Bukan satu rahsia lagi bahawa sumber yang digunakan oleh manusia hari ini adalah terhad, lebih-lebih lagi, pengekstrakan dan penggunaannya selanjutnya boleh membawa bukan sahaja kepada tenaga, tetapi juga kepada bencana alam sekitar. Sumber yang digunakan secara tradisi oleh manusia - arang batu, gas dan minyak - akan kehabisan dalam beberapa dekad, dan langkah-langkah mesti diambil sekarang, pada zaman kita. Sudah tentu, kita boleh berharap bahawa kita akan menemui beberapa deposit yang kaya, sama seperti pada separuh pertama abad yang lalu, tetapi saintis yakin bahawa deposit besar itu tidak lagi wujud. Tetapi dalam apa jua keadaan, walaupun penemuan deposit baru hanya akan melambatkan perkara yang tidak dapat dielakkan, perlu mencari jalan untuk menghasilkan tenaga alternatif dan beralih kepada sumber yang boleh diperbaharui seperti angin, matahari, tenaga geoterma, tenaga aliran air dan lain-lain, dan bersama-sama dengan ini, adalah perlu untuk terus membangunkan teknologi penjimatan tenaga.
Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan beberapa idea yang paling menjanjikan, pada pendapat saintis moden, di mana tenaga masa depan akan dibina.
Stesen solar
Orang ramai telah lama tertanya-tanya sama ada boleh menggunakan tenagamatahari di bumi. Air dipanaskan di bawah matahari, pakaian dan tembikar dikeringkan sebelum dihantar ke ketuhar, tetapi kaedah ini tidak boleh dipanggil berkesan. Cara teknikal pertama yang menukar tenaga suria muncul pada abad ke-18. Saintis Perancis J. Buffon menunjukkan eksperimen di mana dia berjaya menyalakan pokok kering dengan bantuan cermin cekung besar dalam cuaca cerah dari jarak kira-kira 70 meter. Rakan senegaranya, saintis terkenal A. Lavoisier, menggunakan kanta untuk menumpukan tenaga matahari, dan di England mereka mencipta kaca biconvex, yang, dengan memfokuskan sinaran matahari, mencairkan besi tuang hanya dalam beberapa minit.
Para saintis semula jadi menjalankan banyak eksperimen yang membuktikan bahawa penggunaan tenaga suria di bumi adalah mungkin. Walau bagaimanapun, bateri solar yang akan menukar tenaga suria kepada tenaga mekanikal muncul agak baru-baru ini, pada tahun 1953. Ia dicipta oleh saintis dari Agensi Aeroangkasa Kebangsaan AS. Sudah pada tahun 1959, bateri solar pertama kali digunakan untuk melengkapkan satelit angkasa lepas.
Mungkin pada masa itu, menyedari bahawa bateri sebegitu jauh lebih cekap di angkasa, saintis mendapat idea untuk mencipta stesen suria angkasa, kerana dalam satu jam matahari menjana tenaga sebanyak semua manusia. tidak digunakan dalam setahun, jadi mengapa tidak menggunakan Ini? Apakah tenaga suria masa hadapan?
Di satu pihak, nampaknya penggunaan tenaga solar adalah pilihan yang ideal. Walau bagaimanapun, kos stesen suria angkasa yang besar adalah sangat tinggi, dan selain itu, ia akan mahal untuk dikendalikan. Jadimasa, apabila teknologi baru untuk penghantaran barang ke angkasa, serta bahan baru, akan diperkenalkan, pelaksanaan projek sedemikian akan menjadi mungkin, tetapi buat masa ini kita hanya boleh menggunakan bateri yang agak kecil di permukaan planet ini. Ramai yang akan mengatakan bahawa ini juga bagus. Ya, ia boleh dilakukan dalam keadaan rumah persendirian, tetapi untuk bekalan tenaga bandar besar, sewajarnya, sama ada banyak panel solar diperlukan, atau teknologi yang akan menjadikannya lebih cekap.
Isu ekonomi juga terdapat di sini: mana-mana belanjawan akan terjejas teruk jika diamanahkan dengan tugas menukar seluruh bandar (atau seluruh negara) kepada panel solar. Nampaknya adalah mungkin untuk mewajibkan penduduk bandar untuk membayar beberapa jumlah untuk peralatan semula, tetapi dalam kes ini mereka tidak akan berpuas hati, kerana jika orang bersedia untuk membuat perbelanjaan sedemikian, mereka akan melakukannya sendiri lama dahulu: semua orang berpeluang membeli bateri solar.
Terdapat satu lagi paradoks mengenai tenaga suria: kos pengeluaran. Menukar tenaga suria kepada elektrik secara langsung bukanlah perkara yang paling berkesan. Setakat ini, tiada cara yang lebih baik telah ditemui daripada menggunakan sinaran matahari untuk memanaskan air, yang, bertukar menjadi wap, seterusnya memutarkan dinamo. Dalam kes ini, kehilangan tenaga adalah minimum. Kemanusiaan mahu menggunakan panel solar dan stesen suria "hijau" untuk memulihara sumber di bumi, tetapi projek sedemikian memerlukan sejumlah besar sumber yang sama, dan tenaga "bukan hijau". Sebagai contoh, di Perancis, sebuah loji tenaga solar telah dibina baru-baru ini, meliputi kawasan seluas kira-kira dua kilometer persegi. Kos pembinaan adalah kira-kira 110 juta euro, tidak termasuk kos operasi. Dengan semua ini, perlu diingat bahawa hayat perkhidmatan mekanisme sedemikian adalah kira-kira 25 tahun.
Angin
Tenaga angin juga telah digunakan oleh orang sejak zaman dahulu, contoh paling mudah ialah pelayaran dan kincir angin. Kincir angin masih digunakan hari ini, terutamanya di kawasan yang mempunyai angin berterusan, seperti di pantai. Para saintis sentiasa mengemukakan idea tentang cara memodenkan peranti sedia ada untuk menukar tenaga angin, salah satunya adalah turbin angin dalam bentuk turbin yang melambung tinggi. Oleh kerana putaran berterusan, mereka boleh "bergantung" di udara pada jarak beberapa ratus meter dari tanah, di mana angin kuat dan berterusan. Ini akan membantu dalam elektrifikasi kawasan luar bandar di mana penggunaan kincir angin standard tidak dapat dilakukan. Di samping itu, turbin yang melambung tinggi itu boleh dilengkapi dengan modul Internet, yang akan memberikan orang ramai akses kepada World Wide Web.
Air pasang dan ombak
Ledakan tenaga suria dan angin beransur-ansur pudar, dan tenaga semula jadi lain telah menarik minat penyelidik. Lebih menjanjikan ialah penggunaan pasang surut. Sudah, kira-kira seratus syarikat di seluruh dunia sedang menangani isu ini, dan terdapat beberapa projek yang telah membuktikan keberkesanan kaedah perlombongan ini.elektrik. Kelebihan berbanding tenaga suria ialah kerugian semasa pemindahan satu tenaga kepada tenaga lain adalah minimum: gelombang pasang surut memutar turbin besar, yang menjana elektrik.
Project Oyster ialah idea memasang injap berengsel di dasar lautan yang akan membawa air ke pantai, dengan itu memutarkan turbin hidroelektrik mudah. Hanya satu pemasangan sedemikian boleh membekalkan elektrik kepada daerah mikro kecil.
Sudah, gelombang pasang surut berjaya digunakan di Australia: di bandar Perth, loji penyahgaraman yang beroperasi pada tenaga jenis ini telah dipasang. Kerja mereka membolehkan untuk menyediakan kira-kira setengah juta orang dengan air tawar. Tenaga semula jadi dan industri juga boleh digabungkan dalam industri pengeluaran tenaga ini.
Penggunaan tenaga pasang surut agak berbeza daripada teknologi yang biasa kita lihat di loji kuasa hidroelektrik sungai. Selalunya, loji janakuasa hidroelektrik merosakkan alam sekitar: wilayah bersebelahan ditenggelami air, ekosistem musnah, tetapi stesen yang beroperasi pada gelombang pasang adalah lebih selamat dalam hal ini.
Tenaga Manusia
Salah satu projek paling hebat dalam senarai kami boleh dipanggil penggunaan tenaga orang yang masih hidup. Bunyinya menakjubkan dan juga agak menakutkan, tetapi tidak semuanya begitu menakutkan. Para saintis menghargai idea tentang cara menggunakan tenaga mekanikal pergerakan. Projek-projek ini adalah mengenai mikroelektronik dan nanoteknologi dengan penggunaan kuasa yang rendah. Walaupun ia terdengar seperti utopia, tidak ada perkembangan sebenar, tetapi idea itu sangatmenarik dan tidak meninggalkan fikiran saintis. Setuju, peranti yang sangat mudah, seperti jam tangan dengan penggulungan automatik, akan dicas daripada fakta bahawa penderia dileret dengan jari, atau daripada fakta bahawa tablet atau telefon hanya tergantung di dalam beg semasa berjalan. Apatah lagi pakaian yang, dipenuhi dengan pelbagai peranti mikro, boleh menukar tenaga pergerakan manusia kepada elektrik.
Di Berkeley, di makmal Lawrence, sebagai contoh, saintis cuba merealisasikan idea menggunakan virus untuk menukar tenaga tekanan kepada elektrik. Terdapat juga mekanisme kecil yang dikuasakan oleh pergerakan, tetapi setakat ini teknologi sedemikian belum digunakan. Ya, krisis tenaga global tidak dapat ditangani dengan cara ini: berapa ramai orang yang perlu "menjaja" untuk membuat keseluruhan loji berfungsi? Tetapi sebagai salah satu langkah yang digunakan dalam kombinasi, teori ini agak berdaya maju.
Terutama teknologi sedemikian akan berkesan di tempat yang sukar dijangkau, di stesen kutub, di pergunungan dan taiga, di kalangan pengembara dan pelancong yang tidak selalu mempunyai peluang untuk mengecas gajet mereka, tetapi kekal berhubung adalah penting, terutamanya jika kumpulan itu berada dalam keadaan kritikal. Berapa banyak yang boleh dihalang jika orang sentiasa mempunyai peranti komunikasi yang boleh dipercayai yang tidak bergantung pada "palam".
Sel bahan api hidrogen
Mungkin setiap pemilik kereta, melihat penunjuk jumlah petrol yang menghampiri sifar, telahmemikirkan betapa hebatnya jika kereta itu berlari di atas air. Tetapi kini atomnya telah menjadi perhatian saintis sebagai objek tenaga sebenar. Hakikatnya ialah zarah hidrogen - gas yang paling biasa di alam semesta - mengandungi sejumlah besar tenaga. Selain itu, enjin membakar gas ini dengan hampir tiada produk sampingan, yang bermakna kami mendapat bahan api yang sangat mesra alam.
Hidrogen didorong oleh beberapa modul ISS dan pengangkutan ulang-alik, tetapi di Bumi ia wujud terutamanya dalam bentuk sebatian seperti air. Pada tahun lapan puluhan di Rusia terdapat perkembangan pesawat menggunakan hidrogen sebagai bahan api, teknologi ini bahkan diamalkan, dan model eksperimen membuktikan keberkesanannya. Apabila hidrogen dipisahkan, ia bergerak ke sel bahan api khas, selepas itu elektrik boleh dijana secara langsung. Ini bukan tenaga masa depan, ini sudah menjadi realiti. Kereta serupa sudah pun dihasilkan dan dalam kumpulan yang agak besar. Honda, untuk menekankan fleksibiliti sumber tenaga dan kereta secara keseluruhan, menjalankan eksperimen yang menyebabkan kereta itu disambungkan ke rangkaian rumah elektrik, tetapi bukan untuk dicas semula. Sebuah kereta boleh menghidupkan rumah persendirian selama beberapa hari, atau memandu hampir lima ratus kilometer tanpa mengisi minyak.
Satu-satunya kelemahan sumber tenaga sedemikian pada masa ini ialah kos yang agak tinggi bagi kereta mesra alam sedemikian, dan, sudah tentu, bilangan stesen hidrogen yang agak kecil, tetapi banyak negara sudah merancang untuk membinanya. Contohnya, dalamJerman sudah mempunyai rancangan untuk memasang 100 stesen pengisian menjelang 2017.
Panas bumi
Mengubah tenaga haba kepada elektrik adalah intipati tenaga geoterma. Di sesetengah negara yang sukar untuk menggunakan industri lain, ia digunakan secara meluas. Sebagai contoh, di Filipina, 27% daripada semua tenaga elektrik berasal dari loji geoterma, manakala di Iceland angka ini adalah kira-kira 30%. Intipati kaedah pengeluaran tenaga ini agak mudah, mekanismenya serupa dengan enjin stim mudah. Sebelum dikatakan "tasik" magma, adalah perlu untuk menggerudi telaga di mana air dibekalkan. Apabila terkena magma panas, air serta-merta bertukar menjadi wap. Ia meningkat apabila ia memutarkan turbin mekanikal, dengan itu menjana elektrik.
Masa depan tenaga geoterma ialah mencari "simpanan" magma yang besar. Sebagai contoh, di Iceland yang disebutkan di atas, mereka berjaya: dalam sepersekian saat, magma panas mengubah semua air yang dipam menjadi wap pada suhu kira-kira 450 darjah Celsius, yang merupakan rekod mutlak. Stim bertekanan tinggi sebegini boleh meningkatkan kecekapan loji geoterma beberapa kali ganda, ia boleh menjadi pendorong kepada pembangunan tenaga geoterma di seluruh dunia, terutamanya di kawasan tepu dengan gunung berapi dan mata air terma.
Penggunaan sisa nuklear
Tenaga nuklear, pada satu masa, membuat percikan. Begitulah sehingga orang ramai menyedari bahaya industri initenaga. Kemalangan mungkin berlaku, tiada siapa yang kebal daripada kes sedemikian, tetapi ia sangat jarang berlaku, tetapi sisa radioaktif muncul secara berterusan dan sehingga baru-baru ini, saintis tidak dapat menyelesaikan masalah ini. Hakikatnya ialah rod uranium - "bahan api" tradisional loji kuasa nuklear, hanya boleh digunakan sebanyak 5%. Selepas menyelesaikan bahagian kecil ini, keseluruhan rod dihantar ke "tapak pelupusan sampah".
Sebelum ini, teknologi telah digunakan di mana rod direndam dalam air, yang melambatkan neutron, mengekalkan tindak balas yang stabil. Sekarang natrium cecair telah digunakan sebagai ganti air. Penggantian ini membolehkan bukan sahaja menggunakan keseluruhan isipadu uranium, tetapi juga memproses puluhan ribu tan sisa radioaktif.
Adalah penting untuk membersihkan planet ini daripada sisa nuklear, tetapi terdapat satu "tetapi" dalam teknologi itu sendiri. Uranium adalah sumber, dan rizabnya di Bumi adalah terhad. Jika seluruh planet ditukar secara eksklusif kepada tenaga yang diterima daripada loji kuasa nuklear (contohnya, di Amerika Syarikat, loji kuasa nuklear hanya menghasilkan 20% daripada semua tenaga elektrik yang digunakan), rizab uranium akan habis dengan cepat, dan ini sekali lagi akan membawa manusia. ke ambang krisis tenaga, jadi tenaga nuklear, walaupun dimodenkan, hanya langkah sementara.
Bahan api sayuran
Malah Henry Ford, setelah mencipta "Model T" beliau, menjangkakan bahawa ia akan menggunakan bahan api bio. Walau bagaimanapun, pada masa itu, medan minyak baru ditemui, dan keperluan untuk sumber tenaga alternatif hilang selama beberapa dekad, tetapi kinikembali lagi.
Sejak lima belas tahun yang lalu, penggunaan bahan api sayuran seperti etanol dan biodiesel telah meningkat beberapa kali ganda. Ia digunakan sebagai sumber tenaga bebas, dan sebagai bahan tambahan kepada petrol. Beberapa ketika dahulu, harapan telah disematkan pada budaya millet khas, yang dipanggil "canola". Ia sama sekali tidak sesuai untuk makanan manusia atau ternakan, tetapi ia mempunyai kandungan minyak yang tinggi. Daripada minyak ini mereka mula menghasilkan "biodiesel". Tetapi tanaman ini akan mengambil terlalu banyak ruang jika anda cuba menanamnya secukupnya untuk memacu sekurang-kurangnya sebahagian daripada planet ini.
Kini saintis bercakap tentang penggunaan alga. Kandungan minyak mereka adalah kira-kira 50%, yang akan menjadikannya sama mudah untuk mengekstrak minyak, dan sisa boleh diubah menjadi baja, berdasarkan alga baru yang akan ditanam. Idea ini dianggap menarik, tetapi daya majunya masih belum terbukti: penerbitan percubaan yang berjaya dalam bidang ini masih belum diterbitkan.
Fusion
Tenaga masa depan dunia, menurut saintis moden, adalah mustahil tanpa teknologi gabungan termonuklear. Ini merupakan pembangunan paling menjanjikan pada masa ini di mana berbilion dolar telah dilaburkan.
Loji kuasa nuklear menggunakan tenaga pembelahan. Ia berbahaya kerana terdapat ancaman tindak balas yang tidak terkawal yang akan memusnahkan reaktor dan membawa kepada pembebasan sejumlah besar bahan radioaktif: mungkin semua orang masih ingat tentang kemalangan di loji kuasa nuklear Chernobyl.
Dalam tindak balas gabungan yangSeperti namanya, tenaga yang dibebaskan semasa pelakuran atom digunakan. Akibatnya, tidak seperti pembelahan atom, tiada sisa radioaktif terhasil.
Masalah utama ialah hasil daripada pelakuran, bahan terbentuk yang mempunyai suhu tinggi sehingga boleh memusnahkan keseluruhan reaktor.
Tenaga masa depan ini adalah realiti. Dan fantasi tidak sesuai di sini, pada masa ini pembinaan reaktor telah pun bermula di Perancis. Beberapa bilion dolar telah dilaburkan dalam projek perintis yang dibiayai oleh banyak negara, yang, sebagai tambahan kepada EU, termasuk China dan Jepun, Amerika Syarikat, Rusia dan lain-lain. Pada mulanya, percubaan pertama telah dirancang untuk dilancarkan seawal 2016, tetapi pengiraan menunjukkan bahawa bajet adalah terlalu kecil (daripada 5 bilion, ia mengambil masa 19), dan pelancaran ditangguhkan selama 9 tahun lagi. Mungkin dalam beberapa tahun kita akan melihat apa yang mampu dilakukan oleh kuasa gabungan.
Cabaran masa kini dan peluang untuk masa depan
Bukan sahaja saintis, tetapi juga penulis fiksyen sains memberikan banyak idea untuk pelaksanaan teknologi masa depan dalam tenaga, tetapi semua orang bersetuju bahawa setakat ini tiada pilihan yang dicadangkan dapat memenuhi sepenuhnya semua keperluan tamadun kita. Sebagai contoh, jika semua kereta di Amerika Syarikat menggunakan biofuel, ladang kanola perlu meliputi kawasan yang sama dengan separuh keseluruhan negara, tanpa mengira hakikat bahawa tidak begitu banyak tanah yang sesuai untuk pertanian di Amerika Syarikat. Selain itu, setakat ini semua kaedah pengeluarantenaga alternatif - jalan raya. Mungkin setiap penduduk bandar biasa bersetuju bahawa adalah penting untuk menggunakan sumber yang mesra alam dan boleh diperbaharui, tetapi tidak apabila mereka diberitahu kos peralihan sedemikian pada masa ini. Para saintis masih mempunyai banyak kerja yang perlu dilakukan dalam bidang ini. Penemuan baharu, bahan baharu, idea baharu - semua ini akan membantu manusia berjaya menghadapi krisis sumber yang semakin menjulang. Masalah tenaga planet ini hanya boleh diselesaikan dengan langkah-langkah komprehensif. Di sesetengah kawasan, lebih mudah untuk menggunakan penjanaan kuasa angin, di suatu tempat - panel solar, dan sebagainya. Tetapi mungkin faktor utama adalah pengurangan penggunaan tenaga secara umum dan penciptaan teknologi penjimatan tenaga. Setiap orang mesti memahami bahawa dia bertanggungjawab untuk planet ini, dan masing-masing mesti bertanya kepada dirinya sendiri: "Apakah jenis tenaga yang saya pilih untuk masa depan?" Sebelum beralih kepada sumber lain, semua orang harus sedar bahawa ini benar-benar perlu. Hanya dengan pendekatan bersepadu akan dapat menyelesaikan masalah penggunaan tenaga.
