Енергія Майбутнього

У світі вже є пристрій, який заряджається людиною (Пристрій зарядки телефону від енергії дихання AIRE), але вчені працюють над тим, як отримати енергію від звичайного руху. Мова йде про мікроелектроніку, але потенціал великий, при цільовій аудиторії в мільярд людей. Сьогодні розробляється електроніка, споживає все менше енергії і одного разу можливо, ваш телефон буде заряджатися, бовтаючись в сумці, в кишені або в ваших руках і при водінням пальцем по екрану.

У національній лабораторії Лоуренса в Берклі вчені представили пристрій, віруси використовують для трансформації тиску в електрику. Це звучить неймовірно, але поки пояснити, як це працює неможливо. Так само є невеликі переносні системи пасивно виробляють енергію під час вашого руху. Звичайно, енергія людини не врятує від глобального потепління, але може зменшити тиск на довкілля будь-яка дрібниця.

Енергія хвиль та припливів. Приборкання всієї енергії руху океану могло б зарядити весь світ кілька разів, тому понад 100 компаній працюють над цим. Сьогодні через пріоритет на енергію сонця і вітру, приливну енергетику витіснили з перших рядів, але вона стає більш ефективною.

Рис. 3.3. Енергетичний проект «Устриця»

Наприклад, проект «Устриця» - це шарнірний клапан на дні океану, потужністю 2,4 МВт, який відкриваючи і закриваючи, качає воду на берег, де вона призводить в рух стандартну гідроелектричну турбіну (рис. 3.3). Одна така установка могла б забезпечити енергією цілий мікрорайон або пару великих багатоповерхівок, тобто, близько 2500 сімей.

Ще один приклад, крилоподібна турбіна «Термінатор», яку створив інженер з військово-повітряної академії США. Вона використовує принцип підйомної сили, а не гвинтове обертання, що теоретично дозволяє їй збирати 99% енергії хвиль, на відміну від 50%-ої ефективності нинішніх приливних станцій.

У місті Перт в Австралії, вперше встановили опріснювальні установки, які працюють від енергії хвиль. Вони забезпечують прісною водою 500 тис. жителів.

Водень. Водень, найпоширеніший елемент у всесвіті, містить в собі багато енергії, при тому, що двигун, який спалює чистий водень практично не виробляє викидів. Ось чому довгі роки NASA заправляла їм «Шатли» і деякі модулі «МКС».

Ми не заправляємо їм звичайні двигуни лише тому, що на нашій планеті він існує тільки у зв’язаній формі. Наприклад, вода, яку ми п’ємо. «Боїнг» протестував свої літаки на водні.

Після відділення водень можна закачати в мобільні паливні комірки і помістити їх на автомобілі для прямої генерації електрики. Такі автомобілі виробляються досить великими партіями.

«Хонда» планує підкреслити універсальність свого нового авто на паливних осередках підключивши його до електромережі будинку в Японії, але не для висмоктування електроенергії з мережі, як це роблять електромобілі суперники, а навпаки, для забезпечення енергією.

За запевненням «Хонди» одна така повністю заправлена машина здатна живити енергією цілий будинок протягом тижня або проїхати 480 км без дозаправки. Головна перешкода – відносно висока вартість таких машин і недолік таких заправок. Хоча в Каліфорнії таких планують побудувати 70, у Південній Кореї їхня скоро буде 43 і Німеччина націлена на сотню до 2017 року.

Термальна енергетика. В Ісландії, в рамках проекту глибокого буріння знайшли цілий скарб підземного сховища магми. Розпечена магма миттєво перетворила закачану воду в пару 450 С⁰, що стало рекордом. Цей пар високого тиску збільшив вироблення енергії в 10 разів. Вражаючий результат, який повинен привести до гігантського стрибка ефективності вироблення геотермальної енергії по всьому світу.

Ядерні відходи. Атомні електростанції являють собою традиційні ядерні реактори, які використовуються вже протягом десятиліття, відповідаючи за 20% споживаної енергії в США. Реактори побудовані за так званою «легководною» технологією. Вода оточує паливні стрижні, тим самим сповільнюючи нейтрони і підтримуючи стійку ядерну реакцію.

Але ця система вкрай неефективна. Лише 5% атомів урану в стрижнях використовується до кінця їх терміну служби. Весь невикористаний радіоактивний уран йде в скарбничку радіоактивних відходів.

Але тепер у нас є більш ефективна технологія швидких реакторів, де стрижні занурені не в воду, а в рідкий натрій. Завдяки цьому використовується 95% урану, замість не прийнятно низької ефективності 5%. Цей метод дозволить вирішити гігантську проблему позбавлення від 77000 т радіоактивних відходів, так як ці реактори можуть використовувати їх повторно.

З кожним днем виробництво і установка сонячних батарей стає все дешевше, що веде до їх широкому поширенню. Європа на чолі з Німеччиною, лідер перетворення енергії сонця в електрику. У звичайний сонячний день 2012 року Німеччина виробила стільки ж енергії від сонця, як від 20 АЕС, що достатньо для забезпечення половини країни.

Сьогодні Іспанія отримує 50% енергії з поновлюваних джерел, таких як сонце. Каліфорнійська пустеля батьківщина найбільшої у світі сонячної електростанції, чия потужність була збільшена на 500% раз з 2010 по 2014 роки.

Дослідники з національної лабораторії «Лос –Аламос» здійснили значний прорив у технології фотоелементів на квантових точках, що дозволить високоефективним сонячним панелям працювати і як прозоре скло (рис. 3.4.). Коли ця технологія подешевшає достатньо в найближчі пару років, щоб вийти на масовий ринок, будь освітлюване сонцем вікно можна перетворити в мініатюрну сонячну станцію.

Рис. 3.4. Сонячні панелі як прозоре скло

Вже сьогодні ми отримуємо достатню кількість енергії з вітру, але завдяки висячій вітряній турбіні на висоті 300-600 м над землею, де вітер сильнішмй і стійкіший ми могли б отримувати цю енергію набагато ефективніше (рис.3.5).

Рис. 3.5. Висяча вітряна турбіна

Схема проста. Прив'язаний до землі м’який кільцевий дирижабль з турбіною посередині, який буде виробляти енергію в два рази більше ніж стаціонарний вітряк такого ж розміру.

Рис. 3.6. Термоядерний синтез

На відміну від атомного розподілу ядерний синтез, не виробляє ні яких смертельних ядерних відходів, так як він зливає атоми разом, а не розщеплює їх. Отже, відсутня загроза некерованої реакції, здатної призвести до розплавлення активної області реактора. Однак, легше сказати, ніж зробити.

Один з лауреатів Нобелівської премії описав термоядерний синтез, як спробу засунути сонце в коробку. Ідея хороша, ось тільки ми не знаємо, як зробити коробку.

Це не зупиняє приватні компанії уряду від виділення мільярдів для дослідження технологій у вирішенні даних проблем. І якщо будуть подолані ці труднощі, то термоядерний синтез забезпечить світ практично невичерпною енергією.

Ось чому найбагатші уряду об'єдналися заради втілення неоднозначного проекту міжнародного експериментального термоядерного реактора «ІТЕР» розташованого у Франції. Цей проект для людства є дуже важливий.