Bugün insanlığın kullandığı kaynakların sınırlı olduğu bir sır değil, ayrıca bunların daha fazla çıkarılması ve kullanılması sadece enerjiye değil, aynı zamanda çevre felaketine de yol açabilir. İnsanlığın geleneksel olarak kullandığı kaynaklar - kömür, gaz ve petrol - birkaç on yıl içinde tükenecek ve şimdi, zamanımızda önlemler alınmalıdır. Tabii ki, tıpkı geçen yüzyılın ilk yarısında olduğu gibi, yine zengin bir yatak bulacağımızı umabiliriz, ancak bilim adamları artık bu kadar büyük yatakların bulunmadığından eminler. Ancak her durumda, yeni yatakların keşfi bile yalnızca kaçınılmaz olanı geciktirecektir, alternatif enerji üretmenin ve rüzgar, güneş, jeotermal enerji, su akış enerjisi ve diğerleri gibi yenilenebilir kaynaklara geçmenin yollarını bulmak ve bununla birlikte gereklidir. bunun için enerji tasarrufu sağlayan teknolojiler geliştirmeye devam etmek gerekiyor.
Bu makalede, modern bilim adamlarının görüşüne göre, geleceğin enerjisinin üzerine inşa edileceği fikirlerin en umut verici olanlarından bazılarını ele alacağız.
Güneş istasyonları
İnsanlar uzun zamandır enerji kullanmanın mümkün olup olmadığını merak ediyorgüneş yeryüzünde. Fırına gönderilmeden önce su güneşte ısıtılır, elbiseler ve çanak çömlekler kurutulur, ancak bu yöntemlerin etkili olduğu söylenemez. Güneş enerjisini dönüştüren ilk teknik araçlar 18. yüzyılda ortaya çıktı. Fransız bilim adamı J. Buffon, yaklaşık 70 metre mesafeden açık havada büyük bir içbükey ayna yardımıyla kuru bir ağacı tutuşturmayı başardığı bir deney gösterdi. Vatandaşı, ünlü bilim adamı A. Lavoisier, güneşin enerjisini yoğunlaştırmak için lensler kullandı ve İngiltere'de güneş ışınlarını odaklayarak dökme demiri sadece birkaç dakika içinde eriten bikonveks camı yarattılar.
Doğa bilimciler, güneş enerjisinin dünya üzerinde kullanımının mümkün olduğunu kanıtlayan birçok deney yaptılar. Ancak güneş enerjisini mekanik enerjiye çevirecek bir güneş pili nispeten yakın zamanda 1953 yılında ortaya çıktı. ABD Ulusal Havacılık ve Uzay Ajansı'ndan bilim adamları tarafından oluşturuldu. Daha 1959'da, bir uzay uydusunu donatmak için ilk kez bir güneş pili kullanıldı.
Belki de o zaman bile, bu tür pillerin uzayda çok daha verimli olduğunu fark eden bilim adamları, uzay güneş istasyonları oluşturma fikrini ortaya attılar, çünkü bir saat içinde güneş tüm insanlık kadar enerji üretiyor. bir yılda tüketmiyor, öyleyse neden bunu kullanmıyorsunuz? Geleceğin güneş enerjisi ne olacak?
Bir yandan güneş enerjisi kullanımı ideal bir seçenek gibi görünüyor. Bununla birlikte, devasa bir uzay güneş enerjisi istasyonunun maliyeti çok yüksektir ve ayrıca işletmesi pahalı olacaktır. Böylemalların uzaya ulaştırılması için yeni teknolojilerin yanı sıra yeni malzemelerin tanıtılacağı zaman, böyle bir projenin uygulanması mümkün olacak, ancak şimdilik gezegenin yüzeyinde yalnızca nispeten küçük piller kullanabiliyoruz. Birçoğu bunun da iyi olduğunu söyleyecektir. Evet, müstakil ev şartlarında mümkün ama büyük şehirlerin enerji temini için buna göre ya çok güneş panellerine ihtiyaç var ya da onları daha verimli hale getirecek bir teknoloji.
Konunun ekonomik yönü de burada var: Tüm bir şehri (veya tüm ülkeyi) güneş panellerine dönüştürme görevi kendisine emanet edilirse, herhangi bir bütçe büyük ölçüde zarar görür. Şehir sakinlerini yeniden ekipman için bir miktar para ödemeye zorlamak mümkün görünüyor, ancak bu durumda mutsuz olacaklar, çünkü insanlar bu tür masrafları yapmaya hazır olsaydı, bunu uzun zaman önce kendileri yapmış olurdu: herkesin güneş pili alma şansı var.
Güneş enerjisiyle ilgili başka bir paradoks daha var: üretim maliyetleri. Güneş enerjisini doğrudan elektriğe dönüştürmek en verimli şey değil. Şimdiye kadar, suyu ısıtmak için güneş ışınlarını kullanmaktan daha iyi bir yol bulunamadı, bu da buhara dönüşerek bir dinamoyu döndürüyor. Bu durumda, enerji kaybı minimumdur. İnsanlık, dünyadaki kaynakları korumak için "yeşil" güneş panelleri ve güneş istasyonlarını kullanmak istiyor, ancak böyle bir proje, büyük miktarda aynı kaynağı ve "yeşil olmayan" enerjiyi gerektirecek. Örneğin, Fransa'da yakın zamanda yaklaşık iki kilometrekarelik bir alanı kapsayan bir güneş enerjisi santrali inşa edildi. İnşaat maliyeti, işletme maliyetleri hariç yaklaşık 110 milyon avro idi. Bütün bunlarla birlikte, bu tür mekanizmaların hizmet ömrünün yaklaşık 25 yıl olduğu akılda tutulmalıdır.
Rüzgar
Rüzgar enerjisi de antik çağlardan beri insanlar tarafından kullanılmaktadır, en basit örneği yelken ve yel değirmenleridir. Yel değirmenleri, özellikle sahil gibi sürekli rüzgarlı bölgelerde günümüzde hala kullanılmaktadır. Bilim adamları, rüzgar enerjisini dönüştürmek için mevcut cihazların nasıl modernize edileceğine dair sürekli fikirler ortaya koyuyorlar, bunlardan biri yükselen türbinler şeklinde rüzgar türbinleri. Sabit dönüş nedeniyle, rüzgarın kuvvetli ve sabit olduğu yerden birkaç yüz metre mesafede havada "asılabilir". Bu, standart yel değirmenlerinin kullanımının mümkün olmadığı kırsal alanların elektrifikasyonuna yardımcı olacaktır. Ek olarak, bu tür yükselen türbinler, insanlara World Wide Web'e erişim sağlayacak İnternet modülleri ile donatılabilir.
Gelgitler ve dalgalar
Güneş ve rüzgar enerjisindeki patlama giderek azalıyor ve diğer doğal enerjiler araştırmacıların ilgisini çekti. Gelgitlerin ve akışların kullanılması daha umut vericidir. Zaten, dünya çapında yaklaşık yüz şirket bu sorunla uğraşıyor ve bu madencilik yönteminin etkinliğini kanıtlamış birkaç proje var.elektrik. Güneş enerjisine göre avantajı, bir enerjinin diğerine aktarılması sırasında kayıpların minimum olmasıdır: gelgit dalgası, elektrik üreten devasa bir türbini döndürür.
Project Oyster, okyanusun dibine suyu kıyıya getirecek menteşeli bir vana yerleştirme ve böylece basit bir hidroelektrik türbini döndürme fikridir. Sadece böyle bir kurulum küçük bir mikro bölgeye elektrik sağlayabilir.
Avustralya'da zaten gelgit dalgaları başarıyla kullanılıyor: Perth şehrinde bu tür enerjiyle çalışan tuzdan arındırma tesisleri kuruldu. Çalışmaları, yaklaşık yarım milyon kişiye tatlı su sağlanmasına izin veriyor. Doğal enerji ve sanayi de bu enerji üretim endüstrisinde birleştirilebilir.
Gelgit enerjisinin kullanımı, nehir hidroelektrik santrallerinde görmeye alıştığımız teknolojilerden biraz farklıdır. Genellikle hidroelektrik santralleri çevreye zarar verir: komşu bölgeler sular altında kalır, ekosistem tahrip olur, ancak gelgit dalgaları üzerinde çalışan istasyonlar bu konuda çok daha güvenlidir.
İnsan Enerjisi
Listemizdeki en fantastik projelerden biri de yaşayan insanların enerjisini kullanmak denilebilir. Kulağa çarpıcı ve hatta biraz ürkütücü geliyor, ama her şey o kadar korkutucu değil. Bilim adamları, hareketin mekanik enerjisinin nasıl kullanılacağı fikrini besler. Bu projeler, düşük güç tüketimine sahip mikroelektronik ve nanoteknolojilerle ilgilidir. Bir ütopya gibi görünse de, gerçek bir gelişme yok, ancak fikir çokilginç ve bilim adamlarının aklından çıkmıyor. Katılıyorum, otomatik sarmalı saatler gibi, sensörün bir parmakla kaydırılması veya bir tabletin veya telefonun yürürken bir çantada sallanması gerçeğinden şarj edilecek cihazlar çok uygun olacaktır. Çeşitli mikro cihazlarla doldurulmuş, insan hareketinin enerjisini elektriğe dönüştürebilen giysilerden bahsetmiyorum bile.
Örneğin, Berkeley'de, Lawrence'ın laboratuvarında bilim adamları, basınç enerjisini elektriğe dönüştürmek için virüsleri kullanma fikrini gerçekleştirmeye çalıştılar. Hareketle çalışan küçük mekanizmalar da var, ancak şu ana kadar böyle bir teknoloji kullanıma sunulmadı. Evet, küresel enerji krizi bu şekilde ele alınamaz: Tüm tesisin çalışması için kaç kişinin "satış yapması" gerekecek? Ancak kombinasyon halinde kullanılan ölçülerden biri olarak teori oldukça uygulanabilir.
Özellikle bu tür teknolojiler, ulaşılması zor yerlerde, kutup istasyonlarında, dağlarda ve taygada, cihazlarını her zaman şarj etme fırsatı bulamayan gezginler ve turistler arasında etkili olacaktır, ancak iletişimde kalmak özellikle grup kritik bir duruma girdiyse önemlidir. İnsanlar her zaman "fiş"e bağlı olmayan güvenilir bir iletişim cihazına sahip olsaydı ne kadar önlenebilirdi.
Hidrojen yakıt hücreleri
Belki de sıfıra yaklaşan benzin miktarının göstergesine bakan her araç sahibi,Araba su üzerinde çalışsaydı ne kadar harika olurdu düşüncesi. Ama şimdi atomları, gerçek enerji nesneleri olarak bilim adamlarının dikkatini çekti. Gerçek şu ki, evrendeki en yaygın gaz olan hidrojen parçacıkları çok büyük miktarda enerji içerir. Ayrıca, motor bu gazı neredeyse hiç yan ürün olmadan yakar, bu da çok çevre dostu bir yakıt elde ettiğimiz anlamına gelir.
Hidrojen, bazı ISS modülleri ve mekikleri tarafından beslenir, ancak Dünya'da esas olarak su gibi bileşikler şeklinde bulunur. Seksenlerde Rusya'da hidrojeni yakıt olarak kullanan uçak geliştirmeleri vardı, bu teknolojiler uygulamaya kondu ve deneysel modeller etkinliğini kanıtladı. Hidrojen ayrıştırıldığında, özel bir yakıt hücresine geçer ve bundan sonra doğrudan elektrik üretilebilir. Bu geleceğin enerjisi değil, bu zaten bir gerçek. Benzer arabalar zaten üretiliyor ve oldukça büyük partiler halinde. Honda, enerji kaynağının ve bir bütün olarak otomobilin çok yönlülüğünü vurgulamak için, otomobilin elektrikli ev ağına bağlandığı, ancak yeniden şarj olması için olmadığı bir deney yaptı. Bir araba, özel bir eve birkaç gün boyunca güç sağlayabilir veya yakıt doldurmadan neredeyse beş yüz kilometre gidebilir.
Şu anda böyle bir enerji kaynağının tek dezavantajı, bu tür çevre dostu arabaların nispeten yüksek maliyeti ve tabii ki oldukça az sayıda hidrojen istasyonu, ancak birçok ülke zaten onları inşa etmeyi planlıyor. örneğin,Almanya'nın zaten 2017 yılına kadar 100 benzin istasyonu kurma planı var.
Dünyanın ısısı
Termal enerjiyi elektriğe dönüştürmek jeotermal enerjinin özüdür. Diğer endüstrileri kullanmanın zor olduğu bazı ülkelerde oldukça yaygın olarak kullanılmaktadır. Örneğin Filipinler'de tüm elektriğin %27'si jeotermal santrallerden gelirken İzlanda'da bu rakam yaklaşık %30'dur. Bu enerji üretim yönteminin özü oldukça basittir, mekanizma basit bir buhar motoruna benzer. Magmanın iddia edilen "gölünden" önce, içinden suyun sağlandığı bir kuyu açmak gerekir. Sıcak magma ile temas ettiğinde su anında buhara dönüşür. Mekanik bir türbini döndürdüğü yerde yükselir, böylece elektrik üretir.
Jeotermal enerjinin geleceği, büyük magma "depoları" bulmaktır. Örneğin, yukarıda bahsedilen İzlanda'da başarılı oldular: Saniyenin çok küçük bir bölümünde, sıcak magma pompalanan tüm suyu yaklaşık 450 santigrat derece sıcaklıkta buhara dönüştürdü, bu mutlak bir rekor. Bu tür yüksek basınçlı buhar, bir jeotermal santralin verimliliğini birkaç kat artırabilir, özellikle volkanlar ve kaplıcalarla dolu bölgelerde, dünya çapında jeotermal enerjinin gelişimi için bir itici güç olabilir.
Nükleer atık kullanımı
Nükleer enerji, bir zamanlar bir sıçrama yaptı. İnsanlar bu endüstrinin tehlikesini fark edene kadar öyleydi.enerji. Kazalar mümkündür, hiç kimse bu tür durumlardan bağışık değildir, ancak bunlar çok nadirdir, ancak radyoaktif atıklar sürekli olarak ortaya çıkar ve yakın zamana kadar bilim adamları bu sorunu çözemediler. Gerçek şu ki, nükleer santrallerin geleneksel "yakıtı" olan uranyum çubuklar sadece %5 oranında kullanılabilir. Bu küçük parça üzerinde çalıştıktan sonra, çubuğun tamamı "çöp sahasına" gönderilir.
Daha önce, çubukların suya daldırıldığı, nötronları yavaşlatan ve sabit bir reaksiyon sağlayan bir teknoloji kullanılıyordu. Artık su yerine sıvı sodyum kullanılmıştır. Bu değişim, yalnızca tüm uranyum hacminin kullanılmasına değil, aynı zamanda on binlerce ton radyoaktif atık işlenmesine de olanak tanır.
Gezegeni nükleer atıklardan kurtarmak önemlidir, ancak teknolojinin kendisinde bir "ama" vardır. Uranyum bir kaynaktır ve Dünya'daki rezervleri sınırlıdır. Tüm gezegen yalnızca nükleer santrallerden alınan enerjiye çevrilirse (örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'nde nükleer santraller tüketilen tüm elektriğin sadece %20'sini üretir), uranyum rezervleri oldukça hızlı bir şekilde tükenecek ve bu yine insanlığa öncülük edecektir. bir enerji krizinin eşiğine, yani nükleer enerji, modernize edilmiş olsa da, yalnızca geçici bir önlemdir.
Sebze yakıtı
Henry Ford bile kendi "Model T"sini yarattı, bunun şimdiden biyoyakıtlarla çalışacağını umuyordu. Bununla birlikte, o zaman, yeni petrol sahaları keşfedildi ve alternatif enerji kaynaklarına olan ihtiyaç birkaç on yıl boyunca ortadan kalktı, ancak şimditekrar geri.
Son on beş yılda etanol ve biyodizel gibi bitkisel yakıtların kullanımı birkaç kat arttı. Bağımsız enerji kaynakları olarak ve benzine katkı maddesi olarak kullanılırlar. Bir süre önce umutlar "kanola" adı verilen özel bir darı kültürüne bağlanmıştı. İnsan veya hayvan yemi için kesinlikle uygun değildir, ancak yüksek yağ içeriğine sahiptir. Bu yağdan "biyodizel" üretmeye başladılar. Ancak, gezegenin en azından bir kısmını beslemeye yetecek kadar yetiştirmeye çalışırsanız, bu mahsul çok fazla yer kaplayacaktır.
Artık bilim adamları yosun kullanımından bahsediyorlar. Yağ içeriği yaklaşık %50'dir, bu da yağı çıkarmayı aynı derecede kolaylaştıracaktır ve atıklar, yeni alglerin yetiştirileceği esasa göre gübrelere dönüştürülebilir. Fikir ilginç kabul edilir, ancak uygulanabilirliği henüz kanıtlanmamıştır: Bu alanda başarılı deneylerin yayınlanması henüz yayınlanmamıştır.
Füzyon
Modern bilim adamlarına göre dünyanın gelecekteki enerjisi, termonükleer füzyon teknolojileri olmadan imkansız. Bu şu anda milyarlarca dolarlık yatırımın yapıldığı en umut verici gelişme.
Nükleer enerji santralleri fisyon enerjisi kullanır. Tehlikelidir, çünkü reaktörü yok edecek ve büyük miktarda radyoaktif maddenin salınmasına yol açacak kontrolsüz bir reaksiyon tehdidi vardır: Belki herkes Çernobil nükleer santralindeki kazayı hatırlar.
Füzyon reaksiyonlarındaAdından da anlaşılacağı gibi, atomların füzyonu sırasında açığa çıkan enerji kullanılır. Sonuç olarak, atomik fisyonun aksine hiçbir radyoaktif atık üretilmez.
Asıl sorun, füzyon sonucunda tüm reaktörü yok edebilecek kadar yüksek sıcaklığa sahip bir maddenin oluşmasıdır.
Geleceğin bu enerjisi bir gerçektir. Ve fanteziler burada uygun değil, şu anda reaktörün inşaatı Fransa'da başladı. AB'ye ek olarak Çin ve Japonya, ABD, Rusya ve diğerlerini içeren birçok ülke tarafından finanse edilen bir pilot projeye birkaç milyar dolar yatırım yapıldı. Başlangıçta, ilk deneylerin 2016 gibi erken bir tarihte başlatılması planlandı, ancak hesaplamalar bütçenin çok küçük olduğunu gösterdi (5 milyar yerine 19 aldı) ve lansman 9 yıl daha ertelendi. Belki birkaç yıl içinde füzyon gücünün neler yapabileceğini göreceğiz.
Bugünün zorlukları ve gelecek için fırsatlar
Yalnızca bilim adamları değil, bilim kurgu yazarları da geleceğin teknolojisinin enerjide uygulanması için birçok fikir veriyor, ancak şimdiye kadar önerilen seçeneklerden hiçbirinin medeniyetimizin tüm ihtiyaçlarını tam olarak karşılayamayacağı konusunda herkes hemfikir. Örneğin, Amerika Birleşik Devletleri'ndeki tüm arabalar biyoyakıtlarla çalışıyorsa, Amerika Birleşik Devletleri'nde tarıma uygun çok fazla arazi olmamasına rağmen, kanola tarlalarının tüm ülkenin yarısına eşit bir alanı kaplaması gerekecekti. Ayrıca, şimdiye kadarki tüm üretim yöntemleri alternatif enerji - yollar. Belki de her sıradan şehir sakini, çevre dostu, yenilenebilir kaynakların kullanılmasının önemli olduğu konusunda hemfikirdir, ancak şu anda böyle bir geçişin maliyeti kendilerine söylendiğinde değil. Bilim adamlarının bu alanda daha yapacak çok işi var. Yeni keşifler, yeni malzemeler, yeni fikirler - tüm bunlar insanlığın baş gösteren kaynak kriziyle başarılı bir şekilde başa çıkmasına yardımcı olacak. Gezegenin enerji sorunu ancak kapsamlı önlemlerle çözülebilir. Bazı bölgelerde, rüzgar enerjisi üretimi, bir yerde - güneş panelleri vb. Kullanmak daha uygundur. Ama belki de ana faktör, genel olarak enerji tüketiminin az altılması ve enerji tasarrufu sağlayan teknolojilerin yaratılması olacaktır. Her insan gezegenden sorumlu olduğunu anlamalı ve her biri kendine şu soruyu sormalıdır: "Gelecek için ne tür bir enerji seçiyorum?" Diğer kaynaklara geçmeden önce herkes bunun gerçekten gerekli olduğunu anlamalıdır. Enerji tüketimi sorununu çözmek ancak entegre bir yaklaşımla mümkün olacaktır.
