Future Nishati: ukweli na fantasy. vyanzo vya nishati mbadala

Siyo siri kwamba rasilimali kutumiwa na watu leo ni hakika zaidi ya uzalishaji wao wa baadaye na matumizi inaweza kusababisha si tu kwa nishati, lakini pia maafa ya mazingira. Kwa kawaida hutumiwa na rasilimali watu - makaa ya mawe, gesi na mafuta - mwisho baada ya miongo kadhaa, na hatua haja ya kuchukuliwa sasa, katika wakati wetu. Bila shaka, tunaweza matumaini kwamba tutakuwa tena kupata baadhi ya amana tajiri, na pia katika nusu ya kwanza ya karne iliyopita, lakini wanasayansi wanaamini kwamba amana huo mkubwa tena. Lakini katika hali yoyote, hata ya ugunduzi ya mashamba mapya tu kuchelewesha haja kuepukika kupata njia za kuzalisha nishati mbadala, na kubadilisha kwa rasilimali mbadala kama vile upepo, nishati ya jua, nishati ya mvuke, mtiririko wa maji, nk, na kwa kuongeza hii ni muhimu ili kuendelea maendeleo ya teknolojia ya kuokoa nishati.

Katika makala hii tutaangalia baadhi ya kuahidi, kwa maoni ya wasomi wa kisasa, mawazo ambayo kujenga mustakabali wa nishati.

vituo jua

Watu kwa muda mrefu mawazo kuhusu kama inawezekana kutumia nishati ya jua duniani. Chini ya jua joto maji na nguo kavu ufinyanzi kabla ya kupeleka kwa tanuri, hata hivyo, njia hizi huwezi kuitwa ufanisi. kwanza njia ya kiufundi, ambayo kubadilisha nishati ya jua uliojitokeza katika karne ya 18. Kifaransa mwanasayansi Buffon, uzoefu unaonyesha, ambapo aliweza kwa msaada wa kubwa concave kioo katika hali ya hewa ya wazi kuwasha kuni kavu kutoka umbali wa 70 mita. mwenzake, maarufu mwanasayansi Lavoisier, kutumia lenzi makini nishati ya jua, na katika Uingereza kuundwa lenticular kioo kwamba kwa kulenga mionzi ya jua iliyeyuka madini ya chuma katika dakika chache tu.

Naturalists uliofanywa majaribio mengi ambayo imeonekana kuwa matumizi ya nishati ya jua duniani iwezekanavyo. Hata hivyo, kiini nishati ya jua ambayo wamegeuka nishati ya jua kuwa nishati mitambo, alionekana hivi karibuni, katika mwaka wa 1953. Iliundwa na wanasayansi kutoka Marekani National Anga Agency. Tayari mwaka 1959 kwanza kutumia jopo nishati ya jua ya kuandaa nafasi satelaiti.

Pengine hata basi, na kutambua kwamba betri kama katika nafasi gani kwa ufanisi zaidi, wanasayansi walikuwa na wazo la kuunda nafasi mimea nishati ya jua, kwa sababu katika saa ya jua kuzalisha nishati kama vile wote wa haili utu na kwa mwaka, hivyo kwa nini matumizi yake? Nini itakuwa ya baadaye ya nishati ya jua?

Kwa upande mmoja inaonekana kuwa matumizi ya nishati ya jua ni bora. Hata hivyo, gharama ya kubwa ya nafasi ya jua kupanda ni ya juu sana, na zaidi ya hayo, ni njia ya kazi. Baada ya muda, kama teknolojia mpya kwa ajili ya utoaji wa bidhaa kuwekwa katika nafasi, pamoja na vifaa vya mpya, utekelezaji wa mradi huo itakuwa ni rahisi, lakini tunaweza tu kutumia paneli ndogo juu ya uso wa dunia. Wengi watasema kwamba ni mbaya sana. Ndiyo, inawezekana katika nyumba ya kibinafsi, lakini kwa ajili ya umeme wa miji kubwa, kwa mtiririko huo, ni lazima seti ya umeme wa jua, teknolojia ambayo kuwafanya ufanisi zaidi.

upande wa uchumi wa suala pia ni hadi leo: bajeti kila kuteseka kama itakuwa kazi ya kutafsiri mji mzima (au nchi) kwa umeme wa jua. Inaonekana kwamba inaweza kuwa inayotakiwa ya wakazi wa mijini kulipia baadhi ya kiasi kwa ajili ya ukarabati, lakini katika kesi hiyo hawawezi kuwa na furaha, kwa sababu kama watu walikuwa na nia ya kuendelea gharama hizo, wangeweza kuwa tayari amefanya hivyo kwa wao: uwezo wa kununua jopo nishati ya jua ni saa kila mtu.

Kuhusu nishati ya jua kuna PARADOX mwingine: gharama za uzalishaji. nishati ya jua moja kwa moja kwenye umeme tafsiri - si jambo ufanisi zaidi. Bado hana kupata njia bora zaidi kuliko kutumia mionzi ya jua na joto maji, ambayo zamu katika mvuke ambayo kwa upande anatoa dynamo. Katika hali hii, hasara ya nishati ni ndogo. Humanity anataka kutumia "kijani" umeme wa jua na kituo cha nishati ya jua, ili kuokoa rasilimali juu ya ardhi, lakini kwa mradi huu itahitaji kiasi kikubwa cha rasilimali hiyo, na "mashirika yasiyo ya mazingira" nishati. Kwa mfano, nguvu ya jua kupanda kwa eneo la kilomita mbili za mraba imekuwa kujengwa hivi karibuni nchini Ufaransa. gharama za ujenzi na takriban milioni 110 euro, si ikiwa ni pamoja na gharama za uendeshaji. Pamoja na yote haya lazima kuzaliwa akilini kwamba maisha ya njia kama ni juu ya miaka 25.

upepo

Nishati ya upepo - pia kutumika na watu tangu zamani, mfano rahisi zaidi ni meli na windmills. Windmills kutumia leo, ni bora hasa katika maeneo yenye upepo wa mara kwa mara, kama vile pwani. Wanasayansi daima kuweka mbele mawazo juu ya jinsi ya kisasa na zana zilizopo kwa kugeuza nishati ya upepo, mmoja wao - kwa njia ya yaliyo mitambo ya upepo turbines. Kutokana na mzunguko wa mara kwa mara wanaweza "hutegemea" katika hewa ndani ya mita mia chache kutoka ardhini, ambapo upepo ni imara na mara kwa mara. Hii itakuwa kusaidia katika umeme wa maeneo ya vijijini, ambako ni vigumu kutumia kawaida mitambo ya upepo. Aidha, mitambo ya haya yaliyo bila kuwa na vifaa na modules mtandao na ambayo kifanyike ili kuhakikisha upatikanaji wa watu mtandao wa dunia nzima.

Mawimbi na mawimbi

boom katika nishati ya jua na upepo nishati hatua kwa hatua ya kuchukua mahali, na imevutia maslahi ya watafiti ni nishati nyingine ya asili. Zaidi kuahidi ni kutumia mawimbi. Tayari, suala hili imekuwa karibu makampuni mia duniani kote, na kuna miradi kadhaa ambayo imeonyesha ufanisi wa njia hii ya uzalishaji umeme. faida zaidi ya nishati ya jua ni kwamba hasara katika tafsiri ya nishati moja hadi nyingine ni ndogo: kubwa mawimbi wimbi huzunguka turbine, ambayo inazalisha umeme.

"Oyster" - wazo kuweka katika bahari sakafu bawaba flap, ambayo ugavi wa maji na pwani, hivyo kugeuka turbine rahisi umeme wa maji. Moja tu ufungaji hizo zinaweza kutoa umeme kwa ajili kitongoji ndogo.

Tayari katika Australia na mafanikio kutumika mawimbi ya bahari: katika mji wa Perth desalination imewekwa kazi ya aina hii ya nishati. Kazi yao inaruhusu maji safi kwa watu karibu nusu milioni. nishati Asili na sekta pia kuwa pamoja katika sekta ya uzalishaji nishati.

matumizi ya nguvu mawimbi ni tofauti kidogo kutoka kwa teknolojia ambayo sisi kutumika kwa kuona katika mimea mto umeme wa maji. HPP ni mara nyingi madhara kwa mazingira: Eneo linalozunguka mafuriko, kuharibiwa mazingira, lakini mimea hutumia mawimbi mawimbi, katika hali hii, salama zaidi.

nishati ya binadamu

Moja ya ajabu matumizi ya miradi ya nishati watu kuishi unaweza kupiga katika orodha yetu. Sauti stunning na hata kutisha zaidi, lakini si wote kwamba inatisha. Wanasayansi kuthamini wazo la jinsi ya kutumia nishati ya mitambo ya mwendo. Ni katika miradi hii ya microelectronics na nanoteknik na matumizi ya nguvu ya chini. Ingawa inaonekana kama utopia, hakuna maendeleo ya mali, lakini wazo ni ya kuvutia sana na haina kuondoka mawazo ya wanasayansi. Kukubaliana, kifaa itakuwa rahisi sana, ambayo kama saa na podzavodkoy moja kwa moja itakuwa kushtakiwa kutokana na ukweli kwamba sensor wiring kidole, au juu ya kibao au simu lipo tu katika mfuko wakati anatembea. Bila kutaja nguo, ambayo ni kujazwa na microdevices mbalimbali, inaweza kubadilisha kuwa umeme wa nishati ya harakati za binadamu.

Katika Berkeley, katika Lawrence Maabara, kwa mfano, wanasayansi walijaribu kuleta maisha wazo kutumia virusi kwa shinikizo nishati uongofu kuwa umeme. utaratibu Small kazi ya mwendo, kama kuna watu, hata hivyo, bado mtiririko wa teknolojia kama haijawekwa. Ndiyo, dunia ya nishati mgogoro hivi si kukabiliana: Ni watu wangapi itabidi "kanyagio" kufanya kazi kupanda kwa ujumla? Lakini ikiwa ni njia ya kutumika katika tata, nadharia hii ni yenye faida sana.

Hasa kama teknolojia ya kuwa na ufanisi katika vigumu kufikia maeneo, katika vituo vya polar, katika milima na misitu, kati ya wasafiri na watalii ambao hawana daima kuwa na uwezo wa malipo ya kifaa yako, lakini kukaa katika kuwasiliana ni muhimu, hasa kama kundi alikuwa katika hali mbaya. Jinsi mambo mengi yanaweza kuzuiwa kama watu daima kuaminika mawasiliano kifaa ambao ni huru "kutoka ukuta."

Hidrojeni mafuta kiini

Pengine, kila mmiliki wa gari, staring katika kiasi mwanga wa petroli inakaribia zero, kuna wazo la jinsi Itakuwa vyema kama gari inaendeshwa kwa maji. Lakini sasa atomi yake akaanguka ndani ya uwanja wa mtazamo wa wanasayansi kama vifaa vya nishati ya kweli. ukweli kwamba chembe hidrojeni - gesi nyingi zaidi katika ulimwengu - ina kiasi kikubwa cha nishati. Zaidi ya hayo, injini nzito gesi na karibu hakuna na mazao, yaani, sisi kupata mafuta sana mazingira ya kirafiki.

Hidrojeni imepewa baadhi modules ya ISS na shuttles, lakini duniani ipo hasa katika mfumo wa misombo kama vile maji. Katika miaka ya themanini katika Urusi kuwa kuendeleza ndege zinazotumia hidrojeni kama mafuta, teknolojia hizi hata kutumika katika mazoezi, na mifano ya majaribio kuthibitika ufanisi. Wakati hidrojeni ni kutengwa nje, ni wakiongozwa na maalum kiini mafuta, umeme yanaweza yanayotokana moja kwa moja. Hii si nishati ya baadaye tayari halisi. magari haya tayari zinazozalishwa na kiasi haki kubwa. kampuni Honda, ili kusisitiza umoja wa chanzo nishati na gari kwa ujumla, uliofanywa majaribio ambao mashine imekuwa kushikamana na mtandao wa umeme wa nyumbani, lakini si ili kupata recharged. gari inaweza kutoa nguvu binafsi nyumbani katika muda wa siku chache, au kupita bila ya kuongeza mafuta karibu mia tano kilomita.

drawback tu ya chanzo hiki cha nishati kwa wakati huu - hii ni gharama ya juu kiasi ya eco-kirafiki kama magari, na bila shaka, idadi ndogo ya vituo vya hidrojeni kujaza, lakini katika nchi nyingi tayari mipango ya ujenzi yao. Kwa mfano, Ujerumani ni tayari mpango wa kufunga mia kujaza vituo na 2017.

ardhi joto

kubadilishwa kwa nishati ya joto ndani ya umeme - ni kiini cha nishati ya mvuke. Katika baadhi ya nchi ambazo ni vigumu kutumia katika viwanda vingine, ni kutumika kabisa sana. Kwa mfano, katika Philippines 27% ya umeme yote iko juu ya nishati ya mvuke, na katika Iceland takwimu ni kuhusu 30%. kiini cha njia hii ya uzalishaji nishati ni rahisi sana, utaratibu ni sawa na injini rahisi ya mvuke. Kabla waliodaiwa "ziwa" magma ni muhimu kuchimba shimo kwa njia ambayo maji yanasukumwa. Baada ya kuwasiliana na maji mwanga magma instantly kugeuzwa mvuke. Huanzia ambapo twists turbine mitambo, na hivyo kuzalisha umeme.

Nishati ya mvuke baadaye ni kupata kubwa "kuba" ya magma. Kwa mfano, katika Iceland aforementioned ni ilifanikiwa: incandescent magma chini ya sekunde moja maji kila akageuka ya kupakiwa ndani ya mvuke joto ya juu ya 450 nyuzi, ambayo ni rekodi kabisa. Kama high-shinikizo mvuke ni uwezo wa kuboresha ufanisi wa kituo cha nishati ya mvuke mara kadhaa, inaweza kuwa msukumo kwa ajili ya maendeleo ya nishati ya mvuke duniani kote, hasa katika maeneo ya ulijaa na volkano na chemchem joto la mwili.

Matumizi ya taka za nyuklia

nishati ya nyuklia, kwa wakati, iliyoundwa furor. Ilikuwa hadi muda mrefu kama watu wala kutambua hatari kamili ya sekta ya nishati. Ajali yawezekana, na kesi sawa hakuna kinga, lakini ni nadra sana, lakini taka mionzi itaonekana imara, hadi hivi majuzi, wanasayansi hawakuweza kutatua tatizo hili. ukweli kwamba uranium fimbo - jadi "mafuta" nguvu za nyuklia inaweza kutumika na 5% tu. Baada ya maendeleo ya sehemu hii ndogo ya msingi mzima kupelekwa "dustbin".

Hapo awali alitumia mbinu ambapo fimbo walikuwa kuzama katika maji, ambayo kupungua chini manane, na kudumisha majibu imara. Sasa badala ya maji walianza kutumia sodium kioevu. badala hii utapata si tu ya kutumia kiasi mzima wa uranium, lakini pia mchakato maelfu ya tani za taka mionzi.

Kuondoa sayari ya nyuklia taka nishati ni muhimu, lakini kuna moja "lakini" katika teknolojia yenyewe. Uranus inahusu rasilimali na hifadhi katika dunia ni finite. Kama dunia nzima kutafsiri peke juu nishati inayotokana na nguvu za nyuklia (kwa mfano, nchini Marekani mitambo ya nyuklia kuzalisha tu 20% ya matumizi ya umeme), hifadhi uranium itakuwa nimechoka badala haraka, na hii tena itasababisha ubinadamu kwa kizingiti cha mgogoro wa nishati, ili nishati ya nyuklia , angalau ya kisasa, tu hatua ya muda mfupi.

mafuta ya mboga

Hata Henry Ford, kujenga "Model T", makadirio ya kwamba itakuwa na kazi kwa nishati ya mimea. Hata hivyo, wakati mashamba ya mafuta mpya walikuwa aligundua, na haja ya vyanzo vya nishati mbadala ina kutoweka kwa miongo kadhaa, lakini sasa tena.

Katika kipindi cha miaka kumi na tano, kutumia nishati ya mboga, kama vile ethanol na biodiesel, kuongezeka mara kadhaa. Hutumika kama vyanzo huru nguvu, na kama livsmedelstillsats kwa petroli. Wakati fulani uliopita, matumaini walikuwa akalazwa juu ya maalum mtama utamaduni, unaojulikana kama "kanola". Ni kabisa hazifai kama chakula kwa ajili ya ama binadamu au wanyama, lakini ina kiwango cha juu ya mafuta. mafuta na chuma kuzalisha "biodiesel". Lakini utamaduni huu unachukua nafasi sana, ukijaribu kukua ni muda wa kutosha wa kutoa mafuta kwa angalau sehemu ya dunia.

Sasa wanasayansi ni kuzungumza juu ya kutumia mwani. bidhaa zao mafuta ya 50%, ambayo pia urahisi dondoo mafuta, na taka inaweza kuwa waongofu katika mbolea kwa misingi ya ambayo itakuwa kukua mwani mpya. Wazo ni kuchukuliwa kuvutia, lakini uwezekano wake bado kuthibitika kwamba uchapishaji wa majaribio na mafanikio katika eneo hili bado kuchapishwa.

fusion nyuklia

Future dunia nguvu, kwa mujibu wa wasomi wa kisasa, haiwezekani bila teknolojia fusion. Ni, kwa sasa, maendeleo kuahidi, ambayo tayari imewekeza mabilioni ya dola.

Katika nguvu za nyuklia mimea kutumia mgawanyiko nishati. Ni hatari kwa sababu kuna tishio la majibu ulafi katika kuharibu mtambo huo, na kusababisha kutolewa kwa kiasi kubwa ya mionzi: labda wote kukumbuka ajali katika Chernobyl nguvu za nyuklia kupanda.

athari ya thermonuclear fusion, jina ina maana, matumizi ya nishati iliyotolewa katika atomi makutano. Matokeo yake, tofauti na mwatuko nyuklia, si sumu taka yoyote mionzi.

Tatizo kubwa ni kwamba fusion kusababisha ni dutu kuwa kama joto la juu, ambayo inaweza kuharibu mtambo mzima.

Hii nishati ya baadaye - halisi. Na mawazo ni nje ya mahali kwa wakati katika Ufaransa tayari imeanza ujenzi wa mtambo huo. bilioni kadhaa dola imewekeza katika mradi wa majaribio, ambayo ni kufadhiliwa na nchi kadhaa, kati ya ambayo, kwa kuongeza EU, ni pamoja na China, Japan, Marekani, Russia na wengine. Awali, majaribio ya kwanza tayari mipango ya kuanza mwaka 2016, lakini hesabu umeonyesha kuwa bajeti ni ndogo mno (badala ya bilioni 5 alichukua 19), na uzinduzi ilihamishwa kwa miaka mingine 9. Labda tutaona katika miaka michache, ambayo ina uwezo wa fusion nishati.

Matatizo ya uwezekano sasa na ya baadaye

wanasayansi si tu, lakini pia waandishi sayansi, kutoa mengi ya mawazo kwa utekelezaji wa baadaye katika nishati, lakini wote wanakubaliana juu ya teknolojia ambayo hadi sasa hakuna chaguo haiwezi kutoa msaada kamili ya mahitaji yote ya ustaarabu wetu. Kwa mfano, kama magari yote nchini Marekani gari nishati ya mimea ya mashamba ya kanola na kupanda eneo sawa na nusu ya nchi nzima, bila kuzingatia ukweli kuwa ardhi inayofaa kwa kilimo nchini Marekani si wengi.
Zaidi ya hayo, hadi sasa njia zote za uzalishaji wa nishati mbadala - barabara. Labda kila mmoja wa wakazi wa kawaida wa mijini, nakubaliana kwamba ni muhimu kutumia safi, rasilimali mbadala, lakini si wakati wao kutoa sauti kwa gharama ya mpito kama kwa sasa. Wanasayansi bado kazi nyingi katika eneo hili. New uvumbuzi, vifaa mpya, mawazo mapya - wote hii itasaidia watu kukabiliana kwa ufanisi na mgogoro wao wa muda wa rasilimali.

Kutatua matatizo ya nishati ya sayari Unaweza hatua ya kina tu. Katika baadhi ya maeneo, ni rahisi zaidi kutumia uzalishaji wa nishati kutoka upepo, mahali fulani - umeme wa jua, na kadhalika. Lakini labda sababu kuu ni kupunguza matumizi ya nishati kwa ujumla na viumbe wa teknolojia ya nishati ya kuokoa. Kila mtu anapaswa kuelewa kuwa jukumu la dunia, na kila mtu lazima kuuliza swali: "Ni aina gani ya nishati Je, mimi kuchagua kwa ajili ya baadaye"
Kabla ya kugeuka kwa rasilimali nyingine, kila mtu lazima kutambua kwamba ni kweli muhimu. Tu Mkakati mkubwa utakuwa na uwezo wa kutatua tatizo nishati.