Рейтинг:  0 / 5

Звезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активнаЗвезда не активна
 

Энергия будущего

rfds.png

Человеческая цивилизация неумолимо двигается вперёд. Но известно, что для любого движения нужна энергия. Откуда человечество будет её брать? Это ключевой вопрос для современной науки, и на него существует множество ответов.

Начнём с настоящего. Сейчас большую часть электроэнергии мы получаем, увы, путём сжигания угля. На втором месте идёт сжигание газа, затем идут ГЭС, и только потом – АЭС. На нетрадиционные методы получения энергии приходится всего 7%.

Screenshot_207.png

Недостатки угольных электростанций очевидны: это высокие выбросы и низкий КПД. Выбросы представляют очень серьёзную опасность: по данным доклада специалистов Всемирного фонда дикой природы, они приводят к преждевременным детским смертям, а также к увеличению расходов на здравоохранение в Европе на 68 миллиардов долларов.

Газовые электростанции получше в плане экологии, однако авария на такой электростанции может привести к ужасающим последствиям. К тому же, газ является исчерпаемым источником энергии. Тоже самое нужно сказать и об АЭС, которые к тому же выделяют в атмосферу небольшое количество радиоактивных изотопов, а также оставляют после себя радиоактивные отходы, которые даже при захоронении представляют опасность для окружающей среды.

ГЭС не выделяют вредных отходов и не исчерпывают источники энергии. Казалось бы, всё идеально, но, к сожалению, их не построишь в равнинных районах, для строительства ГЭС требуется затоплять определённые территории, а плотина снижает уровень растворённого в воде кислорода, что опасно для рыб.

На данный момент есть множество альтернативных источников энергии. Прежде всего на ум приходят солнечные электростанции – ведь именно солнце является источником энергии для всего живого на Земле. На данный момент их роль в энергетике стремительно растёт.

 Screenshot_208.png

Должен сказать, что существует несколько типов солнечных электростанций (СЭС). Самыми распространёнными являются башенные электростанции. Принцип работы прост – ставится башня, на её вершине закрепляется заполненный водой резервуар. Вокруг башни располагаются зеркала, которые фокусируют на резервуаре солнечные лучи, нагревающие его до температуры в 700°C, в результате чего вода в резервуаре испаряется и проходит по трубам в турбину, приводя её в движение. Также существуют СЭС тарельчатого типа. Они похожи на башенные электростанции, но отличаются тем, что в них каждое зеркало фокусирует солнечную энергию на собственном приёмнике. В этом приёмнике находится двигатель Стирлинга, который преобразует тепловую энергию в электричество. Такие станции отличаются высоким КПД – 34% против 20% у башенных.

sol-tepl-elektr-8.jpg

Наиболее же известным способом получения энергии от Солнца являются солнечные батареи. Они имеют, казалось бы, самый низкий КПД – всего 17,5%. Но вполне возможно, что это временная трудность. Инженер из университета Джорджа Вашингтона смог изготовить солнечную батарею, которая преобразует в электричество 45% солнечной энергии. Этого удалось добиться благодаря тому, что его батарея состоит из нескольких слоёв, каждый из которых преобразует свою часть спектра в энергию. Также возможно, что скоро солнечные батареи будут делать из гибких полимеров, и их можно будет помещать на практически любую поверхность и печатать на 3д принтере. Как видите, у солнечных батарей большое будущее. Но у них есть один серьёзный недостаток – зависимость от климатических условий. Из-за этого северным странам придётся обойтись без этого источника энергии. Хотя… У НАСА есть идея. Солнечную энергию можно добывать в космосе – ведь там её не поглощает атмосфера Земли. Правда, нужно решить проблему доставки энергии на Землю (в теории, её можно передать с помощью лазера или микроволнового излучения), но если это получится, то солнечная энергетика сможет обеспечить человечество энергией на много лет вперёд.

Впрочем, мы можем и пойти другим путём. Ветроэнергетика также имеет серьёзные перспективы: на данный момент на неё приходится 3% всей энергии, вырабатываемой в мире, и её производство растёт.

xc.png

Энергию из ветра в основном добывают одним способом – с помощью ветряков высотой от нескольких десятков до сотни метров. Строительство такой установки дорого, да и ветер на такой высоте всё равно не очень силён. Впрочем, специалисты компании Altaeros Energies предложила интересное решение – они поместили турбину в аэростотат, заполненный гелием, и запустили её на высоту 300 метров. Энергия на Землю поступала через канаты. Эта турбина может обеспечить энергией 12 домов – и это только начало.

f.jpg

Итак: воду, Солнце и воздух человечество использует вовсю. Остаётся ещё одна стихия – земля. У нас под ногами находится гигантский источник энергии, который может разрушать города и уничтожать виды. Эту энергию можно направить и в мирное русло с помощью геотермальных электростанций. Правда, у них есть серьёзный недостаток – они работают только там, где есть гейзеры, а таких уголков Земли не очень много.

Впрочем, в будущем человечество может найти ещё более эффективный способ получения энергии. Возможно, что будущее за термоядерной энергией. Благодаря термоядерным реакциям горит наше Солнце – так почему бы нам не воссоздать их на Земле?

Суть термоядерной реакции в том, что несколько лёгких изотопов водорода или гелий соединяются в один более тяжёлый с выделением энергии. Для того, чтобы такую реакцию провернуть, необходимо поддерживать в реакторе большую температуру и плотность термоядерного топлива и избегать утечек энергии. Первое и второе требует больших затрат энергии, а выполнить третье условие очень непросто, так как плазма постоянно стремится выйти из реактора, и для того, чтобы она этого не делала, приходится удерживать её с помощью магнитного поля и изгибать внутренности реактора причудливым образом. Несмотря на все усилия, на данный момент большинство термоядерных установок потребляют больше энергии, чем выделяют.

h.jpg

Впрочем, результаты уже имеются – в 2007 китайцы смогли создать термоядерный реактор, который вырабатывает энергии больше, чем потребляет. Термоядерные реакции экологически безопасны, аварии на них не уничтожают всё живое, и я надеюсь, что человечество сможет освоить этот источник энергии.

В итоге можно сказать, что пока нам хватает того, что даёт атомная и угольная энергетика, но у всех этих методов получения энергии есть недостатки. К счастью, мир вокруг нас просто переполнен энергией, и я уверен, что в будущем человечество научится извлекать её из более безопасных источников.

Для amp версии:

Поделиться в вк

Поделиться в фейсбуке

Поделиться в одноклассниках

Поделиться в твиттере

Поделиться в телеграме