No és cap secret que els recursos utilitzats per la humanitat avui en dia són finits, a més, la seva extracció i ús posteriors poden provocar no només energia, sinó també desastres ambientals. Els recursos utilitzats tradicionalment per la humanitat -carbó, gas i petroli- s'esgotaran d'aquí a unes dècades, i cal prendre mesures ara, en el nostre temps. Per descomptat, podem esperar que tornem a trobar algun jaciment ric, tal com va ser a la primera meitat del segle passat, però els científics estan segurs que ja no existeixen jaciments tan grans. Però en qualsevol cas, fins i tot el descobriment de nous jaciments només retardarà l'inevitable, cal trobar maneres de produir energies alternatives i passar a recursos renovables com el vent, el sol, l'energia geotèrmica, l'energia del flux d'aigua i altres, i juntament amb per això, cal continuar desenvolupant tecnologies d'estalvi d'energia.
En aquest article, considerarem algunes de les idees més prometedores, segons l'opinió dels científics moderns, sobre les quals es construirà l'energia del futur.
Estacions solars
La gent fa temps que es pregunta si és possible utilitzar l'energiasol a la terra. L'aigua s'escalfava sota el sol, la roba i la ceràmica s'assecaven abans de ser enviades al forn, però aquests mètodes no es poden dir efectius. Els primers mitjans tècnics que converteixen l'energia solar van aparèixer al segle XVIII. El científic francès J. Buffon va mostrar un experiment en què va aconseguir encendre un arbre sec amb l'ajuda d'un gran mirall còncau en temps clar des d'una distància d'uns 70 metres. El seu compatriota, el famós científic A. Lavoisier, va utilitzar lents per concentrar l'energia del sol, i a Anglaterra van crear un vidre biconvex que, enfocant els raigs del sol, fonia ferro colat en pocs minuts.
Els científics naturals van dur a terme molts experiments que van demostrar que l'ús de l'energia solar a la Terra és possible. No obstant això, una bateria solar que convertiria l'energia solar en energia mecànica va aparèixer relativament recentment, l'any 1953. Va ser creat per científics de l'Agència Aeroespacial Nacional dels EUA. Ja l'any 1959 es va utilitzar per primera vegada una bateria solar per equipar un satèl·lit espacial.
Potser fins i tot aleshores, adonant-se que aquestes bateries són molt més eficients a l'espai, els científics van tenir la idea de crear estacions solars espacials, perquè en una hora el sol genera tanta energia com tota la humanitat. no consumeix en un any, així que per què no utilitzar Això? Quina serà l'energia solar del futur?
Per una banda, sembla que l'ús de l'energia solar és una opció ideal. No obstant això, el cost d'una enorme estació solar espacial és molt elevat i, a més, serà car d'operar. TanQuan s'introduiran noves tecnologies per al lliurament de mercaderies a l'espai, així com nous materials, serà possible la implementació d'aquest projecte, però de moment només podem utilitzar bateries relativament petites a la superfície del planeta. Molts diran que això també és bo. Sí, és possible en les condicions d'una casa particular, però per al subministrament energètic de les grans ciutats, en conseqüència, o calen moltes plaques solars, o bé una tecnologia que les faci més eficients.
La vessant econòmica del tema també està present aquí: qualsevol pressupost patirà molt si se li encarrega la tasca de convertir una ciutat sencera (o un país sencer) en plaques solars. Sembla que és possible obligar els habitants de les ciutats a pagar unes quantes quantitats pel reequipament, però en aquest cas estaran descontents, perquè si la gent estigués disposada a fer aquestes despeses, ja fa temps que ho haurien fet ells mateixos: tothom té l'oportunitat de comprar una bateria solar.
Hi ha una altra paradoxa pel que fa a l'energia solar: els costos de producció. Convertir l'energia solar en electricitat directament no és el més eficient. Fins ara, no s'ha trobat millor manera que utilitzar els raigs solars per escalfar l'aigua que, convertint-se en vapor, fa girar una dinamo. En aquest cas, la pèrdua d'energia és mínima. La humanitat vol utilitzar panells solars "verds" i estacions solars per conservar els recursos a la terra, però aquest projecte requeriria una gran quantitat dels mateixos recursos i energia "no verda". Per exemple, a França, recentment es va construir una central d'energia solar, que ocupava una superfície d'uns dos quilòmetres quadrats. El cost de la construcció va ser d'uns 110 milions d'euros, sense incloure les despeses d'explotació. Amb tot això, cal tenir en compte que la vida útil d'aquests mecanismes és d'uns 25 anys.
Vent
L'energia eòlica també ha estat utilitzada per la gent des de l'antiguitat, l'exemple més senzill són la vela i els molins de vent. Els molins de vent encara s'utilitzen avui dia, sobretot en zones amb vents constants, com ara la costa. Els científics presenten constantment idees sobre com modernitzar els dispositius existents per convertir l'energia eòlica, un d'ells és les turbines eòliques en forma de turbines que s'eleven. A causa de la rotació constant, podrien "penjar" a l'aire a una distància de diversos centenars de metres del terra, on el vent és fort i constant. Això ajudaria en l'electrificació de zones rurals on no és possible l'ús de molins de vent estàndard. A més, aquestes turbines elevades podrien estar equipades amb mòduls d'Internet, que permetrien a la gent accés a la World Wide Web.
Mares i onades
El boom de l'energia solar i eòlica s'esvaeix gradualment i altres energies naturals han despertat l'interès dels investigadors. Més prometedor és l'ús de fluxos i reflux. Ja hi ha prop d'un centenar d'empreses arreu del món que s'ocupen d'aquest problema, i hi ha diversos projectes que han demostrat l'eficàcia d'aquest mètode d'extracció.electricitat. L'avantatge respecte a l'energia solar és que les pèrdues durant la transferència d'una energia a una altra són mínimes: el maremot fa girar una enorme turbina, que genera electricitat.
Project Oyster és la idea d'instal·lar una vàlvula articulada al fons de l'oceà que portarà aigua a la costa, fent girar així una simple turbina hidroelèctrica. Només una d'aquestes instal·lacions podria proporcionar electricitat a un petit microdistricte.
A Austràlia ja s'utilitzen amb èxit els maremotos: a la ciutat de Perth s'han instal·lat plantes dessalinitzadores que funcionen amb aquest tipus d'energia. El seu treball permet proporcionar aigua dolça a prop de mig milió de persones. L'energia natural i la indústria també es poden combinar en aquesta indústria de producció d'energia.
L'ús de l'energia mareomotriu és una mica diferent de les tecnologies que estem acostumats a veure a les centrals hidroelèctriques fluvials. Sovint, les centrals hidroelèctriques perjudiquen el medi ambient: els territoris adjacents estan inundats, l'ecosistema es destrueix, però les estacions que funcionen amb maremotos són molt més segures en aquest sentit.
Energia humana
Un dels projectes més fantàstics de la nostra llista es pot anomenar l'ús de l'energia de les persones vives. Sona impressionant i fins i tot una mica aterridor, però no tot fa tanta por. Els científics aprecien la idea de com utilitzar l'energia mecànica del moviment. Aquests projectes tracten sobre microelectrònica i nanotecnologies amb baix consum energètic. Tot i que sembla una utopia, no hi ha novetats reals, però la idea és moltinteressant i no deixa la ment dels científics. D'acord, seran molt convenients els dispositius que, com els rellotges amb bobinatge automàtic, es carregaran pel fet que el sensor es llisca amb un dit, o pel fet que una tauleta o un telèfon simplement penja dins d'una bossa quan es camina. Per no parlar de roba que, plena de diversos microdispositius, podria convertir l'energia del moviment humà en electricitat.
A Berkeley, al laboratori de Lawrence, per exemple, els científics van intentar adonar-se de la idea d'utilitzar virus per convertir l'energia de pressió en electricitat. També hi ha petits mecanismes impulsats pel moviment, però fins ara aquesta tecnologia no s'ha posat en marxa. Sí, la crisi energètica mundial no es pot afrontar d'aquesta manera: quantes persones hauran de "vendejar" perquè funcioni tota la planta? Però com una de les mesures que s'utilitzen en combinació, la teoria és bastant viable.
Sobretot aquestes tecnologies seran efectives en llocs de difícil accés, a les estacions polars, a les muntanyes i la taigà, entre viatgers i turistes que no sempre tenen l'oportunitat de carregar els seus aparells, però mantenir-se en contacte és important. important, sobretot si el grup es trobava en una situació crítica. Quant es podria evitar si la gent tingués sempre un dispositiu de comunicació fiable que no depengués de l'"endoll".
Piles de combustible d'hidrogen
Potser tots els propietaris d'un cotxe, mirant l'indicador de la quantitat de gasolina que s'acosta a zero, havienla idea del gran que seria si el cotxe corris a l'aigua. Però ara els seus àtoms han cridat l'atenció dels científics com a objectes reals d'energia. El fet és que les partícules d'hidrogen -el gas més comú de l'univers- contenen una quantitat enorme d'energia. A més, el motor crema aquest gas pràcticament sense subproductes, la qual cosa significa que obtenim un combustible molt respectuós amb el medi ambient.
L'hidrogen és alimentat per alguns mòduls i llançadores de l'ISS, però a la Terra existeix principalment en forma de compostos com l'aigua. Als anys vuitanta a Rússia hi va haver desenvolupaments d'avions que utilitzaven hidrogen com a combustible, aquestes tecnologies fins i tot es van posar en pràctica i els models experimentals van demostrar la seva eficàcia. Quan es separa l'hidrogen, es trasllada a una pila de combustible especial, després de la qual es pot generar electricitat directament. Aquesta no és l'energia del futur, això ja és una realitat. Ja s'estan produint cotxes similars i en lots força grans. Honda, per emfatitzar la versatilitat de la font d'energia i del cotxe en conjunt, va realitzar un experiment com a resultat del qual el cotxe es va connectar a la xarxa elèctrica domèstica, però no per recarregar-se. Un cotxe pot alimentar una casa privada durant diversos dies o conduir gairebé cinc-cents quilòmetres sense repostar.
L'únic inconvenient d'aquesta font d'energia en aquests moments és el cost relativament elevat d'aquests cotxes respectuosos amb el medi ambient i, per descomptat, un nombre força reduït d'estacions d'hidrogen, però molts països ja estan planejant construir-los. Per exemple, enAlemanya ja té un pla per instal·lar 100 benzineres el 2017.
Calor de la terra
Convertir l'energia tèrmica en electricitat és l'essència de l'energia geotèrmica. En alguns països on és difícil utilitzar altres indústries, s'utilitza força àmpliament. Per exemple, a les Filipines, el 27% de tota l'electricitat prové de plantes geotèrmiques, mentre que a Islàndia aquesta xifra és d'uns 30%. L'essència d'aquest mètode de producció d'energia és bastant simple, el mecanisme és similar a una màquina de vapor simple. Davant del suposat "llac" de magma, cal perforar un pou a través del qual es subministra aigua. En entrar en contacte amb el magma calent, l'aigua es converteix instantàniament en vapor. S'eleva on fa girar una turbina mecànica, generant així electricitat.
El futur de l'energia geotèrmica és trobar grans "magatzems" de magma. Per exemple, a l'esmentada Islàndia ho van aconseguir: en una fracció de segon, el magma calent va convertir tota l'aigua bombejada en vapor a una temperatura d'uns 450 graus centígrads, que és un rècord absolut. Aquest vapor d' alta pressió pot augmentar l'eficiència d'una planta geotèrmica en diverses vegades, pot esdevenir un impuls per al desenvolupament de l'energia geotèrmica a tot el món, especialment a les zones saturades de volcans i fonts termals.
Ús de residus nuclears
L'energia nuclear, en un moment, va fer un esclat. Així va ser fins que la gent es va adonar del perill d'aquesta indústriaenergia. Els accidents són possibles, ningú és immune a aquests casos, però són molt rars, però els residus radioactius apareixen de manera constant i fins fa poc, els científics no podien resoldre aquest problema. El fet és que les barres d'urani, el "combustible" tradicional de les centrals nuclears, només es poden utilitzar en un 5%. Després de treballar aquesta petita part, tota la vareta s'envia a l'"abocador".
Anteriorment, s'utilitzava una tecnologia en què les varetes estaven immerses en aigua, que frena els neutrons, mantenint una reacció constant. Ara s'ha utilitzat sodi líquid en lloc d'aigua. Aquesta substitució permet no només utilitzar tot el volum d'urani, sinó també processar desenes de milers de tones de residus radioactius.
És important eliminar els residus nuclears del planeta, però hi ha un "però" en la pròpia tecnologia. L'urani és un recurs i les seves reserves a la Terra són finites. Si tot el planeta es canvia exclusivament a l'energia rebuda de les centrals nuclears (per exemple, als Estats Units, les centrals nuclears produeixen només el 20% de tota l'electricitat consumida), les reserves d'urani s'esgotaran bastant ràpidament, i això tornarà a portar a la humanitat. al llindar d'una crisi energètica, de manera que l'energia nuclear, encara que modernitzada, només és una mesura temporal.
Combustible vegetal
Fins i tot Henry Ford, després d'haver creat el seu "Model T", esperava que ja funcionés amb biocombustibles. No obstant això, en aquella època es van descobrir nous jaciments de petroli i la necessitat de fonts d'energia alternatives va desaparèixer durant diverses dècades, però arade nou.
Durant els últims quinze anys, l'ús de combustibles vegetals com l'etanol i el biodièsel ha augmentat diverses vegades. S'utilitzen com a fonts d'energia independents i com a additius a la gasolina. Fa un temps, les esperances es van posar en una cultura especial de mill, anomenada "canola". És completament inadequat per a l'alimentació humana o del bestiar, però té un alt contingut d'oli. A partir d'aquest oli van començar a produir "biodièsel". Però aquest cultiu ocuparà massa espai si intenteu cultivar-ne prou per alimentar almenys una part del planeta.
Ara els científics parlen de l'ús de les algues. El seu contingut en oli és d'un 50%, cosa que facilitarà l'extracció de l'oli amb la mateixa facilitat, i els residus es poden convertir en adobs, a partir dels quals es cultivaran noves algues. La idea es considera interessant, però encara no s'ha demostrat la seva viabilitat: encara no s'ha publicat la publicació d'experiments amb èxit en aquesta àrea.
Fusion
L'energia futura del món, segons els científics moderns, és impossible sense les tecnologies de fusió termonuclear. Aquest és actualment el desenvolupament més prometedor en què ja s'estan invertint milers de milions de dòlars.
Les centrals nuclears utilitzen energia de fissió. És perillós perquè hi ha l'amenaça d'una reacció incontrolada que destruirà el reactor i provocarà l'alliberament d'una gran quantitat de substàncies radioactives: potser tothom recorda l'accident de la central nuclear de Txernòbil.
En reaccions de fusió queCom el seu nom indica, s'utilitza l'energia alliberada durant la fusió dels àtoms. Com a resultat, a diferència de la fissió atòmica, no es produeixen residus radioactius.
El principal problema és que com a resultat de la fusió es forma una substància que té una temperatura tan elevada que pot destruir tot el reactor.
Aquesta energia del futur és una realitat. I aquí les fantasies són inadequades, de moment la construcció del reactor ja ha començat a França. S'han invertit diversos milers de milions de dòlars en un projecte pilot finançat per molts països que, a més de la UE, inclouen la Xina i el Japó, els EUA, Rússia i altres. Inicialment, els primers experiments s'havien previst posar en marxa ja el 2016, però els càlculs van mostrar que el pressupost era massa petit (en lloc de 5.000 milions, en van necessitar 19), i el llançament es va ajornar 9 anys més. Potser d'aquí a uns anys veurem de què és capaç l'energia de fusió.
Reptes del present i oportunitats per al futur
No només els científics, sinó també els escriptors de ciència-ficció donen moltes idees per a la implementació de la tecnologia futura en l'energia, però tothom està d'acord que fins ara cap de les opcions proposades pot satisfer plenament totes les necessitats de la nostra civilització. Per exemple, si tots els cotxes dels Estats Units funcionen amb biocombustibles, els camps de canola haurien de cobrir una superfície igual a la meitat del país sencer, independentment del fet que no hi hagi tanta terra apta per a l'agricultura als Estats Units. A més, fins ara tots els mètodes de produccióenergies alternatives - carreteres. Potser tots els habitants de la ciutat estan d'acord que és important utilitzar recursos renovables i respectuosos amb el medi ambient, però no quan se'ls digui el cost d'aquesta transició en aquest moment. Els científics encara tenen molta feina per fer en aquest àmbit. Nous descobriments, nous materials, noves idees: tot això ajudarà la humanitat a fer front amb èxit a la crisi de recursos que s'acosta. El problema energètic del planeta només es pot resoldre amb mesures integrals. En algunes àrees, és més convenient utilitzar la generació d'energia eòlica, en algun lloc - panells solars, etc. Però potser el factor principal serà la reducció del consum energètic en general i la creació de tecnologies d'estalvi energètic. Cada persona ha d'entendre que és responsable del planeta, i cadascú s'ha de fer la pregunta: "Quin tipus d'energia trio per al futur?" Abans de passar a altres recursos, tothom hauria d'adonar-se que això és realment necessari. Només amb un enfocament integrat serà possible resoldre el problema del consum d'energia.
