Dit is geen geheim dat die hulpbronne wat die mensdom vandag gebruik, eindig is nie, en die verdere ontginning en gebruik daarvan kan nie net tot energie lei nie, maar ook tot omgewingsrampe. Die hulpbronne wat tradisioneel deur die mensdom gebruik word – steenkool, gas en olie – gaan oor’n paar dekades opraak, en maatreëls moet nou, in ons tyd, getref word. Natuurlik kan ons hoop dat ons weer een of ander ryk afsetting sal vind, net soos dit in die eerste helfte van die vorige eeu was, maar wetenskaplikes is seker dat sulke groot afsettings nie meer bestaan nie. Maar in elk geval, selfs die ontdekking van nuwe neerslae sal net die onvermydelike vertraag, dit is nodig om maniere te vind om alternatiewe energie te produseer en oor te skakel na hernubare hulpbronne soos wind, son, geotermiese energie, watervloei-energie en ander, en saam met dit is nodig om voort te gaan met die ontwikkeling van energiebesparende tegnologieë
In hierdie artikel sal ons sommige van die mees belowende, volgens die mening van moderne wetenskaplikes, oorweeg waarop die energie van die toekoms gebou sal word.
Sonkragstasies
Mense wonder al lank of dit moontlik is om energie te gebruikson op aarde. Water is onder die son verhit, klere en pottebakkery is gedroog voordat dit na die oond gestuur is, maar hierdie metodes kan nie doeltreffend genoem word nie. Die eerste tegniese middel wat sonenergie omskakel, het in die 18de eeu verskyn. Die Franse wetenskaplike J. Buffon het’n eksperiment gewys waarin hy dit reggekry het om’n droë boom met behulp van’n groot konkawe spieël in helder weer op’n afstand van sowat 70 meter aan die brand te steek. Sy landgenoot, die beroemde wetenskaplike A. Lavoisier, het lense gebruik om die energie van die son te konsentreer, en in Engeland het hulle bikonvekse glas geskep, wat, deur die sonstrale te fokus, gietyster binne 'n paar minute gesmelt het.
Natuurwetenskaplikes het baie eksperimente uitgevoer wat bewys het dat die gebruik van sonenergie op aarde moontlik is.’n Sonkragbattery wat sonenergie in meganiese energie sou omskakel, het egter relatief onlangs, in 1953, verskyn. Dit is geskep deur wetenskaplikes van die US National Aerospace Agency. Reeds in 1959 is 'n sonbattery vir die eerste keer gebruik om 'n ruimtesatelliet toe te rus.
Miskien selfs toe, met die besef dat sulke batterye baie doeltreffender in die ruimte is, het wetenskaplikes die idee gekry om ruimtesonkragstasies te skep, want in 'n uur genereer die son soveel energie as die hele mensdom verbruik nie in 'n jaar nie, so hoekom gebruik dit nie? Wat sal die sonkrag van die toekoms wees?
Aan die een kant blyk dit dat die gebruik van sonenergie 'n ideale opsie is. Die koste van 'n groot ruimte-sonkragstasie is egter baie hoog, en boonop sal dit duur wees om te bedryf. Dustyd, wanneer nuwe tegnologieë vir die lewering van goedere in die ruimte, sowel as nuwe materiale, bekendgestel sal word, sal die implementering van so 'n projek moontlik word, maar vir nou kan ons net relatief klein batterye op die oppervlak van die planeet gebruik. Baie sal sê dat dit ook goed is. Ja, dit is moontlik in die toestande van 'n privaat huis, maar vir die energievoorsiening van groot stede is dienooreenkomstig óf baie sonpanele nodig, óf 'n tegnologie wat dit meer doeltreffend sal maak.
Die ekonomiese sy van die kwessie is ook hier aanwesig: enige begroting sal groot skade ly as dit toevertrou word met die taak om 'n hele stad (of 'n hele land) na sonpanele om te skakel. Dit wil voorkom asof dit moontlik is om die inwoners van stede te verplig om 'n paar bedrae vir hertoerusting te betaal, maar in hierdie geval sal hulle ongelukkig wees, want as mense gereed was om sulke uitgawes te maak, sou hulle dit lankal self gedoen het: almal het die geleentheid om 'n sonkragbattery te koop.
Daar is nog 'n paradoks met betrekking tot sonenergie: produksiekoste. Om sonkrag direk in elektrisiteit om te skakel is nie die doeltreffendste ding nie. Tot dusver is geen beter manier gevind as om die son se strale te gebruik om water te verhit, wat, wat in stoom verander, op sy beurt 'n dinamo laat draai nie. In hierdie geval is die energieverlies minimaal. Die mensdom wil "groen" sonpanele en sonkragstasies gebruik om hulpbronne op aarde te bewaar, maar so 'n projek sal 'n groot hoeveelheid van dieselfde hulpbronne verg, en "nie-groen" energie. Byvoorbeeld, in Frankryk is 'n sonkragaanleg onlangs gebou wat 'n oppervlakte van ongeveer twee vierkante kilometer beslaan. Die koste van konstruksie was sowat 110 miljoen euro, bedryfskoste nie ingesluit nie. Met dit alles moet in gedagte gehou word dat die dienslewe van sulke meganismes ongeveer 25 jaar is.
Wind
Windenergie is ook sedert die oudheid deur mense gebruik, die eenvoudigste voorbeeld is seil en windpompe. Windpompe word vandag steeds gebruik, veral in gebiede met konstante winde, soos aan die kus. Wetenskaplikes stel voortdurend idees voor oor hoe om bestaande toestelle vir die omskakeling van windenergie te moderniseer, een daarvan is windturbines in die vorm van stygende turbines. Weens die konstante rotasie kon hulle op 'n afstand van etlike honderde meter van die grond in die lug "hang", waar die wind sterk en konstant is. Dit sal help met die elektrifisering van landelike gebiede waar die gebruik van standaard windpompe nie moontlik is nie. Boonop kan sulke stygende turbines toegerus word met internetmodules, wat mense toegang tot die Wêreldwye Web sal verskaf.
Gye en golwe
Die oplewing in son- en windenergie vervaag geleidelik, en ander natuurlike energie het die belangstelling van navorsers gelok. Meer belowend is die gebruik van eb en vloed. Reeds ongeveer honderd maatskappye regoor die wêreld hanteer hierdie kwessie, en daar is verskeie projekte wat die doeltreffendheid van hierdie mynmetode bewys het.elektrisiteit. Die voordeel bo sonenergie is dat die verliese tydens die oordrag van een energie na 'n ander minimaal is: die vloedgolf roteer 'n groot turbine, wat elektrisiteit opwek.
Project Oyster is die idee om 'n skarnierklep aan die onderkant van die see te installeer wat water na die kus sal bring, en sodoende 'n eenvoudige hidro-elektriese turbine draai. Net een so 'n installasie kan elektrisiteit aan 'n klein mikrodistrik verskaf.
Gygolwe word reeds suksesvol in Australië gebruik: in die stad Perth is ontsoutingsaanlegte wat op hierdie tipe energie werk, geïnstalleer. Hul werk laat toe om sowat 'n halfmiljoen mense van vars water te voorsien. Natuurlike energie en nywerheid kan ook in hierdie energieproduksiebedryf gekombineer word.
Die gebruik van gety-energie verskil ietwat van die tegnologieë waaraan ons gewoond is in rivierhidro-elektriese kragsentrales. Dikwels benadeel hidroëlektriese kragsentrales die omgewing: aangrensende gebiede word oorstroom, die ekosisteem word vernietig, maar stasies wat op vloedgolwe werk, is baie veiliger in hierdie verband.
Menslike Energie
Een van die mees fantastiese projekte op ons lys kan die gebruik van die energie van lewende mense genoem word. Dit klink stunning en selfs ietwat skrikwekkend, maar nie alles is so skrikwekkend nie. Wetenskaplikes koester die idee van hoe om die meganiese energie van beweging te gebruik. Hierdie projekte handel oor mikro-elektronika en nanotegnologieë met lae kragverbruik. Alhoewel dit na 'n utopie klink, is daar geen werklike ontwikkelings nie, maar die idee is baieinteressant en verlaat nie die gedagtes van wetenskaplikes nie. Stem saam, baie gerieflik sal toestelle wees wat, soos horlosies met outomatiese wikkeling, gelaai sal word van die feit dat die sensor met 'n vinger gevee word, of van die feit dat 'n tablet of foon eenvoudig in 'n sak hang wanneer jy loop. Om nie eers te praat van klere wat, gevul met verskeie mikrotoestelle, die energie van menslike beweging in elektrisiteit kan omskakel nie.
By Berkeley, in Lawrence se laboratorium, byvoorbeeld, het wetenskaplikes probeer om die idee te verwesenlik om virusse te gebruik om drukenergie in elektrisiteit om te skakel. Daar is ook klein meganismes wat deur beweging aangedryf word, maar tot dusver is sulke tegnologie nie in werking gestel nie. Ja, die wêreldwye energiekrisis kan nie so hanteer word nie: hoeveel mense sal moet "smous" om die hele aanleg te laat werk? Maar as een van die maatstawwe wat in kombinasie gebruik word, is die teorie redelik lewensvatbaar.
Veral sulke tegnologieë sal effektief wees op moeilik bereikbare plekke, by poolstasies, in die berge en taiga, onder reisigers en toeriste wat nie altyd die geleentheid het om hul toestelle te laai nie, maar om in kontak te bly is belangrik, veral as die groep in 'n kritieke situasie beland het. Hoeveel kan voorkom word as mense altyd 'n betroubare kommunikasietoestel gehad het wat nie van die "prop" afhanklik was nie.
Waterstofbrandstofselle
Miskien het elke motoreienaar, wat kyk na die aanwyser van die hoeveelheid petrol wat nul nader, gehaddie gedagte aan hoe wonderlik dit sou wees as die kar op water loop. Maar nou het sy atome onder die aandag van wetenskaplikes gekom as werklike voorwerpe van energie. Die feit is dat die deeltjies van waterstof - die mees algemene gas in die heelal - 'n groot hoeveelheid energie bevat. Boonop verbrand die enjin hierdie gas met feitlik geen neweprodukte nie, wat beteken dat ons 'n baie omgewingsvriendelike brandstof kry.
Waterstof word aangevuur deur sommige ISS-modules en pendeltuie, maar op aarde bestaan dit hoofsaaklik in die vorm van verbindings soos water. In die tagtigerjare in Rusland was daar ontwikkelings van vliegtuie wat waterstof as brandstof gebruik, hierdie tegnologieë is selfs in die praktyk toegepas, en eksperimentele modelle het hul doeltreffendheid bewys. Wanneer waterstof geskei word, beweeg dit na 'n spesiale brandstofsel, waarna elektrisiteit direk opgewek kan word. Dit is nie die energie van die toekoms nie, dit is reeds 'n werklikheid. Soortgelyke motors word reeds vervaardig en in redelike groot groepe. Honda, om die veelsydigheid van die energiebron en die motor as geheel te beklemtoon, het 'n eksperiment uitgevoer waardeur die motor aan die elektriese tuisnetwerk gekoppel is, maar nie om herlaai te word nie. 'n Motor kan 'n private huis vir etlike dae aandryf, of byna vyfhonderd kilometer ry sonder om brandstof te vul.
Die enigste nadeel van so 'n energiebron op die oomblik is die relatief hoë koste van sulke omgewingsvriendelike motors, en natuurlik 'n redelik klein aantal waterstofstasies, maar baie lande beplan reeds om dit te bou. Byvoorbeeld, inDuitsland het reeds 'n plan om 100 vulstasies teen 2017 te installeer.
Hitte van die aarde
Om termiese energie in elektrisiteit te verander, is die essensie van geotermiese energie. In sommige lande waar dit moeilik is om ander nywerhede te gebruik, word dit redelik wyd gebruik. Byvoorbeeld, in die Filippyne kom 27% van alle elektrisiteit van geotermiese aanlegte, terwyl hierdie syfer in Ysland ongeveer 30% is. Die essensie van hierdie metode van energieproduksie is redelik eenvoudig, die meganisme is soortgelyk aan 'n eenvoudige stoomenjin. Voor die beweerde "meer" van magma, is dit nodig om 'n put te boor waardeur water voorsien word. By kontak met warm magma verander water onmiddellik in stoom. Dit styg op waar dit 'n meganiese turbine laat draai en daardeur elektrisiteit opwek.
Die toekoms van geotermiese energie is om groot "store" magma te vind. Hulle het byvoorbeeld in die voorgenoemde Ysland daarin geslaag: in 'n breukdeel van 'n sekonde het warm magma al die gepompte water by 'n temperatuur van ongeveer 450 grade Celsius in stoom verander, wat 'n absolute rekord is. Sulke hoëdrukstoom kan die doeltreffendheid van 'n geotermiese aanleg met verskeie kere verhoog, dit kan 'n stukrag word vir die ontwikkeling van geotermiese energie regoor die wêreld, veral in gebiede wat versadig is met vulkane en termiese bronne.
Gebruik van kernafval
Kernenergie het op 'n tyd 'n plons gemaak. So was dit totdat mense die gevaar van hierdie bedryf besef hetenergie. Ongelukke is moontlik, niemand is immuun teen sulke gevalle nie, maar dit is baie skaars, maar radioaktiewe afval verskyn geleidelik en tot onlangs kon wetenskaplikes nie hierdie probleem oplos nie. Die feit is dat uraanstawe - die tradisionele "brandstof" van kernkragsentrales, slegs deur 5% gebruik kan word. Nadat hierdie klein deel uitgewerk is, word die hele staaf na die "stortingsterrein" gestuur.
Voorheen is 'n tegnologie gebruik waarin die stawe in water gedompel is, wat neutrone vertraag en 'n bestendige reaksie handhaaf. Nou is vloeibare natrium in plaas van water gebruik. Hierdie vervanging laat nie net toe om die hele volume uraan te gebruik nie, maar ook om tienduisende ton radioaktiewe afval te verwerk.
Dit is belangrik om die planeet van kernafval te ontslae te raak, maar daar is een "maar" in die tegnologie self. Uraan is 'n hulpbron, en sy reserwes op aarde is eindig. As die hele planeet uitsluitlik oorgeskakel word na energie wat van kernkragsentrales ontvang word (byvoorbeeld, in die Verenigde State produseer kernkragsentrales slegs 20% van alle elektrisiteit wat verbruik word), sal uraanreserwes redelik vinnig uitgeput word, en dit sal weer die mensdom lei tot die drumpel van 'n energiekrisis, dus kernenergie, alhoewel gemoderniseer, slegs 'n tydelike maatreël.
Groentebrandstof
Selfs Henry Ford, nadat hy sy "Model T" geskep het, het verwag dat dit reeds op biobrandstof sou werk. Op daardie tydstip is egter nuwe olievelde ontdek, en die behoefte aan alternatiewe energiebronne het vir etlike dekades verdwyn, maar nouweer terug.
Oor die afgelope vyftien jaar het die gebruik van groentebrandstowwe soos etanol en biodiesel verskeie kere toegeneem. Hulle word gebruik as onafhanklike bronne van energie, en as bymiddels vir petrol.’n Tyd gelede is hoop gevestig op’n spesiale gierkultuur, genaamd “canola”. Dit is heeltemal ongeskik vir menslike of veevoedsel, maar dit het 'n hoë olie-inhoud. Uit hierdie olie het hulle begin om "biodiesel" te vervaardig. Maar hierdie gewas sal te veel spasie in beslag neem as jy genoeg daarvan probeer groei om ten minste 'n deel van die planeet te voed.
Nou praat wetenskaplikes oor die gebruik van alge. Hul olie-inhoud is sowat 50%, wat dit net so maklik sal maak om die olie te onttrek, en die afval kan in kunsmis verander word, op grond waarvan nuwe alge gekweek sal word. Die idee word as interessant beskou, maar die lewensvatbaarheid daarvan is nog nie bewys nie: die publikasie van suksesvolle eksperimente in hierdie gebied is nog nie gepubliseer nie.
Fusion
Die toekomstige energie van die wêreld, volgens moderne wetenskaplikes, is onmoontlik sonder termonukleêre samesmeltingstegnologie. Dit is tans die mees belowende ontwikkeling waarin miljarde dollars reeds belê word.
Kernkragsentrales gebruik splytingsenergie. Dit is gevaarlik, want daar is 'n bedreiging van 'n onbeheerde reaksie wat die reaktor sal vernietig en tot die vrystelling van 'n groot hoeveelheid radioaktiewe stowwe sal lei: miskien onthou almal die ongeluk by die Tsjernobil-kernkragsentrale.
In samesmelting reaksies watSoos die naam aandui, word die energie wat tydens die samesmelting van atome vrygestel word, gebruik. As gevolg hiervan, anders as atoomsplyting, word geen radioaktiewe afval geproduseer nie.
Die hoofprobleem is dat as gevolg van samesmelting 'n stof gevorm word wat so 'n hoë temperatuur het dat dit die hele reaktor kan vernietig.
Hierdie energie van die toekoms is 'n werklikheid. En fantasieë is hier onvanpas, op die oomblik het die bou van die reaktor reeds in Frankryk begin. Etlike miljarde dollars is belê in 'n loodsprojek wat deur baie lande gefinansier word, wat, benewens die EU, China en Japan, die VSA, Rusland en ander insluit. Aanvanklik was beplan om die eerste eksperimente reeds in 2016 van stapel te stuur, maar berekeninge het getoon dat die begroting te klein was (in plaas van 5 miljard het dit 19 geneem), en die bekendstelling is vir nog 9 jaar uitgestel. Miskien sal ons oor 'n paar jaar sien waartoe samesmeltingskrag in staat is.
Uitdagings van die hede en geleenthede vir die toekoms
Nie net wetenskaplikes nie, maar ook wetenskapfiksieskrywers gee baie idees vir die implementering van toekomstige tegnologie in energie, maar almal stem saam dat tot dusver nie een van die voorgestelde opsies ten volle aan al die behoeftes van ons beskawing kan voldoen nie. Byvoorbeeld, as alle motors in die Verenigde State op biobrandstof werk, sal canola-lande 'n oppervlakte gelykstaande aan die helfte van die hele land moet dek, ongeag die feit dat daar nie soveel grond is wat geskik is vir landbou in die State nie. Verder, tot dusver alle metodes van produksie alternatiewe energie - paaie. Miskien stem elke gewone stadsbewoner saam dat dit belangrik is om omgewingsvriendelike, hernubare hulpbronne te gebruik, maar nie wanneer hulle die koste van so 'n oorgang op die oomblik vertel word nie. Wetenskaplikes het nog baie werk om op hierdie gebied te doen. Nuwe ontdekkings, nuwe materiale, nuwe idees - dit alles sal die mensdom help om die dreigende hulpbronkrisis suksesvol te hanteer. Die energieprobleem van die planeet kan slegs deur omvattende maatreëls opgelos word. In sommige gebiede is dit geriefliker om windkragopwekking te gebruik, iewers - sonpanele, ensovoorts. Maar miskien is die hooffaktor die vermindering van energieverbruik in die algemeen en die skepping van energiebesparende tegnologieë. Elke persoon moet verstaan dat hy verantwoordelik is vir die planeet, en elkeen moet homself die vraag afvra: "Watter soort energie kies ek vir die toekoms?" Voordat u na ander hulpbronne oorgaan, moet almal besef dat dit regtig nodig is. Slegs met 'n geïntegreerde benadering sal dit moontlik wees om die probleem van energieverbruik op te los.
