НАУКА

7 источников энергии будущего, которые решат многие проблемы человечества |

Еще недавно человечество полагалось только на один ресурс для производства электроэнергии — уголь. Впоследствии он стал вытесняться нефтью и газом, а также атомными, водными, ветряными и солнечными электростанциями. При этом тепловые электростанции, которые потребляют уголь, мазут и другие невозобновляемые ресурсы, составляют около половины всей генерации.

Все время растущее производство и население планеты требуют все большего количества энергии, и, если использовать по большей части ископаемое топливо, его надолго не хватит, особенно при нынешнем расточительстве. Однако уже сейчас есть несколько перспективных источников энергии будущего, которые решат многие проблемы человечества. Некоторые из них могут появиться в течение следующих 20 лет, другие можно ожидать не ранее чем через век.

1. Термоядерный синтез

Управляемый термоядерный синтез — это одно из самых перспективных направлений в энергетике, которое действительно способно давать огромные объемы электричества. В отличие от традиционной ядерной энергетики, где используются реакции распада, в термоядерном синтезе, наоборот, из легких ядер получают более тяжелые с выделением энергии. При этом количество отходов несоизмеримо меньше, чем на традиционных АЭС. В перспективе термоядерный синтез позволит получать огромные объемы электроэнергии, которых хватит на нужды человечества и на замену всех станций на ископаемом топливе.

Раз все так хорошо, почему люди до сих пор не вводят в эксплуатацию такие реакторы? Все дело в нерентабельности на данный момент. Дело в том, что для запуска реакции требуется очень много энергии. При этом затраты на пуск превышают выделяемую энергию. Поэтому ученые дорабатывают конструкцию реакторов, чтобы те, как минимум, могли выйти в ноль.

Кстати, в отличие от классических атомных станций, где применяются опасные и дорогие радиоактивные компоненты, в термоядерных реакторах используются изотопы водорода, который в избытке на нашей планете. В ходе реакции в качестве побочного продукта образуется гелий — инертный газ.

2. Биотопливо из водорослей

Вопреки устоявшемуся мнению, что леса являются основным источником кислорода, на деле именно водоросли производят больше всего этого ценного элемента, необходимого для дыхания. Поэтому, кстати, ученые и бьют тревогу, когда говорят о проблеме загрязнения мирового океана.

Одна из перспективных технологий в энергетике, хоть и не такая интересная и эффективная, как термоядерный синтез, — получение биотоплива из водорослей. Во-первых, их можно рассеять чуть ли не по всей площади мирового океана и выращивать зелень в огромных объемах. Во-вторых, это даст дополнительный кислород. В-третьих, это увеличит популяцию рыб и других морских существ, которые питаются растительной пищей.

3. Носимые зарядные устройства

Показанная в «Матрице» технология добычи электроэнергии из человеческих тел, помещенных в своеобразные коконы, не эффективна, ведь организм потребляет больше, чем производит. Однако есть куда более реалистичный и не жуткий вариант генерации энергии из тела — носимые зарядные устройства.

Люди по сути бесполезно тратят выделяемую энергию, по крайней мере во время движения. Но что если собрать эту энергию? Кинетическую энергию и тепло можно аккумулировать в течение всего дня, а затем использовать для питания маломощных устройств, например, смартфонов или очков дополненной реальности. Это будет похоже на механические часы с автоподзаводом, в котором механизм заводится постоянно при движении за счет изменения положения ротора.

Кроме того, в дальнейшем с развитием технологий можно будет имплантировать под кожу пластины, которые будут собирать выделяемую энергию круглосуточно и, к примеру, передавать ее по беспроводной системе в электросети.

4. Летающие ветряные электростанции

Сегодня с помощью ветряных электростанций вырабатывается большое количество энергии. Это, конечно, не такой экологичный источник, как заявляют зеленые, ввиду быстрого износа лопастей и их последующего захоронения в земле без переработки, а также из-за нарушения ареала обитания диких животных и их режимов, но все же это перспективная технология.

Однако у ветряков есть еще один недостаток — нестабильность выработки. Даже размещение на побережье с мощными ветрами не гарантирует, что завтра не наступит штиль и лопасти остановятся. Поэтому инженеры задумались над другим вариантом: подъемом электростанций в небо. Там, на высоте в несколько километров, стабильно дуют довольно мощные ветра, энергию которых можно преобразовать в электричество.

Основным вариантом размещения называют монтаж ветряков на дирижаблях, которые будут зафиксированы на определенной высоте и закреплены якорем к земле. Параллельно якорю будет идти силовой кабель, который направляется к трансформатору.

5. Переработка ядерных отходов

Атомная энергетика существует уже несколько десятилетий, и за это время она произвела огромное количество отходов, в том числе и отработавшее ядерное топливо. Последнее является извлеченными из активной зоны тепловыделяющими элементами из радиоактивных материалов, которые уже не способны эффективно поддерживать цепную реакцию. Такие отходы захоранивают в специальных хранилищах в герметичных емкостях, и там они будут облучать пространство в течение многих столетий.

Если раньше люди не знали, что с этим делать, то сегодня разрабатываются перспективные технологии использования отработавшего ядерного топлива в реакторах на быстрых нейронах. Современные технологии уже позволяют получать большое количество энергии из такого топлива, что сможет в будущем обеспечить человечество стабильным источником электричества в течение как минимум сотни лет.

6. Геотермальная энергетика

Пока геотермальная энергетика отстает от других альтернативных источников, но позже ситуация может измениться. Энергия ветра, солнца и других возобновляемых источников нестабильна, а получаемая из ископаемого топлива конечна. Геотермальная энергетика лишена этого недостатка.

Суть ее — в сборе тепла, которое выделяет ядро Земли. Ученые считают, что оно производит примерно такую же температуру, как и Солнце, но та гасится пластами коры. Тем не менее, даже небольшого углубления под землю будет достаточно для добычи электричества. В среднем температура растет на 2,5-3 градуса каждые 100 метров вниз. На глубине в 1 километр она достигает 30 градусов, на 5 километрах 125, а на 10 километрах 250 градусов. При этом не нужно бурить широкую шахту, достаточно узких, куда поместится приемное оборудование.

По оценкам ученых, 0,1% от всего тепла, производимого ядром нашей планеты, хватит, чтобы покрыть мировые потребности в электроэнергии на 2 миллиона лет вперед.

7. Орбитальная платформа для аккумулирования солнечной энергии

Солнечные панели имеют довольно низкую эффективность. Кроме того, они зависят от погоды, чистоты поверхности и других факторов. Как итог, даже у самой современной панели КПД может быть в пределах нескольких процентов.

Другое дело — размещение огромного массива из панелей в космосе в будущем. Сегодня это нерентабельно ввиду того, что все человеческие интересы в околоземном пространстве вертятся вокруг МКС и нескольких орбитальных телескопов. Но когда нам потребуются мощные станции зарядки для космических кораблей, курсирующих между планетами и поясами астероидов, одним из самых эффективных вариантов станет аккумулирование энергии солнца на орбитальной платформе. Там нет погоды, нет циклов смены дня и ночи, а количество пыли настолько ничтожно, что чистка панелей потребуется через несколько столетий. Кроме того, панели будут получать всю энергию, в отличие от аналогов на Земле, ведь немалая часть излучения Солнца задерживается атмосферой.

Источник

Теги

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Закрыть
Закрыть