Energía del futuro: realidad y fantasía. Fuentes de energía alternativas

No es ningún secreto que hoyla humanidad son recursos finitos, por otra parte, su aún más la producción y el uso puede conducir no sólo a la energía, sino también para el desastre ambiental. Tradicionalmente los recursos utilizados por la humanidad - el carbón, el gas y el petróleo - terminará después de algunas décadas, y se deben tomar ahora, en nuestro tiempo medidas. Por supuesto, podemos tener la esperanza de que vamos a encontrar algún nuevo rico depósito, así como en la primera mitad del siglo pasado, pero los científicos creen que tales grandes depósitos más. Pero en cualquier caso, incluso el descubrimiento de nuevos campos sólo retrasará lo inevitable necesidad de encontrar maneras de producir energía alternativa, y el cambio a los recursos renovables, como la eólica, solar, geotérmica, los flujos de agua, etc., y además de esto, es necesario continuar el desarrollo de las tecnologías de ahorro de energía.

En este artículo, veremos algunas de las ideas más prometedoras, en la opinión de los científicos modernos, sobre las cuales se construirá la energía del futuro.

Estaciones solares

La gente ha pensado durante mucho tiempo si es posibleuso de energía solar en la tierra. Bajo la luz del sol, el agua se calentó, la ropa y la cerámica se secaron antes de enviarse al horno, pero estos métodos no pueden llamarse efectivos. El primer medio técnico, la transformación de la energía solar, apareció en el siglo XVIII. científico francés Buffon, la experiencia ha demostrado, en el que consiguió con la ayuda de un espejo cóncavo grande en tiempo claro para encender la madera seca desde una distancia de unos 70 metros. Su compatriota, el famoso científico Lavoisier, aplicar lentes para concentrar la energía del sol, y en Inglaterra creó un vidrio lenticular que enfocando los rayos del sol derritió hierro en tan sólo unos minutos.

Los naturalistas han llevado a cabo muchos experimentos,quien argumentó que el uso de energía solar en la tierra es posible. Sin embargo, la batería solar, que convertiría la energía solar en mecánica, apareció relativamente recientemente, en 1953. Fue creado por científicos de la Agencia Aeroespacial Nacional de los Estados Unidos. Ya en 1959, la batería solar se utilizó por primera vez para equipar un satélite espacial.

Quizás ya entonces, al darse cuenta de que en el espacio taleslas baterías son mucho más efectivas, a los científicos se les ocurrió la idea de crear estaciones solares espaciales, porque en una hora el sol produce tanta energía como toda la humanidad no consume en un año, entonces ¿por qué no usarla? ¿Cuál será la futura energía solar?

Por un lado parece que el uso deLa energía solar es perfecta. Sin embargo, el costo de una enorme estación solar espacial es muy alto y, además, su operación será costosa. Con el tiempo, cuando se introduzcan nuevas tecnologías para la entrega de mercancías al espacio, así como nuevos materiales, la implementación de un proyecto de este tipo será posible, pero por ahora solo podemos usar baterías relativamente pequeñas en la superficie del planeta. Muchos dirán que esto tampoco es malo. Sí, tal vez en las condiciones de una casa privada, pero para el suministro de energía de las grandes ciudades, respectivamente, necesita una gran cantidad de paneles solares o tecnología que los haga más eficientes.

El aspecto económico del tema aquí también.Presente: cualquier presupuesto sufrirá mucho si se le confía la tarea de transferir toda la ciudad (o todo el país) a los paneles solares. Parecería que es posible obligar a los residentes de las ciudades a pagar algunas sumas para la modernización, pero en este caso estarán insatisfechos, porque si las personas estuvieran dispuestas a hacer tales gastos, lo habrían hecho ellos mismos hace mucho tiempo: todos tienen la oportunidad de comprar una batería solar.

Respecto a la energía solar hay una más.La paradoja: los costes de producción. La transferencia directa de energía solar a la electricidad no es lo más eficiente. Hasta ahora, no se ha encontrado ningún método mejor que el uso de los rayos del sol para calentar el agua, que, al convertirse en vapor, a su vez hace girar la dinamo. En este caso, la pérdida de energía es mínima. La humanidad quiere usar paneles solares y estaciones solares "ecológicos" para conservar los recursos en la tierra, pero para un proyecto de este tipo se requeriría una gran cantidad de los mismos recursos y energía "no ecológica". Por ejemplo, en Francia se construyó recientemente una estación de energía solar con un área de aproximadamente dos kilómetros cuadrados. El costo de construcción fue de unos 110 millones de euros, sin incluir los costos operativos. Con todo esto, debe tenerse en cuenta que la vida útil de dichos mecanismos es de unos 25 años.

Viento

La energía eólica también ha sido utilizada por la gente desdeAntigüedad, el ejemplo más simple es la vela y los molinos de viento. Los molinos de viento se usan ahora, especialmente son efectivos en áreas con vientos constantes, por ejemplo en la costa. Los científicos están constantemente presentando ideas sobre cómo actualizar los dispositivos existentes para convertir la energía eólica, uno de ellos son las turbinas eólicas en forma de turbinas elevadas. Debido a la rotación constante, podrían "colgarse" en el aire a una distancia de varios cientos de metros del suelo, donde el viento es fuerte y constante. Esto ayudaría en la electrificación del campo, donde es imposible utilizar aerogeneradores estándar. Además, dichas turbinas flotantes podrían estar equipadas con módulos de Internet que proporcionen a las personas acceso a Internet.

Mareas y olas

El boom de la energía solar y eólica gradualmente.Pasa, y el interés de los investigadores atrajo otras energías naturales. El uso de las mareas se considera más prometedor. Ya, alrededor de un centenar de empresas en todo el mundo están trabajando en este tema, y ​​hay varios proyectos que han demostrado la efectividad de este método de producción de electricidad. La ventaja sobre la energía solar es que las pérdidas en la transferencia de una energía a otra son mínimas: una onda de marea hace girar una enorme turbina, que produce electricidad.

El proyecto "Oyster" es una idea para establecer en la parte inferior.una válvula giratoria oceánica que suministrará agua a la costa, haciendo girar una simple turbina hidroeléctrica. Solo una de estas instalaciones podría proporcionar electricidad a un vecindario pequeño.

Ya en Australia utilizado con éxitoMaremotos: en la ciudad de Perth, se instalaron desaladores que operan con este tipo de energía. Su trabajo proporciona agua dulce a cerca de medio millón de personas. La energía natural y la industria también se pueden combinar en esta industria de producción de energía.

El uso de la energía de las mareas.Algo diferente de las tecnologías que solíamos ver en las centrales hidroeléctricas de río. Las centrales hidroeléctricas a menudo dañan el medio ambiente: las áreas circundantes se inundan, el ecosistema se destruye, pero las estaciones de marea son mucho más seguras en este sentido.

Energia humana

Uno de los proyectos más fantásticos en nuestroLa lista se puede llamar el uso de la energía de personas vivas. Suena impresionante e incluso algo horroroso, pero no todo es tan aterrador. Los científicos aprecian la idea de cómo utilizar la energía mecánica del movimiento. Estos proyectos son sobre microelectrónica y nanotecnología energéticamente eficiente. Si bien suena como una utopía, no hay un desarrollo real, pero la idea es muy interesante y no deja la mente de los científicos. Estará de acuerdo en que los dispositivos que, como un reloj de cuerda automática, se cargarán con un dedo en el sensor, o la tableta o el teléfono que cuelgan de la bolsa al caminar son muy convenientes. Sin mencionar la ropa que, llena de varios microdispositivos, podría convertir la energía del movimiento humano en electricidad.

En Berkeley, en el laboratorio de Lawrence, por ejemplo,Los científicos han intentado implementar la idea de usar virus para convertir la energía de presión en electricidad. También están disponibles pequeños mecanismos que funcionan a partir del movimiento, pero hasta ahora la tecnología no se ha puesto en marcha. Sí, la crisis energética global no se puede tratar de esta manera: ¿cuántas personas tendrán que “pedalear” para hacer que toda la planta funcione? Pero como una de las medidas aplicadas en el complejo, la teoría es bastante viable.

Especialmente estas tecnologías serán efectivas enLugares difíciles de alcanzar, en las estaciones polares, en las montañas y en la taiga, entre viajeros y turistas que no siempre tienen la oportunidad de cargar su dispositivo, pero mantenerse en contacto es importante, especialmente si el grupo se encuentra en una situación crítica. Cuántas cosas se podrían haber evitado si las personas siempre tuvieran un dispositivo de comunicación confiable que no dependiera del "zócalo".

Pilas de combustible de hidrógeno

Tal vez todos los propietarios de un coche mirandoindicador de la cantidad de gasolina, que se aproxima a cero, se pensó en qué tan bueno sería si el auto funcionara con agua. Pero ahora sus átomos han llamado la atención de los científicos como objetos de energía real. El hecho es que las partículas de hidrógeno, el gas más común en el universo, contienen una enorme cantidad de energía. Además, el motor quema este gas casi sin subproductos, es decir, obtenemos combustibles muy amigables con el medio ambiente.

Algunos módulos de la ISS están llenos de hidrógeno.transbordadores, pero en la Tierra existe principalmente en forma de compuestos como el agua. En los años ochenta, en Rusia, el desarrollo de aviones que utilizaban hidrógeno como combustible, estas tecnologías incluso se pusieron en práctica, y los modelos experimentales demostraron su eficacia. Cuando el hidrógeno se separa, se mueve a una celda de combustible especial, después de lo cual es posible generar electricidad directamente. Esta no es la energía del futuro, ya es una realidad. Coches similares ya están siendo producidos en cantidades bastante grandes. Honda, con el fin de enfatizar la versatilidad de la fuente de energía y el automóvil en su conjunto, realizó un experimento como resultado de lo cual el automóvil se conectó a la red eléctrica doméstica, pero no para recargarla. Un automóvil puede proporcionar energía a una casa privada durante varios días, o conducir casi quinientos kilómetros sin repostar.

La única desventaja de esta fuente.La energía en este momento es un costo relativamente alto de tales autos ecológicos y, por supuesto, un número bastante pequeño de estaciones de combustible de hidrógeno, pero en muchos países ya se planea construir. Por ejemplo, en Alemania ya existe un plan para instalar cien estaciones de servicio en 2017.

Calor de la tierra

Conversión de la energía térmica en electricidad.Esta es la esencia de la energía geotérmica. En algunos países donde es difícil usar otras industrias, se usa bastante ampliamente. Por ejemplo, en Filipinas, el 27% de toda la electricidad proviene de estaciones geotérmicas, y en Islandia, esta cifra es aproximadamente del 30%. La esencia de este método de extracción de energía es bastante simple, el mecanismo es similar a un motor de vapor simple. Ante el supuesto "lago" de magma, es necesario perforar un pozo a través del cual se suministra agua. Al entrar en contacto con el magma al rojo vivo, el agua se convierte instantáneamente en vapor. Se eleva hacia donde gira la turbina mecánica, generando así electricidad.

El futuro de la energía geotérmica es.Para encontrar grandes "bóvedas" de magma. Por ejemplo, en la mencionada Islandia, tuvo éxito: en una fracción de segundo, el magma al rojo vivo convirtió toda el agua bombeada en vapor con una temperatura de aproximadamente 450 grados centígrados, que es un récord absoluto. Este vapor de alta presión puede aumentar la eficiencia de una estación geotérmica varias veces, lo que puede ser el impulso para el desarrollo de la energía geotérmica en todo el mundo, especialmente en áreas saturadas de volcanes y fuentes termales.

Uso de residuos nucleares.

La energía nuclear, en su momento, produceUna sensación real. Fue así hasta que la gente se dio cuenta de todo el peligro de esta rama de la energía. Los accidentes son posibles, nadie es inmune a tales casos, pero son muy raros, pero los residuos radiactivos parecen ser estables y, hasta hace poco, los científicos no podían resolver este problema. El hecho es que las barras de uranio son un "combustible" tradicional de las plantas de energía nuclear, que solo pueden usarse en un 5%. Después de trabajar esta pequeña parte, toda la barra se envía al "relleno sanitario".

Tecnología utilizada anteriormente en la que varillassumergido en agua que frena los neutrones, manteniendo una reacción constante. Ahora en lugar de agua comenzó a usar sodio líquido. Este reemplazo permite no solo usar todo el volumen de uranio, sino también reciclar decenas de miles de toneladas de desechos radiactivos.

Deshazte del planeta de los residuos nucleares.Importante, pero en la propia tecnología hay un "pero". El uranio es un recurso, y sus reservas en la Tierra son finitas. Si todo el planeta se transfiere exclusivamente a la energía recibida de las plantas de energía nuclear (por ejemplo, en los Estados Unidos, las plantas de energía nuclear producen solo el 20% de toda la electricidad consumida), las reservas de uranio se agotarán bastante rápidamente, y esto llevará de nuevo a la humanidad al umbral de una crisis energética, por lo que la energía nuclear Si bien modernizado, solo es una medida temporal.

Combustible vegetal

Incluso Henry Ford, creando su "Modelo T",Esperaba que ya funcionara en biocombustibles. Sin embargo, en ese momento se descubrieron nuevos yacimientos petrolíferos, y la necesidad de fuentes alternativas de energía desapareció por otras décadas, pero ahora está regresando.

Durante los últimos quince años de uso.Los combustibles vegetales, como el etanol y el biodiesel, han aumentado varias veces. Se utilizan como fuentes de energía independientes y como aditivos para la gasolina. Hace algún tiempo, las esperanzas estaban puestas en una cultura especial de mijo, llamada "canola". Es completamente inadecuado para el consumo humano y el ganado, sin embargo, tiene altos niveles de contenido de aceite. A partir de este aceite ya se comenzó a producir "biodiesel". Pero esta cultura ocupará demasiado espacio si intentas crecer tanto para proporcionar combustible al menos a una parte del planeta.

Ahora los científicos están hablando de usaralgas marinas Su contenido de aceite es aproximadamente del 50%, lo que permite extraerlo con la misma facilidad, y los residuos se pueden convertir en fertilizantes, sobre la base de la cual se cultivarán nuevas algas. La idea se considera interesante, pero aún no se ha demostrado su viabilidad: aún no se ha publicado la publicación de experimentos exitosos en esta área.

Fusión termonuclear

La futura energía del mundo, según los modernos.Los científicos es imposible sin la tecnología de fusión termonuclear. Este es, en este momento, el desarrollo más prometedor en el que ya se invierten miles de millones de dólares.

Las centrales nucleares usan energía.división Es peligroso porque existe la amenaza de una reacción no administrada que destruirá el reactor y dará lugar a la liberación de una gran cantidad de sustancias radiactivas: quizás todos recuerden el accidente en la central nuclear de Chernobyl.

En las reacciones de fusión que se desprenden deNombre, utiliza la energía liberada por la fusión de los átomos. Como resultado, a diferencia de la fisión atómica, no se generan residuos radioactivos.

El principal problema es que, como resultado de la fusión termonuclear, se forma una sustancia que tiene una temperatura tan alta que puede destruir todo el reactor.

Esta energía del futuro es una realidad. Y las fantasías son irrelevantes aquí, en este momento la construcción de un reactor ya ha comenzado en Francia. Se han invertido varios miles de millones de dólares en un proyecto piloto que ha sido financiado por muchos países, incluidos, además de la UE, China y Japón, los Estados Unidos, Rusia y otros. Inicialmente, los primeros experimentos estaban programados para ser lanzados en 2016, sin embargo, los cálculos mostraron que el presupuesto era demasiado pequeño (en lugar de 5 mil millones, se necesitaron 19) y el lanzamiento se pospuso por otros 9 años. Quizás en unos años veremos de qué es capaz la energía termonuclear.

Los problemas del presente y las posibilidades del futuro.

No solo científicos, sino también escritores de ciencia ficción, danmuchas ideas para la incorporación de la tecnología del futuro en el sector energético, pero todos están de acuerdo en que hasta ahora ninguna de las opciones propuestas puede producir la satisfacción plena de todas las necesidades de nuestra civilización. Por ejemplo, si todos los autos en los Estados Unidos usarán biocombustibles, los campos de canola tendrán que plantar un territorio igual a la mitad de todo el país, sin tener en cuenta que no hay muchas tierras aptas para la agricultura en los Estados.
Además, hasta ahora todos los métodos de producción.Energía alternativa - El camino. Tal vez, cada uno de los habitantes de la ciudad ordinaria está de acuerdo en que es importante utilizar recursos renovables que respeten el medio ambiente, pero no en el caso de que se expresen los costos de tal transición en este momento. Los científicos tienen mucho trabajo que hacer en esta área. Nuevos descubrimientos, nuevos materiales, nuevas ideas: todo esto ayudará a la humanidad a enfrentar con éxito la crisis de recursos emergente.

Puedes resolver el problema energético del planeta.Sólo medidas complejas. En algunas áreas es más conveniente utilizar la extracción de energía con la ayuda del viento, en algún lugar - paneles solares, etc. Pero quizás el factor principal sea la reducción del consumo de energía en general y la creación de tecnologías de ahorro de energía. Cada persona debe entender que él es responsable del planeta, y todos deben hacerse la pregunta: "¿Qué energía elijo para el futuro?"
Antes de pasar a otros recursos, todos deben darse cuenta de que es realmente necesario. Solo con un enfoque integrado podemos resolver el problema del consumo de energía.</ span </ p>