Бүгүнкү күндө адамзат колдонгон ресурстар чектүү экендиги эч кимге жашыруун эмес, анын үстүнө аларды андан ары казып алуу жана пайдалануу энергетикага гана эмес, экологиялык кырсыкка да алып келиши мүмкүн. Адамзат салттуу түрдө пайдаланган ресурстар – көмүр, газ жана мунай – бир нече ондогон жылдардан кийин түгөнүп калат жана чараларды азыр, биздин доордо көрүш керек. Албетте, өткөн кылымдын биринчи жарымындагыдай, кайра эле кандайдыр бир бай кенди табабыз деп үмүттөнсөк болот, бирок окумуштуулар мындай ири кендер азыр жок экенине ишенишет. Бирок кандай болгон күндө да, жада калса жаңы кендердин ачылышы да сөзсүз түрдө кечиктирүүгө алып келет, альтернативдик энергияны өндүрүүнүн жолдорун табуу жана шамал, күн, геотермалдык энергия, суунун агымынын энергиясы жана башкалар сыяктуу кайра жаралуучу булактарга өтүү керек. бул үчүн энергияны үнөмдөөчү технологияларды өнүктүрүүнү улантуу зарыл.
Бул макалада биз заманбап илимпоздордун пикири боюнча келечектин энергиясы курула турган эң келечектүү идеяларды карап чыгабыз.
Күн станциялары
Энергияны колдонсо болобу деп көптөн бери ойлонушканжерде күн. Суу күндүн астында ысытылган, кийим жана карапа мешке жөнөтүлгөнгө чейин кургатылган, бирок бул ыкмаларды натыйжалуу деп айтууга болбойт. Күн энергиясын айландыруучу биринчи техникалык каражат 18-кылымда пайда болгон. Француз окумуштуусу Ж. Буффон 70 метрдей аралыктан ачык аба ырайында чоң ойгон күзгүнүн жардамы менен кургак даракты күйгүзүүгө жетишкен экспериментти көрсөткөн. Анын жердеши, атактуу окумуштуу А. Лавуазье күндүн энергиясын топтоо үчүн линзаларды колдонгон, ал эми Англияда эки бети томпок айнек жасашкан, ал күн нурларын фокустоо аркылуу бир нече мүнөттүн ичинде чоюнду эриткен.
Табият таануучулар күн энергиясын жерде колдонуу мүмкүн экенин далилдеген көптөгөн эксперименттерди жүргүзүштү. Бирок, күн энергиясын механикалык энергияга айландыра турган күн батареясы салыштырмалуу жакында, 1953-жылы пайда болгон. Аны АКШнын Улуттук аэрокосмостук агенттигинин окумуштуулары түзүшкөн. 1959-жылы күн батареясы биринчи жолу космостук спутникти жабдуу үчүн колдонулган.
Балким ошондо да мындай аккумуляторлор космосто алда канча эффективдүү экенин түшүнүп, окумуштуулар космостук күн станцияларын түзүү идеясына чыгышкан, анткени бир сааттын ичинде күн бүткүл адамзаттын энергиясындай көп энергияны иштеп чыгат. бир жылда керектебейт, анда эмне үчүн муну колдонбойт? Келечекте күндүн энергиясы кандай болот?
Бир жагынан, күн энергиясын пайдалануу идеалдуу вариант окшойт. Бирок, чоң космостук күн станциясынын баасы өтө жогору, андан тышкары, аны иштетүү кымбатка турат. Ошентипкосмоско жүк жеткирүүнүн жаңы технологиялары, ошондой эле жаңы материалдар киргизилген убакта, мындай долбоорду ишке ашыруу мүмкүн болот, бирок азыр биз планетанын бетинде салыштырмалуу кичинекей батареяларды гана колдоно алабыз. Бул да жакшы деп көп айтышат. Ооба, бул жеке үйдүн шартында мүмкүн, бирок чоң шаарларды энергия менен камсыздоо үчүн, ошого жараша же көп сандаган күн батареялары керек, же аларды эффективдүү кыла турган технология керек.
Бул жерде маселенин экономикалык жагы да бар: эгер ага бүтүндөй шаарды (же бүтүндөй бир өлкөнү) күн батареяларына айландыруу милдети тапшырылса, ар кандай бюджет чоң зыян тартат. Шаардын жашоочуларын кайра жабдуу үчүн кандайдыр бир сумманы төлөөгө милдеттендирүү мүмкүн болгондой сезилет, бирок бул учурда алар нааразы болушат, анткени адамдар мындай чыгымдарды жасоого даяр болсо, муну эчак эле жасашмак: ар бир адамдын күн батареясын сатып алуу мүмкүнчүлүгү бар.
Күн энергиясына байланыштуу дагы бир парадокс бар: өндүрүштүк чыгымдар. Күн энергиясын түздөн-түз электр энергиясына айландыруу эң эффективдүү нерсе эмес. Азырынча сууну жылытуу үчүн күндүн нурларын колдонуудан башка жакшы жол табыла элек, ал бууга айланып, өз кезегинде динамону айлантат. Бул учурда, энергия жоготуу минималдуу болуп саналат. Адамзат жер бетиндеги ресурстарды сактоо үчүн "жашыл" күн панелдерин жана күн станцияларын колдонууну каалайт, бирок мындай долбоор ошол эле ресурстардын эбегейсиз көлөмүн жана "жашыл эмес" энергияны талап кылат. Мисалы, Францияда жакында эки чарчы километр аянтты ээлеген күн электр станциясы курулган. Курулуштун баасы эксплуатациялык чыгымдарды эсепке албаганда 110 миллион еврого жакын болгон. Ушунун бардыгы менен мындай механизмдердин иштөө мөөнөтү болжол менен 25 жыл экенин эстен чыгарбоо керек.
Шамал
Шамал энергиясы да байыркы замандан бери эле адамдар тарабынан колдонулуп келет, эң жөнөкөй мисал парустук жана жел тегирмендери. Шамалдын тегирмендери бүгүнкү күндө да, айрыкча жээктеги сыяктуу тынымсыз шамал болгон аймактарда колдонулууда. Окумуштуулар шамалдын энергиясын конвертациялоо үчүн иштеп жаткан түзүлүштөрдү кантип модернизациялоо боюнча идеяларды тынымсыз алдыга коюп жатышат, алардын бири - жел турбиналары түрүндөгү шамал турбиналары. Тынымсыз айлануунун аркасында алар шамал катуу жана туруктуу болгон жерден бир нече жүз метр аралыкта абада «илип» алышкан. Бул стандарттык жел тегирмендерин колдонууга мүмкүн болбогон айыл аймактарын электрлештирүүгө жардам берер эле. Кошумчалай кетсек, мындай учкан турбиналар Интернет модулдары менен жабдылышы мүмкүн, бул адамдарга Дүйнөлүк Желеге кирүү мүмкүнчүлүгүн берет.
Толкундар жана толкундар
Күн жана шамал энергиясындагы бум акырындык менен өчүп баратат жана башка жаратылыш энергиясы изилдөөчүлөрдүн кызыгуусун жаратты. Эбб жана агымдарды пайдалануу дагы келечектүү болуп саналат. Азыртадан эле дүйнө жүзү боюнча жүзгө жакын компания бул маселе менен алектенет жана бул тоо-кен казып алуу ыкмасынын натыйжалуулугун далилдеген бир нече долбоорлор бар.электр энергиясы. Күн энергиясынан артыкчылыгы - бир энергияны экинчисине өткөрүүдө жоготуулар минималдуу: толкундун толкуну чоң турбинаны айландырат, ал электр энергиясын иштеп чыгат.
Project Oyster океандын түбүнө сууну жээкке алып келүүчү шарнирдик клапанды орнотуу идеясы, ошону менен жөнөкөй гидроэлектр турбинасын айландырат. Ушундай бир эле орнотуу кичинекей кичи районду электр энергиясы менен камсыздай алат.
Учурда Австралияда толкун толкундары ийгиликтүү колдонулууда: Перт шаарында энергиянын бул түрү менен иштеген тузсуздандыруучу станциялар орнотулган. Алардын иши жарым миллионго жакын адамды таза суу менен камсыз кылууга мумкундук берет. Бул энергия өндүрүү тармагында табигый энергия менен өнөр жайды да айкалыштырууга болот.
Толкундун энергиясын пайдалануу биз дарыялардагы ГЭСтерде көргөн технологиялардан бир аз башкачараак. Көп учурда ГЭСтер айлана-чөйрөгө зыян келтирет: чектеш аймактарды суу каптап, экосистема бузулат, бирок толкундар менен иштеген станциялар бул жагынан алда канча коопсуз.
Адам энергиясы
Биздин тизмедеги эң фантастикалык долбоорлордун бири тирүү адамдардын энергиясын пайдалануу деп атоого болот. Бул укмуштуудай, ал тургай, бир аз коркунучтуу угулат, бирок баары ушунчалык коркунучтуу эмес. Окумуштуулар кыймылдын механикалык энергиясын кантип колдонуу идеясын жогору баалашат. Бул долбоорлор аз энергия керектөө менен микроэлектроника жана нанотехнологиялар жөнүндө. Бул утопия сыяктуу угулат, бирок реалдуу өнүгүүлөр жок, бирок идея абданкызыктуу жана окумуштуулардын оюнан кетпейт. Макулмун, автоматтык орогучтуу сааттар сыяктуу сенсор манжа менен сүрүлүп, же планшет же телефон басканда баштыкка илинип тургандыктан кубаттала турган түзүлүштөр абдан ыңгайлуу болот. Ар кандай микроаппараттар менен толтурулган кийимдерди айтпаганда да, адамдын кыймылынын энергиясын электр энергиясына айландыра алган.
Мисалы, Берклиде, Лоуренстин лабораториясында окумуштуулар басым энергиясын электр энергиясына айландыруу үчүн вирустарды колдонуу идеясын ишке ашырууга аракет кылышкан. Кыймыл менен иштеген кичинекей механизмдер да бар, бирок азырынча мындай технология ишке киргизиле элек. Ооба, дуйнелук энергетикалык кризисти мындай жол менен чечууге болбойт: буткул заводду иштетуу учун канча адам «садакалоого» туура келет? Бирок айкалыштырып колдонулган чаралардын бири катары, теория абдан реалдуу.
Айрыкча мындай технологиялар жетүүгө кыйын жерлерде, полярдык станцияларда, тоолордо жана тайгада, гаджеттерин кубаттоого дайыма эле мүмкүнчүлүгү жок саякатчылар менен туристтерде натыйжалуу болот, бирок байланышта болуу маанилүү, өзгөчө, эгерде топ оор кырдаалга туш келсе. Адамдарда дайыма "штепсельге" көз каранды болбогон ишенимдүү байланыш түзмөгү болсо, анын алдын алса болот эле.
Суутек күйүүчү май клеткалары
Балким, ар бир унаа ээси нөлгө жакындап бараткан бензиндин көрсөткүчүн карап,машине сууда жүрсө кандай сонун болмок деген ой. Бирок азыр анын атомдору илимпоздордун назарына энергиянын чыныгы объектилери катары келди. Ааламдагы эң кеңири тараган газ - суутектин бөлүкчөлөрү абдан чоң энергияны камтыйт. Андан тышкары, кыймылдаткыч бул газды дээрлик эч кандай кошумча продуктулары жок күйгүзөт, демек биз экологиялык жактан таза күйүүчү май алабыз.
Суутек кээ бир ISS модулдары жана челноктор менен камсыз кылынат, бирок Жерде ал негизинен суу сыяктуу кошулмалар түрүндө бар. Сексенинчи жылдарда Россияда суутекти отун катары колдонгон учактарды иштеп чыгуулар болгон, ал тургай, бул технологиялар иш жүзүндө ишке ашырылган жана эксперименталдык моделдер алардын натыйжалуулугун далилдеген. Суутек бөлүнгөндө, ал атайын отун клеткасына өтөт, андан кийин түздөн-түз электр энергиясын өндүрүүгө болот. Бул келечектин энергиясы эмес, бул реалдуулук. Окшош унаалар азыртадан эле чыгарылып жатат жана кыйла чоң партияларда. Хонда энергия булагынын жана бүтүндөй машинанын ар тараптуулугун баса белгилөө үчүн эксперимент жүргүзгөн, анын натыйжасында машина электрдик үй тармагына туташкан, бирок кайра заряддоо үчүн эмес. Автоунаа жеке үйдү бир нече күн электр кубаты менен камсыздай алат же май куюусуз дээрлик беш жүз километрге жете алат.
Учурда мындай энергия булагынын бирден-бир кемчилиги – экологиялык жактан таза унаалардын салыштырмалуу кымбаттыгы жана, албетте, аз сандагы суутек станциялары, бирок көптөгөн өлкөлөр аларды курууну пландаштырып жатышат. Мисалы, вГерманияда 2017-жылга чейин 100 май куюучу станция орнотуу планы бар.
Жердин ысыгы
Жылуулук энергиясын электр энергиясына айландыруу геотермалдык энергиянын маңызы. Башка тармактарды колдонуу кыйын болгон кээ бир өлкөлөрдө ал кыйла кеңири колдонулат. Мисалы, Филиппинде бардык электр энергиясынын 27% геотермалдык станциялардан алынса, Исландияда бул көрсөткүч болжол менен 30% түзөт. Энергияны өндүрүүнүн бул ыкмасынын маңызы абдан жөнөкөй, механизми жөнөкөй буу кыймылдаткычына окшош. Магманын болжолдонгон "көлүнүн" алдында суу менен камсыздалган скважинаны бургулоо керек. Ысык магма менен тийгенде суу ошол замат бууга айланат. Ал механикалык турбинаны айланткан жерден көтөрүлүп, электр энергиясын өндүрөт.
Геотермалдык энергиянын келечеги - магманын чоң "дүкөндөрүн" табуу. Маселен, жогоруда айтылган Исландияда алар ийгиликке жетишти: ысык магма секунданын бир бөлүгүндө бардык сордурулган сууну болжол менен 450 градус Цельсий температурасында бууга айлантты, бул абсолюттук рекорд. Мындай жогорку басымдагы буу геотермалдык станциянын эффективдүүлүгүн бир нече эсеге жогорулата алат, ал бүткүл дүйнө боюнча геотермалдык энергетиканы өнүктүрүүгө түрткү болушу мүмкүн, өзгөчө жанар тоолорго жана термалдык булактарга каныккан аймактарда.
Ядролук калдыктарды колдонуу
Ядролук энергия бир убакта жаркыраган. Ошентип, адамдар бул тармактын коркунучун түшүнгөнчө болдуэнергия. Кырсыктар болушу мүмкүн, эч ким мындай учурлардан иммундук эмес, бирок алар өтө сейрек кездешет, бирок радиоактивдүү калдыктар туруктуу пайда болот жана акыркы убакка чейин окумуштуулар бул маселени чече алышкан эмес. Уран таякчалары - атомдук электр станцияларынын салттуу "отун" 5% гана колдонулушу мүмкүн. Бул кичинекей бөлүкчө иштеп чыккандан кийин, таяк толугу менен "полигонго" жөнөтүлөт.
Мурда таякчаларды сууга батырган технология колдонулган, ал нейтрондорду жайлатып, туруктуу реакцияны сактайт. Азыр суунун ордуна суюк натрий колдонула баштады. Мындай алмаштыруу урандын бардык көлөмүн колдонууга гана эмес, он миңдеген тонна радиоактивдүү калдыктарды кайра иштетүүгө мүмкүндүк берет.
Планетаны ядролук калдыктардан тазалоо маанилүү, бирок технологиянын өзүндө бир "бирок" бар. Уран бул ресурс, анын жер бетиндеги кору чектүү. Эгерде бүтүндөй планета атомдук электр станцияларынан алынган энергияга гана которулса (мисалы, Америка Кошмо Штаттарында атомдук электр станциялары бардык керектелген электр энергиясынын 20% гана өндүрөт), урандын запасы абдан тез түгөнүп калат жана бул кайрадан адамзатка алып келет. энергетикалык кризистин босогосуна чейин, ошондуктан өзөктүк энергия, модернизацияланган болсо да, убактылуу гана чара.
Өсүмдүк отун
Ал тургай Генри Форд өзүнүн "Т моделин" жараткандан кийин, ал биоотун менен иштей турганын күткөн. Бирок, ошол учурда жаңы мунай кендери ачылып, альтернативдик энергия булактарына болгон муктаждык бир нече ондогон жылдар бою жоголуп кеткен, бирок азыркайра кайра.
Акыркы он беш жылдын ичинде этанол жана биодизель сыяктуу өсүмдүк отундарын пайдалануу бир нече эсе өстү. Алар энергиянын көз карандысыз булагы катары жана бензинге кошумча катары колдонулат. Бир нече убакыт мурун, "канола" деп аталган өзгөчө таруу маданиятына үмүт артылган. Ал адамдын же малдын тамак-ашына таптакыр жараксыз, бирок майлуулугу жогору. Бул майдан алар «биодизель» чыгара башташты. Бирок бул түшүм планетанын жок дегенде бир бөлүгүн күйгүзүү үчүн жетиштүү өстүрүүгө аракет кылсаңыз, өтө көп орун ээлейт.
Азыр окумуштуулар балырларды колдонуу жөнүндө айтып жатышат. Алардын мунай курамы болжол менен 50%ды түзөт, бул мунай чыгарууну жеңилдетет жана калдыктарды жер семирткичтерге айландырууга болот, анын негизинде жаңы балырлар өстүрүлөт. Идея кызыктуу деп эсептелинет, бирок анын жашоого жөндөмдүүлүгү али далилдене элек: бул жаатта ийгиликтүү эксперименттердин жарыяланышы али басыла элек.
Fusion
Дүйнөнүн келечектеги энергиясы, азыркы окумуштуулардын пикири боюнча, термоядролук синтез технологияларысыз мүмкүн эмес. Бул учурда миллиарддаган долларлар инвестицияланып жаткан эң келечектүү өнүгүү.
Атомдук электр станциялары бөлүнүү энергиясын колдонот. Бул кооптуу, анткени реакторду талкалап, эбегейсиз көлөмдөгү радиоактивдүү заттардын чыгышына алып келе турган көзөмөлсүз реакция коркунучу бар: балким, Чернобыль атомдук электр станциясындагы авария бардыгынын эсиндедир.
Фюциондук реакциялардаАты айтып тургандай, атомдордун биригүү учурунда бөлүнүп чыккан энергия колдонулат. Натыйжада, атомдук бөлүнүүдөн айырмаланып, радиоактивдүү калдыктар пайда болбойт.
Негизги көйгөй - синтездин натыйжасында бүт реакторду жок кыла ала турган ушунчалык жогорку температурадагы заттын пайда болушу.
Келечектин бул энергиясы чындык. Ал эми фантазиялар бул жерде орунсуз, учурда Францияда реактордун курулушу башталган. Пилоттук долбоорго Евробиримдиктен тышкары Кытай жана Япония, АКШ, Россия жана башка мамлекеттер тарабынан каржыланган бир нече миллиард доллар инвестицияланган. Алгач биринчи эксперименттерди 2016-жылы эле ишке киргизүү пландаштырылган, бирок эсептөөлөр бюджет өтө аз экенин көрсөттү (5 миллиарддын ордуна 19 доллар керектелет), ал эми ишке киргизүү дагы 9 жылга жылдырылды. Балким, бир нече жылдан кийин биз синтез күчү эмнеге жөндөмдүү экенин көрөбүз.
Азыркы учурдун чакырыктары жана келечек үчүн мүмкүнчүлүктөр
Окумуштуулар гана эмес, фантаст жазуучулар да энергетикада келечектеги технологияны ишке ашыруу боюнча көптөгөн идеяларды беришет, бирок азырынча сунушталган варианттардын бири дагы биздин цивилизациянын бардык муктаждыктарын толук канааттандыра албайт дегенге бардыгы макул. Мисалы, Кошмо Штаттардагы бардык унаалар биоотун менен иштесе, канола талаалары штаттарда айыл чарбага ылайыктуу жер анчалык көп болбогонуна карабастан, бүт өлкөнүн жарымына барабар аянтты камтышы керек. Анын үстүнө, буга чейин өндүрүштүн бардык ыкмаларыальтернативдик энергия - жолдор. Балким, ар бир карапайым шаар тургуну экологиялык жактан таза, кайра жаралуучу ресурстарды пайдалануу маанилүү экенине макул болсо керек, бирок алар учурда мындай өткөөлдүн баасын айтканда эмес. Окумуштуулардын бул жа-гында али да коп иштери турат. Жаңы ачылыштар, жаңы материалдар, жаңы идеялар - мунун баары адамзатка келе жаткан ресурстук кризистен ийгиликтүү чыгууга жардам берет. Планетанын энергетика проблемасын комплекстуу чаралар менен гана чечууге болот. Кээ бир аймактарда шамалдан электр энергиясын өндүрүү, бир жерде - күн батареяларын жана башкаларды колдонуу ыңгайлуу. Бирок, балким, негизги фактор жалпысынан энергия керектөөнү кыскартуу жана энергияны үнөмдөөчү технологияларды түзүү болот. Ар бир адам өзүнүн планетасы үчүн жооптуу экенин түшүнүшү керек жана ар бир адам өзүнө суроо бериши керек: "Мен келечек үчүн кандай энергияны тандайм?" Башка ресурстарга өтүүдөн мурун, ар бир адам бул чындап зарыл экенин түшүнүшү керек. Комплекстүү мамиле менен гана энергияны керектөө маселесин чечүүгө болот.
