10 источников энергии будущего

Представляем вам список из десяти самых многообещающих источников энергии будущего.

Энергетика будущего – неоднозначное понятие. Эта область активно развивается в разных направлениях. Некоторые из них находятся на стадии лабораторных испытаний, некоторые уже применяются на практике.

10. Космические солнечные станции

Каждый час земля получает столько солнечной энергии, больше, чем земляне ее используют за целый год. Один из способов использование этой энергии, создание гигантских солнечных ферм, которые будут собирать часть высокоинтенсивного и бесперебойного солнечного излучения.

Огромные зеркала будут отражать солнечные лучи на коллектора меньшего размера. Затем эта энергия будет передаваться на землю с помощью микроволновых или лазерных пучков.

Одна из причин, почему этот проект находится на стадии идеи – это его огромная стоимость. Тем не менее, он может стать реальностью не в столь отдаленное время из-за развития гелеотехнологий и уменьшения стоимости вывоза грузов в космос.

9. Энергия человека

У нас уже есть устройство заряжаемое человеком, но ученые работают над тем, как получить энергию от обычного движения. Речь идет о микроэлектронике, но потенциал велик, при целевой аудитории в миллиард людей. Сегодня разрабатывается электроника, потребляющая все меньше энергии и однажды возможно, ваш телефон будет заряжаться, болтаясь в сумке, в кармане или в ваших руках и при вождением пальцем по экрану.

В национальной лаборатории Лоуренса в Беркли ученые представили устройство, использующие вирусы для трансформации давления в электричество. Это звучит потрясающе, но пока объяснить, как это работает невозможно. Так же есть небольшие переносные системы пассивно производящие энергию во время вашего движения. Энергия человека не спасет от глобального потепления, но может спасти любая мелочь.

8. Энергия волн и приливов

Обуздание всей энергии движения океана могло зарядить весь мир несколько раз, поэтому более 100 компаний работают над этим. Из-за упора на энергию солнца и ветра, приливную энергетику вытеснили из первых рядов, но она становится более эффективной.

Например, проект «Устрица» — это шарнирный клапан на дне океана, мощностью 2,4 МВт, которые открывая и закрывая, качают воду на берег, где она приводит в движение стандартную гидроэлектрическую турбину. Одна такая установка могла бы обеспечить энергией целый микрорайон или пару больших многоэтажек, то есть, около 2500 семей.

Еще один пример, крыловидная турбина «Терминатор», которую создал инженер из военно-воздушной академии США. Она использует принцип подъемной силы, а не винтовое вращение, что теоретически позволяет ей собирать 99% энергии волн, в отличии от 50%-й эффективности нынешних приливных станций.

В городе Перт в Австралии, впервые установили опреснительные установки, которые работают от энергии волн. Они обеспечивают пресной водой 500 тыс. жителей.

7. Водород (топливные ячейки)

Водород, самый распространенный элемент во вселенной, содержит в себе много энергии, притом, что двигатель, сжигающий чистый водород практически не производит выбросов. Вот почему долгие годы NASA заправляла им «Шаттлы» и некоторые модули «МКС».

Мы не заправляем им обычные двигатели лишь потому, что на нашей планете он существует только в связанной форме. Например, вода, которую мы пьем. Россия в 80-х переделала пассажирский самолет так, чтобы он работал на водороде, а «Боинг» протестировал свои самолеты на нем же.

После отделения водород можно закачать в мобильные топливные ячейки и поместить их на автомобили для прямой генерации электричества. Такие автомобили сейчас производятся довольно большими партиями.

«Хонда» планирует подчеркнуть универсальность своего нового авто на топливных ячейках подключив его к электросети дома в Японии, но не для высасывания электроэнергии из сети, как это делают электромобили соперники, а наоборот, для обеспечения энергией.

По заверению «Хонды» одна такая полностью заправленная машина способна питать энергией целый дом в течение недели или проехать 480 км без дозаправки. Главное препятствие – относительно высокая стоимость таких машин и недостаток таких заправок. Хотя в Калифорнии таких построить планируют 70, в Южной Корее их скоро будет 43 и Германия нацелена на сотню к 2017 году.

6. Энергия тепла подземных лавовых потоков

Способ превращения в энергию тепла, которое поднимается из расплавленных глубин земли, другими словами геотермальная энергетика, используется для нужд миллионов домов по всему миру. Она составляет 27% произведенной энергии Филиппин и 30% Исландии.

В последней, в рамках проекта глубокого бурения нашли целый клад подземного хранилища магмы. Раскаленная магма мгновенно превратила закаченную воду в пар, который 450 град. С, что стало рекордом. Этот пар высокого давления увеличил выработку энергии в 10 раз. Поразительный результат, который должен привести к гигантскому скачку эффективности выработки геотермальной энергии по всему миру.

5. Ядерные отходы

Атомные электростанции представляют собой традиционные ядерные реакторы, которые используются уже на протяжения десятилетия, отвечая за 20% потребляемой энергии в США. Реакторы построены по так называемой «легководной» технологии. Вода окружает топливные стержни, тем самым замедляя нейтроны и поддерживая устойчивую ядерную реакцию.

Но эта система крайне не эффективна. Лишь 5% атомов урана в стержнях используется к концу их срока службы. Весь неиспользуемый радиоактивный уран идет в копилку радиоактивных отходов.

Но теперь у нас есть более эффективная технология быстрых реакторов, где стержни погружены не в воду, а в жидкий натрий. Благодаря этому используется 95% урана, вместо не приемлемо низкой эффективности 5%. Этот метод позволит решить гигантскую проблему избавления от 77000 т радиоактивных отходов, так как эти реакторы могут использовать их повторно.
 

4. Оконные солнечные батареи

С каждым днем производство и установка солнечных батарей становится все дешевле, что ведет к их широкому распространению. Европа во главе с Германией, лидер по преобразованию энергии солнца в электричество. В обычный солнечный день 2012 г Германия выработала столько же энергии от солнца, как от 20 АЭС, что достаточно для обеспечения половины страны.

Сегодня Испания получает 50% энергии из возобновляемых источников, таких как солнце. Калифорнийская пустыня родина крупнейшей в мире солнечной электростанции, чья мощность была увеличена на 500% раз с 2010 по 2014 годы.

Исследователи из национальной лаборатории «Лос- Аламос» совершили значительный прорыв в технологии фотоэлементов на квантовых точках, что позволит высокоэффективным солнечным панелям работать и как прозрачное стекло. Когда эта технология подешевеет достаточно в ближайшие пару лет, чтобы выйти на массовый рынок, любое освещаемое солнцем окно можно превратить в миниатюрную солнечную станцию.

3. Биотопливо (водоросли)

С 2002 до 2013 года производство биотоплива выросло более чем на 500%, так как этанол и биодизель растительного происхождения стали основными заместителями или добавками к автомобильному топливу. На самом деле, когда Генри Форд создавал свою «Модель Т», он рассчитывал, что она будет работать на этаноле.

Однако повсеместное открытие месторождений дешевой нефти сделало именно ее самым дешевым источником энергии. Сегодня биотопливо отвоевывает свои позиции. Единственным недостатком является то, что первое поколения биотоплива использует те же земли и ресурсы, которые раньше использовалось для выращивания еды, что повышает цены на нее и вызывает много проблем в развивающемся мире.

Если мы хотим заменить нефть более чистым горючим необходимо произвести некоторые изменения. Тут выходит на сцену просо прутивидное, которое плодородное, не съедобное, растет везде как сорняки. Тем не менее, если бы мы захотели на него перевести все автомобили, им пришлось бы засеять всю территории США и России вместе взятые. То есть, это не вариант.

Это приводит нас к третьему поколению биотоплив – водорослям, которые могут заменить нефть раз и навсегда. Природная масличность водорослей более 50%, что гарантирует легкое извлечение и обработку масла. Остатки растения можно превратить в электричество в природный газ или удобрения, чтобы вырастить еще больше водорослей без химикатов.

2. Парящие ветряки

Уже сегодня мы получаем достаточное количество энергии из ветра, но парящие, благодаря висящей ветряной турбине на высоте 300-600 м над землей, где ветер сильнее и устойчивее мы могли бы получать эту энергию гораздо эффективней. Схема проста. Привязанный к земле мягкий кольцевой дирижабль с турбиной посередине, который будет производить энергии в два раза больше чем стационарная ветряк такого же размера.

Ему нипочем ветра более 1600 км/ч и его можно оснастить дополнительными модулями, типа вай фай, которые могут обеспечить доступами в интернет в те части мира, где он еще отсутствует. Парящая турбина была создана для того, чтобы обеспечить возобновляемой энергией ветра сельские области планеты, где строительство традиционных ветряков невозможно.

1. Термоядерный синтез

В отличие от атомного деления ядерный синтез, не производит ни каких смертельных ядерных отходов, так как он сливает атомы вместе, а не расщепляет их. Следовательно, отсутствует угроза неуправляемой реакции, способной привести к расплавлению активной области реактора. Однако, легче сказать, чем сделать.

Один из лауреатов Нобелевской премии описал термоядерный синтез, как попытку засунуть солнце в коробку. Идея хороша, вот только мы не знаем, как сделать коробку. Дело в том, что при реакции синтеза, образуется настолько горячее и неустойчивое вещество, что оно может повредить создавший его реактор.

Это тем не менее останавливает частные компании правительства от выделения миллиардов для исследования технологий и решения данных проблем. И если будут преодолены эти трудности, то термоядерный синтез обеспечит мир практически неисчерпаемой энергией.

Вот почему богатейшие правительства объединились ради воплощения неоднозначного проекта международного экспериментального термоядерного реактора «ИТЭР» расположенного во Франции. Когда в последний раз Европа, Россия, Китай, США работали над чем-то. Вот насколько важен этот проект для человечества.

Предыдущая статья

КЭА