Energy Future: realitet dhe fantazi. Burimet alternative të energjisë

Nuk është sekret për askënd se burimet e përdorura nga njerëzimi janë të fundme, për më tepër, nxjerrja dhe përdorimi i tyre i mëtejshëm mund të çojë jo vetëm në energji, por edhe në katastrofat ekologjike. Tradicionalisht të përdorura nga burimet njerëzore - qymyri, gazi dhe nafta - do të përfundojnë pas disa dekadash, dhe masat duhet të merren tani, në ditët e sotme. Natyrisht, mund të shpresojmë se do të gjejmë përsëri një depozitë të pasur, ashtu siç ndodhi në gjysmën e parë të shekullit të kaluar, por shkencëtarët janë të sigurt se depozitat e tilla të mëdha nuk janë më atje. Por, në çdo rast, edhe zbulimi i depozitave të reja do të vonojë vetëm atë që është e pashmangshme, është e nevojshme të gjinden mënyra për të prodhuar energji alternative dhe të kalojnë në burime të rinovueshme si era, dielli, energjia gjeotermale, rrjedha e ujit dhe të tjera, dhe në të njëjtën kohë zhvillimi i teknologjive të kursimit të energjisë.

Në këtë artikull, do të shohim disa nga idetë më premtuese, sipas mendimit të shkencëtarëve modernë, mbi të cilët do të ndërtohet energjia e së ardhmes.

Stacione diellore

Njerëzit kanë menduar shumë për atë nëse është e mundur të përdorim energjinë e diellit në tokë. Nën dritën e diellit, uji u ndez, rrobat dhe qeramika u thanë para se të dërgohej në furrë, por këto metoda nuk mund të quhen efektive. Mjetet e para teknike, duke transformuar energjinë diellore, u shfaqën në shekullin e 18-të. Shkencëtari francez J. Buffon tregoi përvojën në të cilën ai arriti të ndez një pemë të thatë nga një distancë prej rreth 70 metra me anë të një pasqyre të madhe konkave në një mot të qartë. Bashkatdhetari i tij, shkencëtari i famshëm A. Lavoisier, përdori lente për të përqëndruar energjinë e diellit dhe në Angli krijoi një xham të binjakëzuar, i cili, duke u fokusuar në rrezet e diellit, shkriti hekurin në vetëm pak minuta.

Natyralistët kanë kryer shumë eksperimente që kanë vërtetuar se përdorimi i energjisë diellore në tokë është i mundur. Megjithatë, bateria diellore, e cila do të konvertojë energjinë diellore në mekanike, u shfaq relativisht kohët e fundit, në vitin 1953. Ajo u krijua nga shkencëtarë nga Agjencia Kombëtare e Hapësirës së Hapur të Shteteve të Bashkuara. Tashmë në vitin 1959, një bateri diellore u përdor për herë të parë për të pajisur një satelit hapësinor.

Ndoshta edhe atëherë, duke kuptuar se në hapësirën e baterive të tilla është shumë më efektiv, shkencëtarët kanë ardhur me idenë e krijimit të stacioneve diellore hapësinore, sepse në një orë dielli prodhon aq energji sa gjithë njerëzimi nuk konsumon në një vit, prandaj pse të mos përdorësh? Çfarë do të jetë energjia e ardhshme diellore?

Nga njëra anë, duket se përdorimi i energjisë diellore është një opsion ideal. Megjithatë, kostoja e një stacioni diellor me hapësirë të madhe është shumë i lartë dhe përveç kësaj do të jetë i shtrenjtë në punë. Me kalimin e kohës, kur do të futen teknologji të reja për shpërndarjen e ngarkesave në hapësirë, si dhe materiale të reja, zbatimi i një projekti të tillë do të jetë i mundur, por deri më tani mund të përdorim bateri relativisht të vogla në sipërfaqen e planetit. Shumë do të thonë se kjo nuk është gjithashtu e keqe. Po, është e mundur në një shtëpi private, por për furnizimin me energji elektrike të qyteteve të mëdha, respektivisht, ose shumë qeliza diellore ose një teknologji që do t'i bëjë ato më efikase.

Ana ekonomike e çështjes është gjithashtu e pranishme: çdo buxhet do të vuajë shumë nëse i besohet detyra e transferimit të të gjithë qytetit (ose të gjithë vendit) tek bateritë diellore. Duket sikur është e mundur që banorët e qytetit të detyrojnë të paguajnë shuma për ri-pajisjen, por në këtë rast ata do të jenë të pakënaqur, sepse nëse njerëzit do të ishin të gatshëm të shpenzojnë një shpenzim të tillë, do ta kishin bërë atë për një kohë të gjatë: mundësia për të blerë një bateri diellore është në dispozicion për të gjithë.

Sa i përket energjisë diellore, ekziston një tjetër paradoks: kostoja e prodhimit. Transferimi i energjisë diellore në elektricitet direkt nuk është gjëja më efektive. Deri më tani, asnjë metodë nuk është gjetur më mirë se përdorimi i trarëve diellor për të ngrohur ujin, i cili, duke u kthyer në avull, nga ana tjetër e rrotullohet dinamon. Në këtë rast, humbja e energjisë është minimale. Njerëzimi dëshiron të përdorë panele diellore "eko-miqësore" dhe stacione diellore për të kursyer burimet në terren, por për një projekt të tillë do të marrë një sasi të madhe burimesh të njëjta dhe energji jo ekologjike. Për shembull, Franca kohët e fundit ndërtoi një termocentral diellor, një sipërfaqe prej rreth dy kilometrash katrorë. Kostoja e ndërtimit ishte rreth 110 milion euro, duke mos llogaritur shpenzimet e operimit. Megjithatë, duhet të kihet parasysh se jeta e këtyre mekanizmave është rreth 25 vjet.

erë

Energjia e erës - ka qenë gjithashtu përdorur nga njerëzit që nga antikiteti, shembulli më i thjeshtë është vela dhe mullinjtë e erës. Mullinjtë e erës përdoren tani, veçanërisht ato janë efektive në zonat me erë të vazhdueshëm, për shembull, në bregdet. Shkencëtarët vazhdimisht parashtrojnë ide se si të modernizojnë pajisjet tashmë të disponueshme për transformimin e energjisë së erës, njëri prej tyre - turbinat me erë në formën e turbinave fluturuese. Për shkak të rotacionit të vazhdueshëm, ata mund të "rri" në ajër në një distancë prej disa qindra metra larg tokës, ku era është e fortë dhe konstante. Kjo do të ndihmonte në elektrifizimin e zonave rurale, ku është e pamundur të përdoren erërat e vjetra. Përveç kësaj, turbinat e tilla lundruese mund të pajisen me module të internetit, përmes të cilave njerëzit do të siguronin qasje në rrjetin e botës.

Tides dhe valët

Bumi për energjinë diellore dhe të erës gradualisht po kalon, dhe interesi i studiuesve u tërhoq nga një energji tjetër natyrore. Më premtuese është përdorimi i Tides. Tashmë, rreth njëqind kompani në mbarë botën janë të angazhuar në këtë çështje dhe ka disa projekte që vërtetuan efektivitetin e kësaj metode të prodhimit të energjisë elektrike. Avantazhi mbi energjinë diellore është se humbjet kur kalojnë një energji në një tjetër janë minimale: një valë baticash rrotullohet një turbinë të madhe që gjeneron energji elektrike.

Projekti Oyster është një ide për të instaluar një valvul të varur në dyshemenë e oqeanit që do të furnizojë me ujë bregun, duke rrotulluar një turbinë të thjeshtë hidroelektrike. Vetëm një instalim i tillë mund të sigurojë energji elektrike në një mikro-distrikt të vogël.

Tashmë në Australi, duke përdorur me sukses valët e baticës: në qytetin e Perthit instaluar desalination, duke punuar në këtë lloj të energjisë. Puna e tyre bën të mundur që të sigurojë rreth gjysmë milioni njerëz me ujë të freskët. Energjia natyrore dhe industria gjithashtu mund të kombinohen në këtë industri të prodhimit të energjisë.

Përdorimi i energjisë së baticës është disi ndryshe nga teknologjitë që ne jemi mësuar të shohim në hidrocentralet e lumenjve. Shpesh HEC-et janë të dëmshme për mjedisin: zonat e afërta janë të përmbytura, ekosistemi është shkatërruar, por stacionet që veprojnë në valët e baticës janë shumë më të sigurt në këtë drejtim.

Energjia e personit

Një nga projektet më fantastike në listën tonë është përdorimi i energjisë së njerëzve të gjallë. Duket mahnitëse dhe madje disi e tmerrshme, por jo gjithçka është kaq e tmerrshme. Shkencëtarët e çmojnë idenë se si të përdorin energjinë mekanike të lëvizjes. Këto projekte janë rreth mikroelektronikës dhe nanoteknologjive me konsum të ulët të energjisë. Ndërsa duket si një utopi, nuk ka zhvillime të vërteta, por ideja është shumë interesante dhe nuk lë mendjet e shkencëtarëve. Pajtohuni, do të jenë pajisje shumë të volitshme që, si shikon me dredha-dredha automatike, do të ngarkohet nga fakti se sensori kryhet me gisht ose nga fakti që tableti ose telefoni varen vetëm në qese kur ecin. Jo për të përmendur rrobat që, të mbushura me pajisje të ndryshme mikro, mund të transformonin në energji elektrike energjinë e lëvizjes së një personi.

Në Berkeley, në laboratorin e Lawrence, për shembull, shkencëtarët u përpoqën të zbatojnë idenë e përdorimit të viruseve për të kthyer energjinë e presionit në energji elektrike. Gjithashtu janë të disponueshme mekanizma të vegjël që punojnë nga trafiku, por deri më tani nuk është ofruar një teknologji e tillë për rrjedhën. Po, me një krizë globale të energjisë në këtë mënyrë nuk mund të menaxhohet: sa njerëz do të duhet të "pedal" për të bërë të gjithë punimin e bimëve? Por si një nga masat e përdorura në kompleks, teoria është mjaft e zbatueshme.

Sidomos këto teknologji do të jenë efektive në vende të vështirë për t'u arritur, në stacionet polare, në malet dhe taiga, midis udhëtarëve dhe turistëve të cilët jo gjithmonë kanë mundësi të ngarkojnë veglat e tyre, por është e rëndësishme të qëndroni në kontakt, veçanërisht nëse grupi është në një situatë kritike. Sa mund të parandalohej nëse njerëzit gjithmonë kishin një pajisje të besueshme komunikimi që nuk varet nga "priza".

Qelizat e karburantit hidrogjen

Ndoshta, çdo pronar makine që shikon treguesin e sasisë së benzinës, duke iu afruar zero, kishte një ide se sa e madhe do të ishte nëse makina po punonte mbi ujë. Por tani atomet e saj kanë ardhur në vëmendjen e shkencëtarëve si objekte të vërtetë të energjisë. Fakti është se në grimcat e hidrogjenit - gazi më i zakonshëm në univers - përmban një sasi të madhe energjie. Për më tepër, motori e djeg këtë gaz pothuajse pa nënprodukte, domethënë, kemi karburante shumë miqësore me mjedisin.

Hidrogjeni ushqehet nga disa module ISS dhe anijet, por në Tokë ekziston kryesisht në formën e komponimeve si uji. Në vitet e tetëdhjeta në Rusi ka pasur zhvillime të avionëve që përdorin hidrogjen si lëndë djegëse, këto teknologji u përdorën edhe në praktikë, dhe modelet eksperimentale u treguan efektive. Kur hidrogjeni ndahet, ajo lëviz në një qelizë të veçantë të karburantit, pas së cilës është e mundur të gjenerosh energji elektrike direkt. Kjo nuk është energjia e së ardhmes, tashmë është një realitet. Makina të ngjashme janë prodhuar tashmë dhe mjaft të mëdha. Honda, për të theksuar universalitetin e burimit të energjisë dhe makinën në tërësi, kreu një eksperiment në të cilin makina ishte e lidhur me një rrjet elektrik shtëpiak, por jo për të rimbushur. Makina mund të sigurojë energji për një shtëpi private për disa ditë, ose të shkojë pa karburant për gati pesëqind kilometra.

E vetmja pengesë e një burimi të tillë energjie në këtë moment është kostoja relativisht e lartë e makinave të tilla miqësore me mjedisin, dhe natyrisht mjaft stacione të mbushjes së hidrogjenit, por në shumë vende ndërtimi i tyre tashmë është planifikuar. Për shembull, në Gjermani ekziston tashmë një plan për instalimin e njëqind stacioneve të mbushjes deri në 2017.

Nxehtësia e Tokës

Transformimi i energjisë termike në energji elektrike është thelbi i energjisë gjeotermale. Në disa vende, ku përdorimi i industrive të tjera është i vështirë, përdoret mjaft gjerësisht. Për shembull, në Filipine, 27% e të gjithë energjisë elektrike bie në termocentralet gjeotermike, dhe në Islandë kjo shifër është rreth 30%. Thelbi i kësaj metode të nxjerrjes së energjisë është shumë e thjeshtë, mekanizmi është i ngjashëm me një motor me avull të thjeshtë. Përpara "liqenit" të propozuar të magmë, është e nevojshme të stërviteni një pus përmes të cilit furnizohet uji. Pas kontaktit me një magmë të nxehtë, uji menjëherë kthehet në avull. Ai ngjitet, ku kthehet një turbinë mekanike, duke prodhuar energji elektrike.

E ardhmja e energjisë gjeotermale është gjetja e "dyqaneve" të mëdha të magmë. Për shembull, në Islandën e sipërpërmendur ishte e mundur: magma inkandeshente për një pjesë të një të dytë e ktheu të gjithë ujin e pompuar në avull në një temperaturë prej rreth 450 gradë Celsius, që është një rekord absolut. Avulli i tillë me presion të lartë mund të rrisë efikasitetin e një impianti gjeotermik disa herë, kjo mund të shkaktojë zhvillimin e energjisë gjeotermale në mbarë botën, veçanërisht në zonat e ngopura me vullkane dhe burime termike.

Përdorimi i mbeturinave bërthamore

Fuqia bërthamore, në kohën e saj, bëri një ndjesi të vërtetë. Pra, ishte derisa njerëzit e kuptuan rrezikun e kësaj industrie energjetike. Aksidentet janë të mundshme, nga këto raste askush nuk është i siguruar, por ato janë shumë të rralla, por mbetjet radioaktive duken të qëndrueshme dhe deri vonë shkencëtarët nuk mund ta zgjidhin këtë problem. Fakti është se shufrat e uraniumit janë një "karburant" tradicional i centraleve bërthamore, mund të përdoren vetëm për 5%. Pas zhvillimit të kësaj pjese të vogël, shufra e tërë është dërguar në "hale".

Më parë, u përdor një teknologji në të cilën shufrat u zhytën në ujë, gjë që ngadalëson neutronët, duke mbështetur një reagim të qëndrueshëm. Në vend të ujit, përdoret natriumi i lëngët. Ky zëvendësim lejon jo vetëm të përdorë të gjithë volumin e uraniumit, por edhe të përpunojë dhjetëra mijëra ton mbetje radioaktive.

Është e rëndësishme për të shpëtuar planetin nga mbeturinat bërthamore, por ka një "por" në vetë teknologjinë. Urani i referohet burimeve, dhe rezervat e saj në Tokë janë të fundme. Nëse i gjithë planeti transferohet vetëm në energjinë e marrë nga termocentralet bërthamore (për shembull, në SHBA, termocentralet prodhojnë vetëm 20% të energjisë elektrike të konsumuar), rezervat e uraniumit do të varen mjaft shpejt dhe kjo do të sjellë përsëri njerëzimin në prag të krizës energjitike, , Megjithëse i modernizuar, vetëm një masë e përkohshme.

Karburant perimesh

Edhe Henry Ford, duke krijuar modelin e tij "T", shpresonte se tashmë do të punonte në biokarburantin. Megjithatë, në atë kohë u zbuluan fusha të reja të naftës dhe nevoja për burime alternative të energjisë ra për disa dekada, por tani ajo kthehet përsëri.

Gjatë pesëmbëdhjetë viteve të fundit, përdorimi i lëndëve djegëse bimore, siç është etanoli dhe bionaftë, është rritur disa herë. Ato përdoren si burime të pavarura të energjisë dhe si aditivë ndaj benzinës. Pak kohë më parë, shpresat u mbështetën në një kulturë të veçantë melesh, të quajtur "canola". Është krejtësisht e papërshtatshme për ushqim, qoftë për njerëzit ose për bagëtinë, por ka përmbajtje të lartë të naftës. Nga ky vaj dhe filloi të prodhojë "bionaftë". Por kjo kulturë do të marrë shumë hapësirë nëse përpiqeni të rriteni aq shumë për të siguruar karburant për të paktën një pjesë të planetit.

Tani shkencëtarët kanë filluar të flasin për përdorimin e algave. Përmbajtja e tyre e naftës është rreth 50%, e cila do ta bëjë të lehtë nxjerrjen e naftës dhe mbeturinat mund të konvertohen në plehra, në bazë të së cilave do të rriten algat e reja. Ideja konsiderohet interesante, por qëndrueshmëria e saj nuk ka provuar ende: publikimi i eksperimenteve të suksesshme në këtë fushë ende nuk është publikuar.

Fusion termonuclear

Energjia e ardhshme e botës, sipas shkencëtarëve modern, është e pamundur pa teknologjinë e bashkimit termonuklear. Kjo, për momentin, është zhvillimi më premtues, i cili tashmë është investuar në miliarda dollarë.

Në termocentralet bërthamore përdoret energjia e atomit. Është e rrezikshme sepse ekziston një kërcënim i një reaksioni të pakontrollueshëm që do të shkatërronte reaktorin dhe do të çonte në lirimin e një sasi të madhe të substancave radioaktive: ndoshta, të gjithë kujtojnë aksidentin në centralin bërthamor të Çernobilit.

Në reagimet e shkrirjes termonukleare , që vjen nga emri, përdoret energjia e shkrirë gjatë bashkimit të atomeve. Si rezultat, ndryshe nga ndarja atomike, asnjë mbetje radioaktive nuk gjenerohet.

Problemi kryesor është se bashkim rezulton është një substancë që ka një temperaturë të tillë të lartë, i cili mund të shkatërrojë të gjithë reaktori.

Kjo energji për të ardhmen - një realitet. Dhe imagjinata është në vendin e vet në momentin në Francë ka filluar tashmë ndërtimin e reaktorit. Disa miliardë dollarë të investuara në projektin pilot, i cili është financuar nga një numër vendesh, ndër të cilat, përveç në BE, përfshin Kina, Japonia, SHBA, Rusia dhe të tjerët. Fillimisht, eksperimentet e para tashmë planifikuar për të filluar në vitin 2016, por llogaritjet kanë treguar se buxheti është shumë e vogël (në vend të 5 miliard mori 19), dhe nisjen u zhvendos edhe për 9 vjet. Ndoshta ne do të shohim në pak vite, që është e aftë të energjisë fusion.

Problemet e mundësive aktuale dhe të ardhshme

Jo vetëm shkencëtarët, por edhe shkrimtarë science fiction, të japë një shumë të ideve për realizimin e së ardhmes në fushën e energjisë, por të gjithë janë dakord me teknologjinë që deri më tani asnjë nga opsionet nuk mund të prodhojë mbështetjen e plotë të të gjitha nevojave të qytetërimit tonë. Për shembull, në qoftë se të gjitha makinat në SHBA do të dëbojë fusha biokarburanteve canola kanë mbjellë sipërfaqe të barabartë me gjysmën e të gjithë vendit, pa marrë parasysh faktin se toka e përshtatshme për kultivimin në Shtetet e Bashkuara nuk janë aq shumë.
Për më tepër, deri më tani të gjitha metodat e prodhimit të energjisë alternative - rrugët. Ndoshta secili prej banorëve të zakonshëm urban, unë jam dakord se është e rëndësishme që të përdorin të pastër, burimet e ripërtëritshme, por jo kur ata japin zë me koston e një tranzicion të tillë në këtë moment. Shkencëtarët kanë ende shumë punë në këtë fushë. zbulimet e reja, materiale të reja, ide të reja - gjithë kjo do të ndihmojë njerëzit të përballen me sukses me krizën e tyre të gjatë të burimeve.

Zgjidhur problemet e energjisë e mund planetit masave vetëm gjithëpërfshirëse. Në disa zona, ajo është më i përshtatshëm për t'u përdorur e prodhimit të energjisë nga era, diku - panele diellore, dhe kështu me radhë. Por ndoshta faktori kryesor është për të reduktuar konsumin e energjisë në përgjithësi dhe krijimin e teknologjive të kursimit të energjisë. Çdo person duhet të kuptojnë se përgjegjës për planetin, dhe të gjithë duhet të bëjmë pyetjen: "Çfarë lloj i energjisë mund të zgjedh për të ardhmen"
Para se të kthyer në burime të tjera, të gjithë duhet të kuptojnë se ajo është me të vërtetë e nevojshme. Vetëm një qasje gjithëpërfshirëse do të jetë në gjendje për të zgjidhur problemin e energjisë.