Det er ingen hemmelighed, at de ressourcer, som menneskeheden bruger i dag, er begrænsede, og desuden kan deres yderligere udvinding og brug føre ikke kun til energi, men også til miljøkatastrofer. De ressourcer, som menneskeheden traditionelt bruger - kul, gas og olie - vil løbe tør om nogle årtier, og der skal tages skridt nu, i vores tid. Selvfølgelig kan vi håbe på, at vi igen vil finde en eller anden rig forekomst, ligesom det var i første halvdel af forrige århundrede, men forskerne er sikre på, at så store forekomster ikke længere eksisterer. Men under alle omstændigheder vil selv opdagelsen af nye forekomster kun forsinke det uundgåelige, det er nødvendigt at finde måder at producere alternativ energi på og skifte til vedvarende ressourcer som vind, sol, geotermisk energi, vandstrømsenergi og andre, og sammen med dette er det nødvendigt at fortsætte med at udvikle energibesparende teknologier.
I denne artikel vil vi overveje nogle af de mest lovende, efter moderne videnskabsmænds mening, ideer, som fremtidens energi vil blive bygget på.
Solstationer
Folk har længe spekuleret på, om det er muligt at bruge energisol på jorden. Vand blev opvarmet under solen, tøj og keramik blev tørret, inden det blev sendt i ovnen, men disse metoder kan ikke kaldes effektive. Det første tekniske middel til at omdanne solenergi dukkede op i det 18. århundrede. Den franske videnskabsmand J. Buffon viste et eksperiment, hvor det lykkedes ham at antænde et tørt træ ved hjælp af et stort konkavt spejl i klart vejr på omkring 70 meters afstand. Hans landsmand, den berømte videnskabsmand A. Lavoisier, brugte linser til at koncentrere solens energi, og i England skabte de bikonvekst glas, som ved at fokusere solens stråler smeltede støbejern på få minutter.
Naturvidenskabsmænd udførte mange eksperimenter, der beviste, at brugen af solenergi på jorden er mulig. Et solbatteri, der ville konvertere solenergi til mekanisk energi, dukkede dog op for relativt nylig, i 1953. Det blev skabt af forskere fra US National Aerospace Agency. Allerede i 1959 blev et solbatteri første gang brugt til at udstyre en rumsatellit.
Måske allerede dengang, da de indså, at sådanne batterier er meget mere effektive i rummet, kom forskerne på ideen om at skabe rumsolstationer, fordi solen på en time genererer lige så meget energi som hele menneskeheden forbruger ikke i et år, så hvorfor ikke bruge denne? Hvad bliver fremtidens solenergi?
På den ene side ser det ud til, at brugen af solenergi er en ideel mulighed. Udgifterne til en enorm rumsolcellestation er dog meget høje, og desuden vil den være dyr i drift. Såtid, hvor nye teknologier til levering af varer i rummet, såvel som nye materialer, vil blive introduceret, vil implementeringen af et sådant projekt blive mulig, men indtil videre kan vi kun bruge relativt små batterier på planetens overflade. Mange vil sige, at det også er godt. Ja, det er muligt under forholdene i et privat hus, men til energiforsyningen i store byer er der derfor enten behov for en masse solpaneler eller en teknologi, der vil gøre dem mere effektive.
Den økonomiske side af spørgsmålet er også til stede her: ethvert budget vil lide meget, hvis det bliver betroet opgaven med at omdanne en hel by (eller et helt land) til solpaneler. Det ser ud til, at det er muligt at tvinge byernes indbyggere til at betale nogle beløb for genopretning, men i dette tilfælde vil de være utilfredse, for hvis folk var klar til at betale sådanne udgifter, ville de have gjort det selv for længe siden: alle har mulighed for at købe et solcellebatteri.
Der er et andet paradoks med hensyn til solenergi: produktionsomkostninger. At konvertere solenergi til elektricitet direkte er ikke det mest effektive. Indtil videre er der ikke fundet en bedre måde end at bruge solens stråler til at opvarme vand, som igen bliver til damp og roterer en dynamo. I dette tilfælde er energitabet minim alt. Menneskeheden ønsker at bruge "grønne" solpaneler og solcellestationer til at bevare ressourcer på jorden, men et sådant projekt ville kræve en enorm mængde af de samme ressourcer og "ikke-grøn" energi. For eksempel i Frankrig blev der for nylig bygget et solenergianlæg, der dækker et område på omkring to kvadratkilometer. Omkostningerne ved byggeriet var omkring 110 millioner euro, eksklusive driftsomkostninger. Med alt dette skal man huske på, at sådanne mekanismers levetid er omkring 25 år.
Vind
Vindenergi er også blevet brugt af mennesker siden antikken, det enkleste eksempel er sejlads og vindmøller. Vindmøller er stadig i brug i dag, især i områder med konstant vind, såsom på kysten. Forskere fremsætter konstant ideer om, hvordan man moderniserer eksisterende enheder til konvertering af vindenergi, en af dem er vindmøller i form af skyhøje turbiner. På grund af den konstante rotation kunne de "hænge" i luften i en afstand af flere hundrede meter fra jorden, hvor vinden er kraftig og konstant. Dette vil hjælpe med elektrificeringen af landdistrikter, hvor brugen af standardvindmøller ikke er mulig. Derudover kunne sådanne svævemøller udstyres med internetmoduler, som ville give folk adgang til World Wide Web.
Tidevand og bølger
Opsvinget inden for sol- og vindenergi aftager gradvist, og anden naturlig energi har tiltrukket forskernes interesse. Mere lovende er brugen af ebbe og flod. Allerede omkring hundrede virksomheder rundt om i verden beskæftiger sig med dette problem, og der er flere projekter, der har bevist effektiviteten af denne minemetode.elektricitet. Fordelen i forhold til solenergi er, at tabene under overførslen af en energi til en anden er minimale: Tidevandsbølgen roterer en enorm turbine, som genererer elektricitet.
Project Oyster er ideen om at installere en hængslet ventil på bunden af havet, der vil bringe vand til kysten og derved dreje en simpel vandkraftturbine. Bare en sådan installation kunne levere elektricitet til et lille mikrodistrikt.
Allerede er flodbølger med succes brugt i Australien: I byen Perth er der installeret afs altningsanlæg, der opererer på denne type energi. Deres arbejde gør det muligt at forsyne omkring en halv million mennesker med frisk vand. Naturlig energi og industri kan også kombineres i denne energiproduktionsindustri.
Brugen af tidevandsenergi er noget anderledes end de teknologier, vi er vant til at se i flodvandkraftværker. Ofte skader vandkraftværker miljøet: tilstødende territorier er oversvømmet, økosystemet er ødelagt, men stationer, der opererer på flodbølger, er meget sikrere i denne henseende.
Human Energy
Et af de mest fantastiske projekter på vores liste kan kaldes brugen af levende menneskers energi. Det lyder fantastisk og endda noget skræmmende, men ikke alt er så skræmmende. Forskere værdsætter ideen om, hvordan man bruger bevægelsens mekaniske energi. Disse projekter handler om mikroelektronik og nanoteknologier med lavt strømforbrug. Selvom det lyder som en utopi, er der ingen reel udvikling, men ideen er megetinteressant og forlader ikke videnskabsmænds sind. Enig, meget praktisk vil være enheder, der ligesom ure med automatisk optræk vil blive opladet fra det faktum, at sensoren stryges med en finger, eller fra det faktum, at en tablet eller telefon simpelthen dingler i en taske, når man går. For ikke at nævne tøj, der, fyldt med forskellige mikroenheder, kunne omdanne energien fra menneskelig bevægelse til elektricitet.
I Berkeley, i Lawrences laboratorium, forsøgte forskere for eksempel at realisere ideen om at bruge vira til at omdanne trykenergi til elektricitet. Der er også små mekanismer drevet af bevægelse, men indtil videre er sådan teknologi ikke blevet sat i drift. Ja, den globale energikrise kan ikke håndteres på denne måde: Hvor mange mennesker skal "handle" for at få hele anlægget til at fungere? Men som et af de mål, der bruges i kombination, er teorien ganske levedygtig.
Især sådanne teknologier vil være effektive på svært tilgængelige steder, ved polarstationer, i bjergene og taiga, blandt rejsende og turister, der ikke altid har mulighed for at oplade deres gadgets, men at holde kontakten er vigtigt, især hvis gruppen kom i en kritisk situation. Hvor meget kunne man forhindre, hvis folk altid havde en pålidelig kommunikationsenhed, der ikke var afhængig af "stikket".
brintbrændselsceller
Måske havde enhver bilejer, der kiggede på indikatoren for mængden af benzin, der nærmede sig nul,tanken om, hvor fantastisk det ville være, hvis bilen kørte på vand. Men nu er dets atomer kommet til videnskabsmænds opmærksomhed som virkelige objekter for energi. Faktum er, at brintpartiklerne - den mest almindelige gas i universet - indeholder en enorm mængde energi. Desuden forbrænder motoren denne gas med praktisk t alt ingen biprodukter, hvilket betyder, at vi får et meget miljøvenligt brændstof.
Brint er drevet af nogle ISS-moduler og shuttles, men på Jorden findes det hovedsageligt i form af forbindelser såsom vand. I firserne i Rusland var der udvikling af fly, der brugte brint som brændstof, disse teknologier blev endda sat i praksis, og eksperimentelle modeller beviste deres effektivitet. Når brint udskilles, flytter det til en speciel brændselscelle, hvorefter elektricitet kan genereres direkte. Dette er ikke fremtidens energi, det er allerede en realitet. Lignende biler bliver allerede produceret og i ret store partier. Honda, for at understrege alsidigheden af energikilden og bilen som helhed, udførte et eksperiment, som resulterede i, at bilen blev forbundet til det elektriske hjemmenetværk, men ikke for at blive genopladet. En bil kan drive et privat hjem i flere dage eller køre næsten fem hundrede kilometer uden at tanke brændstof.
Den eneste ulempe ved en sådan energikilde i øjeblikket er de relativt høje omkostninger ved sådanne miljøvenlige biler, og selvfølgelig et ret lille antal brintstationer, men mange lande planlægger allerede at bygge dem. For eksempel iTyskland har allerede en plan om at installere 100 tankstationer inden 2017.
Jordens varme
At omdanne termisk energi til elektricitet er essensen af geotermisk energi. I nogle lande, hvor det er svært at bruge andre industrier, bruges det ret bredt. For eksempel i Filippinerne kommer 27 % af al elektricitet fra geotermiske anlæg, mens dette tal i Island er omkring 30 %. Essensen af denne metode til energiproduktion er ret enkel, mekanismen ligner en simpel dampmaskine. Før den påståede "sø" af magma er det nødvendigt at bore en brønd, hvorigennem vand tilføres. Ved kontakt med varm magma bliver vand øjeblikkeligt til damp. Den rejser sig, hvor den drejer en mekanisk turbine og genererer derved elektricitet.
Fremtiden for geotermisk energi er at finde store "lagre" af magma. For eksempel i det førnævnte Island lykkedes det: På en brøkdel af et sekund forvandlede varm magma alt det pumpede vand til damp ved en temperatur på omkring 450 grader Celsius, hvilket er en absolut rekord. Sådan højtryksdamp kan øge effektiviteten af et geotermisk anlæg med flere gange, det kan blive en drivkraft for udviklingen af geotermisk energi rundt om i verden, især i områder mættet med vulkaner og termiske kilder.
Brug af atomaffald
Kernekraft på én gang slog til. Sådan var det, indtil folk indså faren ved denne industrienergi. Ulykker er mulige, ingen er immune over for sådanne tilfælde, men de er meget sjældne, men radioaktivt affald forekommer støt, og indtil for nylig kunne forskere ikke løse dette problem. Faktum er, at uranstænger - det traditionelle "brændstof" på atomkraftværker, kun kan bruges med 5%. Efter at have arbejdet med denne lille del, sendes hele stangen til "lossepladsen".
Tidligere blev der brugt en teknologi, hvor stængerne blev nedsænket i vand, hvilket bremser neutronerne og bibeholder en stabil reaktion. Nu er der brugt flydende natrium i stedet for vand. Denne erstatning gør det ikke kun muligt at bruge hele mængden af uran, men også at behandle titusindvis af tons radioaktivt affald.
Det er vigtigt at befri planeten for atomaffald, men der er et "men" i selve teknologien. Uran er en ressource, og dens reserver på Jorden er begrænsede. Hvis hele planeten udelukkende skiftes til energi modtaget fra atomkraftværker (for eksempel producerer atomkraftværker i USA kun 20% af al forbrugt elektricitet), vil uranreserverne blive opbrugt ret hurtigt, og det vil igen føre menneskeheden til tærsklen til en energikrise, så kerneenergi, omend moderniseret, kun en midlertidig foranst altning.
vegetabilsk brændstof
Selv Henry Ford, der havde skabt sin "T-model", forventede, at den allerede ville køre på biobrændstoffer. Men på det tidspunkt blev der opdaget nye oliefelter, og behovet for alternative energikilder forsvandt i flere årtier, men nutilbage igen.
I løbet af de sidste femten år er brugen af vegetabilsk brændstof som ethanol og biodiesel steget flere gange. De bruges som uafhængige energikilder og som tilsætningsstoffer til benzin. For noget tid siden blev der sat håb om en særlig hirsekultur, kaldet "canola". Den er fuldstændig uegnet til menneske- eller husdyrfoder, men den har et højt olieindhold. Ud fra denne olie begyndte de at producere "biodiesel". Men denne afgrøde vil optage for meget plads, hvis du prøver at dyrke nok af den til at brænde i det mindste en del af planeten.
Nu taler forskere om brugen af alger. Deres olieindhold er omkring 50 %, hvilket vil gøre det lige så nemt at udvinde olien, og affaldet kan omdannes til gødning, som der vil blive dyrket nye alger på. Idéen anses for interessant, men dens levedygtighed er endnu ikke blevet bevist: offentliggørelsen af vellykkede eksperimenter på dette område er endnu ikke blevet offentliggjort.
Fusion
Verdens fremtidige energi er ifølge moderne videnskabsmænd umulig uden termonuklear fusionsteknologi. Dette er i øjeblikket den mest lovende udvikling, hvor der allerede investeres milliarder af dollars.
Atomkraftværker bruger fissionsenergi. Det er farligt, fordi der er en trussel om en ukontrolleret reaktion, der vil ødelægge reaktoren og føre til frigivelse af en enorm mængde radioaktive stoffer: måske husker alle ulykken ved atomkraftværket i Tjernobyl.
I fusionsreaktioner, derSom navnet antyder, bruges den energi, der frigives under fusionen af atomer. Som et resultat, i modsætning til atomær fission, produceres der intet radioaktivt affald.
Hovedproblemet er, at der som følge af fusion dannes et stof, der har så høj en temperatur, at det kan ødelægge hele reaktoren.
Denne fremtidens energi er en realitet. Og fantasier er upassende her, i øjeblikket er konstruktionen af reaktoren allerede begyndt i Frankrig. Der er investeret flere milliarder dollars i et pilotprojekt finansieret af mange lande, som udover EU omfatter Kina og Japan, USA, Rusland m.fl. I første omgang var de første forsøg planlagt iværksat allerede i 2016, men beregninger viste, at budgettet var for lille (i stedet for 5 milliarder tog det 19), og lanceringen blev udskudt i yderligere 9 år. Måske vil vi om nogle år se, hvad fusionskraft er i stand til.
Nutidens udfordringer og muligheder for fremtiden
Ikke kun videnskabsmænd, men også science fiction-forfattere giver en masse ideer til implementering af fremtidig teknologi inden for energi, men alle er enige om, at indtil videre kan ingen af de foreslåede muligheder fuldt ud opfylde alle vores civilisations behov. For eksempel, hvis alle biler i USA kører på biobrændstoffer, vil rapsmarker skulle dække et areal svarende til halvdelen af hele landet, uanset at der ikke er så meget jord egnet til landbrug i staterne. Desuden indtil videre alle metoder til produktion alternativ energi - veje. Måske er enhver almindelig byboer enig i, at det er vigtigt at bruge miljøvenlige, vedvarende ressourcer, men ikke når de får at vide, hvad en sådan overgang koster i øjeblikket. Forskere har stadig meget arbejde at gøre på dette område. Nye opdagelser, nye materialer, nye ideer - alt dette vil hjælpe menneskeheden til med succes at klare den truende ressourcekrise. Planetens energiproblem kan kun løses ved omfattende foranst altninger. I nogle områder er det mere bekvemt at bruge vindkraftproduktion et eller andet sted - solpaneler og så videre. Men måske vil hovedfaktoren være reduktionen af energiforbruget generelt og skabelsen af energibesparende teknologier. Hver person skal forstå, at han er ansvarlig for planeten, og hver enkelt skal stille sig selv spørgsmålet: "Hvilken slags energi vælger jeg for fremtiden?" Før man går videre til andre ressourcer, bør alle indse, at dette virkelig er nødvendigt. Kun med en integreret tilgang vil det være muligt at løse problemet med energiforbrug.
