begynte å bruke flytende natrium. Denne erstatningen tillater ikke bare å bruke hele volumet uran, men også å resirkulere titusenvis av tonn radioaktivt avfall.

Ryd planeten for kjernefysisk avfallviktig, men i selve teknologien er det en "men". Uran er en ressurs, og dens reserver på jorden er begrensede. Hvis hele planeten overføres utelukkende til den energi som mottas fra atomkraftverk (for eksempel i USA produserer kjernekraftverk bare 20% av all forbruket elektrisitet), vil uranreserveren bli utarmet ganske raskt, og dette vil igjen lede menneskeheten til terskelen til en energikrise, så atomkraft , om enn modernisert, bare en midlertidig tiltak.

Vegetabilsk drivstoff

Selv Henry Ford, skaper sin "Model T",håpet at det allerede ville fungere på biodrivstoff. Men på den tiden ble det oppdaget nye oljefelt, og behovet for alternative energikilder forsvant i noen tiår, men nå kommer det tilbake.

De siste femten årene brukerVegetabilske brensler, som etanol og biodiesel, har økt flere ganger. De brukes som uavhengige energikilder, og som tilsetningsstoffer til bensin. For en tid siden ble det hengt på en spesiell hirsekultur, kalt "canola". Det er helt uegnet til konsum og husdyr, men det har høye nivåer av oljeinnhold. Fra denne oljen og begynte å produsere "biodiesel". Men denne kulturen vil ta opp for mye plass hvis du prøver å vokse det så mye for å gi minst en del av planeten med drivstoff.

Nå snakker forskere om å brukealger. Oljeinnholdet er omtrent 50%, noe som gjør det mulig å trekke ut olje like mye, og avfall kan omdannes til gjødsel, på grunnlag av hvilke nye alger vil bli dyrket. Ideen anses interessant, men har ennå ikke bevist sin levedyktighet: Publiseringen av vellykkede eksperimenter på dette området er ennå ikke publisert.

Termonukleær fusjon

Den fremtidige energien i verden, ifølge moderneForskere er umulig uten fusjonsteknologi. Dette er for øyeblikket den mest lovende utviklingen der milliarder dollar allerede er investert.

Kjernekraftverk bruker energidivisjon. Det er farlig at det er en trussel om en uhåndtert reaksjon som vil ødelegge reaktoren og føre til utslipp av en stor mengde radioaktive stoffer: kanskje husker alle ulykken ved Tsjernobyl-atomkraftverket.

I fusjonsreaksjoner som følger avnavn, bruker energien som frigjøres ved fusjon av atomer. Som et resultat, til forskjell fra atomfisjon, genereres ikke radioaktivt avfall.

Hovedproblemet er at et stoff dannes som en følge av termonukleær fusjon, som har en så høy temperatur at den kan ødelegge hele reaktoren.

Fremtidens energi er en realitet. Og fantasier er irrelevante her, for øyeblikket har bygging av en reaktor allerede begynt i Frankrike. Flere milliarder dollar er investert i et pilotprosjekt som har blitt finansiert av mange land, inkludert, foruten EU, Kina og Japan, USA, Russland og andre. I utgangspunktet ble de første forsøkene planlagt å bli lansert i 2016, men beregninger viste at budsjettet var for lite (i stedet for 5 milliarder kroner det tok 19), og lanseringen ble utsatt i ytterligere 9 år. Kanskje i noen år vil vi se hva termonukleær energi er i stand til.

Dagens problemer og fremtidens muligheter

Ikke bare forskere, men også science-fiction forfattere, gimange ideer for utførelse av fremtidens teknologi i energisektoren, men alle er enige om at så langt ingen av de foreslåtte alternativene kan gi full tilfredshet av alle våre sivilisasjoners behov. For eksempel, hvis alle biler i USA skal gå på biodrivstoff, må canolafeltene plante et territorium lik halvparten av hele landet uten å ta hensyn til at det ikke er så mange land som er egnet for oppdrett i USA.
Dessuten, så langt alle produksjonsmetoderalternativ energi - veien. Kanskje, alle de vanlige byboerne er enige om at det er viktig å bruke miljøvennlige, fornybare ressurser, men ikke i tilfelle når de uttrykkes kostnadene ved en slik overgang for øyeblikket. Forskere har mye arbeid å gjøre på dette området. Nye funn, nye materialer, nye ideer - alt dette vil hjelpe menneskeheten til å klare å takle den nye ressurskrisen.

Du kan løse energiproblemet på planetenbare komplekse tiltak. På enkelte områder er det mer praktisk å bruke utvinning av energi ved hjelp av vinden, et sted - solpaneler og så videre. Men kanskje den viktigste faktoren er reduksjonen av energiforbruket generelt og etableringen av energibesparende teknologier. Hver person bør forstå at han er ansvarlig for planeten, og alle bør spørre seg selv: "Hvilken energi velger jeg for fremtiden?"
Før du går over til andre ressurser, må alle innse at det er virkelig nødvendig. Bare med en integrert tilnærming kan vi løse problemet med energiforbruk.</ span </ p>