Hech kimga sir emaski, bugungi kunda insoniyat foydalanayotgan resurslar cheksizdir, bundan tashqari, ularni keyinchalik qazib olish va foydalanish nafaqat energiya, balki ekologik halokatga ham olib kelishi mumkin. Insoniyat tomonidan an'anaviy ravishda foydalaniladigan resurslar - ko'mir, gaz va neft bir necha o'n yilliklar ichida tugaydi va choralarni hozirdan, bizning zamonamizda ko'rish kerak. Albatta, o‘tgan asrning birinchi yarmida bo‘lgani kabi, yana qandaydir boy konni topamiz, deb umid qilishimiz mumkin, ammo olimlar bunday yirik konlar endi yo‘qligiga aminlar. Lekin har qanday holatda ham, hatto yangi konlarning ochilishi ham muqarrar narsani kechiktiradi, muqobil energiya ishlab chiqarish va shamol, quyosh, geotermal energiya, suv oqimi energiyasi va boshqalar kabi qayta tiklanadigan manbalarga o'tish yo'llarini topish kerak. Buning uchun energiya tejovchi texnologiyalarni rivojlantirishni davom ettirish zarur.
Ushbu maqolada biz zamonaviy olimlarning fikriga ko'ra, kelajak energiyasi quriladigan eng istiqbolli g'oyalarni ko'rib chiqamiz.
Quyosh stantsiyalari
Odamlar uzoq vaqtdan beri energiyadan foydalanish mumkinmi yoki yo'qmi, deb o'ylashganer yuzidagi quyosh. Suv quyosh ostida isitiladi, kiyim-kechak va kulol pechga yuborilgunga qadar quritilgan, ammo bu usullarni samarali deb atash mumkin emas. Quyosh energiyasini aylantiruvchi birinchi texnik vositalar 18-asrda paydo bo'lgan. Fransuz olimi J. Buffon taxminan 70 metr masofadan ochiq havoda katta botiq oyna yordamida quruq daraxtni yoqishga muvaffaq boʻlgan tajriba koʻrsatdi. Uning vatandoshi, mashhur olim A. Lavuazye quyosh energiyasini to‘plash uchun linzalardan foydalangan, Angliyada esa ikki qavariq oynani yaratgan, bu oyna quyosh nurlarini diqqat bilan qaratib, bir necha daqiqada cho‘yanni eritib yuborgan.
Tabiatshunoslar Yerda quyosh energiyasidan foydalanish mumkinligini isbotlagan koʻplab tajribalar oʻtkazdilar. Biroq, quyosh energiyasini mexanik energiyaga aylantiradigan quyosh batareyasi nisbatan yaqinda, 1953 yilda paydo bo'ldi. U AQSh Milliy aerokosmik agentligi olimlari tomonidan yaratilgan. 1959 yilda allaqachon quyosh batareyasi kosmik sun'iy yo'ldoshni jihozlash uchun ishlatilgan.
Balki oʻshanda ham bunday akkumulyatorlar kosmosda ancha samaraliroq ekanligini tushunib, olimlar kosmik quyosh stansiyalarini yaratish gʻoyasini ilgari surgandir, chunki bir soat ichida quyosh butun insoniyat kabi koʻp energiya ishlab chiqaradi. bir yil ichida iste'mol qilmaydi, shuning uchun nega buni ishlatmaslik kerak? Kelajakdagi quyosh energiyasi qanday bo'ladi?
Bir tomondan, quyosh energiyasidan foydalanish ideal variantga oʻxshaydi. Biroq, ulkan kosmik quyosh stantsiyasining narxi juda yuqori va bundan tashqari, uni ishlatish qimmatga tushadi. Shunday qilibkosmosga yuklarni etkazib berishning yangi texnologiyalari, shuningdek, yangi materiallar joriy etilganda, bunday loyihani amalga oshirish mumkin bo'ladi, ammo hozircha biz faqat sayyora yuzasida nisbatan kichik batareyalardan foydalanishimiz mumkin. Ko'pchilik buni yaxshi deb aytishadi. Ha, bu xususiy uy sharoitida mumkin, ammo yirik shaharlarni energiya bilan ta'minlash uchun, shunga ko'ra, yoki ko'p quyosh panellari kerak, yoki ularni yanada samaraliroq qiladigan texnologiya.
Bu yerda masalaning iqtisodiy tomoni ham bor: agar unga butun shaharni (yoki butun mamlakatni) quyosh panellariga aylantirish vazifasi ishonib topshirilsa, har qanday byudjet katta zarar koʻradi. Aftidan, shahar aholisini qayta jihozlash uchun ma'lum miqdorlarni to'lashga majburlash mumkin, ammo bu holda ular norozi bo'lishadi, chunki agar odamlar bunday xarajatlarga tayyor bo'lsalar, buni allaqachon o'zlari qilgan bo'lar edi: Har bir inson quyosh batareyasini sotib olish imkoniyatiga ega.
Quyosh energiyasi bilan bog'liq yana bir paradoks mavjud: ishlab chiqarish xarajatlari. Quyosh energiyasini to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasiga aylantirish eng samarali narsa emas. Hozirgacha quyosh nurlaridan suvni isitish uchun ishlatishdan ko'ra yaxshiroq yo'l topilmadi, u bug'ga aylanib, o'z navbatida dinamoni aylantiradi. Bunday holda, energiya yo'qotilishi minimaldir. Insoniyat er yuzidagi resurslarni tejash uchun "yashil" quyosh panellari va quyosh stansiyalaridan foydalanishni xohlaydi, ammo bunday loyiha katta miqdordagi bir xil resurslarni va "yashil bo'lmagan" energiyani talab qiladi. Masalan, Fransiyada yaqinda ikki kvadrat kilometr maydonni egallagan quyosh elektr stansiyasi qurildi. Qurilish qiymati operatsion xarajatlarni hisobga olmaganda, taxminan 110 million yevroni tashkil etdi. Bularning barchasi bilan shuni yodda tutish kerakki, bunday mexanizmlarning xizmat qilish muddati taxminan 25 yilni tashkil qiladi.
Shamol
Shamol energiyasidan ham odamlar qadim zamonlardan beri foydalanib kelgan, eng oddiy misol yelkanli va shamol tegirmonlaridir. Shamol tegirmonlari bugungi kunda ham, ayniqsa doimiy shamollar bo'lgan joylarda, masalan, qirg'oqlarda qo'llaniladi. Olimlar doimiy ravishda shamol energiyasini konvertatsiya qilish uchun mavjud qurilmalarni modernizatsiya qilish bo'yicha g'oyalarni ilgari surmoqda, ulardan biri ko'tarilgan turbinalar ko'rinishidagi shamol turbinalari. Doimiy aylanish tufayli ular shamol kuchli va doimiy bo'lgan erdan bir necha yuz metr masofada havoda "osilib" qolishi mumkin edi. Bu standart shamol tegirmonlaridan foydalanish mumkin bo'lmagan qishloq joylarini elektrlashtirishga yordam beradi. Bundan tashqari, bunday yuqori turbinalar Internet modullari bilan jihozlanishi mumkin, bu esa odamlarga World Wide Web tarmog'iga kirishni ta'minlaydi.
Toʻlqinlar va toʻlqinlar
Quyosh va shamol energiyasidagi bum asta-sekin susayib bormoqda va boshqa tabiiy energiya tadqiqotchilarning qiziqishini uyg'otdi. Ko'proq istiqbolli - ebbs va oqimlardan foydalanish. Allaqachon butun dunyo bo'ylab yuzga yaqin kompaniya bu masala bilan shug'ullanadi va bu kon usulining samaradorligini isbotlagan bir nechta loyihalar mavjud.elektr energiyasi. Quyosh energiyasidan afzalligi shundaki, bir energiyani boshqasiga o'tkazishda yo'qotishlar minimaldir: to'lqin to'lqini elektr energiyasini ishlab chiqaradigan ulkan turbinani aylantiradi.
Oyster loyihasi okean tubiga suvni qirg'oqqa olib keladigan va shu bilan oddiy gidroelektr turbinani aylantiradigan ilmoqli valfni o'rnatish g'oyasidir. Bittagina bunday o'rnatish kichik mikrorayonni elektr energiyasi bilan ta'minlashi mumkin.
Allaqachon Avstraliyada toʻlqin toʻlqinlaridan muvaffaqiyatli foydalanilmoqda: Pert shahrida ushbu turdagi energiyada ishlaydigan tuzsizlantirish zavodlari oʻrnatilgan. Ularning ishi yarim millionga yaqin aholini toza suv bilan ta'minlash imkonini beradi. Ushbu energiya ishlab chiqarish sanoatida tabiiy energiya va sanoat ham birlashtirilishi mumkin.
Toʻlqinlar energiyasidan foydalanish biz daryo GESlarida koʻrgan texnologiyalardan biroz farq qiladi. Ko'pincha gidroelektrostansiyalar atrof-muhitga zarar etkazadi: qo'shni hududlar suv ostida qoladi, ekotizim vayron bo'ladi, ammo suv toshqini bilan ishlaydigan stansiyalar bu borada ancha xavfsizroq.
Inson energiyasi
Bizning ro'yxatimizdagi eng ajoyib loyihalardan birini tirik odamlarning energiyasidan foydalanish deb atash mumkin. Bu ajoyib va hatto biroz qo'rqinchli ko'rinadi, lekin hamma narsa juda qo'rqinchli emas. Olimlar harakatning mexanik energiyasidan qanday foydalanish g'oyasini qadrlashadi. Ushbu loyihalar kam quvvat sarflaydigan mikroelektronika va nanotexnologiyalar haqida. Bu utopiya kabi ko'rinsa-da, hech qanday real o'zgarishlar yo'q, lekin g'oya judaqiziqarli va olimlarning ongini tark etmaydi. Qabul qilaman, avtomatik o'rashli soatlar kabi sensorni barmoq bilan surish yoki planshet yoki telefon yurish paytida shunchaki sumkada osilganligi sababli zaryadlanadigan qurilmalar juda qulay bo'ladi. Turli xil mikroqurilmalar bilan to'ldirilgan kiyimlar haqida gapirmasa ham bo'ladi, ular inson harakati energiyasini elektrga aylantira oladi.
Masalan, Berklidagi Lourens laboratoriyasida olimlar bosim energiyasini elektrga aylantirish uchun viruslardan foydalanish gʻoyasini amalga oshirishga harakat qilishdi. Harakat bilan ishlaydigan kichik mexanizmlar ham mavjud, ammo hozirgacha bunday texnologiya oqimga kiritilmagan. Ha, global energetika inqirozini bu yo‘l bilan hal qilib bo‘lmaydi: butun zavod ishlashi uchun qancha odam “sotiq” qilishi kerak? Ammo birgalikda qo'llaniladigan chora-tadbirlardan biri sifatida, nazariya juda hayotiy.
Ayniqsa, bunday texnologiyalar yetib borish qiyin boʻlgan joylarda, qutb stantsiyalarida, togʻlar va taygalarda, har doim ham oʻz gadjetlarini zaryad qilish imkoniga ega boʻlmagan sayohatchilar va sayyohlar orasida samarali boʻladi, lekin aloqada boʻlish zarur. muhim, ayniqsa guruh tanqidiy vaziyatga tushib qolgan bo'lsa. Agar odamlar doimo "vilka" ga bog'liq bo'lmagan ishonchli aloqa qurilmasiga ega bo'lsa, qanchalik oldini olish mumkin edi.
Vodorod yonilgʻi xujayralari
Ehtimol, har bir avtomobil egasi nolga yaqinlashayotgan benzin miqdori ko'rsatkichiga qarab,Agar mashina suv ustida ishlasa, qanchalik ajoyib bo'lardi, degan fikr. Ammo endi uning atomlari haqiqiy energiya ob'ektlari sifatida olimlar e'tiboriga tushdi. Gap shundaki, vodorod zarralari - koinotdagi eng keng tarqalgan gaz - juda katta miqdordagi energiyani o'z ichiga oladi. Bundan tashqari, dvigatel bu gazni deyarli hech qanday yon mahsulotsiz yoqadi, ya'ni biz juda ekologik toza yoqilg'iga ega bo'lamiz.
Vodorod ba'zi ISS modullari va kemalari tomonidan quvvatlanadi, lekin Yerda u asosan suv kabi birikmalar shaklida mavjud. Saksoninchi yillarda Rossiyada vodorodni yoqilg'i sifatida ishlatadigan samolyotlar ishlab chiqildi, bu texnologiyalar hatto amaliyotga tatbiq etildi va eksperimental modellar ularning samaradorligini isbotladi. Vodorod ajratilganda, u maxsus yonilg'i xujayrasiga o'tadi, shundan so'ng to'g'ridan-to'g'ri elektr energiyasi ishlab chiqarilishi mumkin. Bu kelajak energiyasi emas, bu allaqachon haqiqat. Shunga o'xshash mashinalar allaqachon ishlab chiqarilmoqda va juda katta partiyalarda. Honda, energiya manbai va umuman avtomobilning ko'p qirraliligini ta'kidlash uchun tajriba o'tkazdi, buning natijasida mashina zaryadlash uchun emas, balki uy elektr tarmog'iga ulangan. Avtomobil xususiy uyni bir necha kun davomida quvvat bilan ta'minlay oladi yoki yonilg'i quymasdan deyarli besh yuz kilometr yura oladi.
Hozirgi vaqtda bunday energiya manbasining yagona kamchiliklari - bunday ekologik toza avtomobillarning nisbatan yuqori narxi va, albatta, vodorod stantsiyalarining soni juda oz, ammo ko'plab mamlakatlar allaqachon ularni qurishni rejalashtirmoqda. Masalan, inGermaniya allaqachon 2017-yilgacha 100 ta yoqilg‘i quyish shoxobchasini o‘rnatishni rejalashtirgan.
Yerning issiqligi
Issiqlik energiyasini elektr energiyasiga aylantirish geotermal energiyaning mohiyatidir. Boshqa tarmoqlardan foydalanish qiyin bo'lgan ba'zi mamlakatlarda u juda keng qo'llaniladi. Misol uchun, Filippinda barcha elektr energiyasining 27% geotermal stansiyalardan olinadi, Islandiyada bu ko'rsatkich taxminan 30% ni tashkil qiladi. Energiya ishlab chiqarishning ushbu usulining mohiyati juda oddiy, mexanizmi oddiy bug 'dvigateliga o'xshaydi. Magmaning taxmin qilingan "ko'li" dan oldin, suv etkazib beriladigan quduqni burg'ulash kerak. Issiq magma bilan aloqa qilganda, suv darhol bug'ga aylanadi. U mexanik turbinani aylantirgan joyda ko'tarilib, elektr energiyasi ishlab chiqaradi.
Geotermal energiyaning kelajagi magmaning yirik "do'konlarini" topishdir. Misol uchun, yuqorida tilga olingan Islandiyada ular muvaffaqiyatga erishdilar: bir soniya ichida issiq magma barcha pompalanadigan suvni taxminan 450 daraja Selsiy haroratda bug'ga aylantirdi, bu mutlaq rekorddir. Bunday yuqori bosimli bug 'geotermal stansiyaning samaradorligini bir necha barobar oshirishi mumkin, u butun dunyo bo'ylab, ayniqsa vulqonlar va termal buloqlar bilan to'yingan hududlarda geotermal energiya rivojlanishi uchun turtki bo'lishi mumkin.
Yadro chiqindilaridan foydalanish
Atom energiyasi bir vaqtning o'zida shov-shuvga sabab bo'ldi. Odamlar bu sanoatning xavfliligini tushunmaguncha shunday bo'ldienergiya. Baxtsiz hodisalar mumkin, hech kim bunday holatlardan himoyalanmaydi, lekin ular juda kam uchraydi, ammo radioaktiv chiqindilar doimiy ravishda paydo bo'ladi va yaqin vaqtgacha olimlar bu muammoni hal qila olmadilar. Gap shundaki, uran tayoqchalari - atom elektr stantsiyalarining an'anaviy "yoqilg'i" dan faqat 5% foydalanish mumkin. Ushbu kichik qismni ishlab chiqqandan so'ng, butun novda "poligonga" yuboriladi.
Ilgari novdalar suvga botiriladigan texnologiyadan foydalanilgan, bu esa neytronlarni sekinlashtiradi va barqaror reaksiyani saqlaydi. Endi suv o'rniga suyuq natriy ishlatilgan. Bunday almashtirish nafaqat uranning butun hajmidan foydalanish, balki o'n minglab tonna radioaktiv chiqindilarni qayta ishlash imkonini beradi.
Sayyoramizni yadroviy chiqindilardan tozalash muhim, ammo texnologiyaning o'zida bitta "lekin" bor. Uran - bu resurs va uning Yerdagi zahiralari cheksizdir. Agar butun sayyora faqat atom elektr stantsiyalaridan olinadigan energiyaga o'tkazilsa (masalan, Qo'shma Shtatlarda atom elektr stantsiyalari iste'mol qilinadigan elektr energiyasining atigi 20 foizini ishlab chiqaradi), uran zahiralari juda tez tugaydi va bu yana insoniyatga olib keladi. energetika inqirozi ostonasida, shuning uchun atom energiyasi, garchi modernizatsiya qilingan bo'lsa ham, faqat vaqtinchalik chora.
O'simlik yoqilg'isi
Hatto Genri Ford o'zining "T Modelini" yaratgandan so'ng, u allaqachon bioyoqilg'ida ishlashini kutgan. Biroq, o'sha paytda yangi neft konlari ochildi va muqobil energiya manbalariga bo'lgan ehtiyoj bir necha o'n yillar davomida yo'qoldi, ammo hoziryana qaytib.
Oxirgi oʻn besh yil ichida etanol va biodizel kabi oʻsimlik yoqilgʻilaridan foydalanish bir necha barobar oshdi. Ular mustaqil energiya manbalari va benzinga qo'shimchalar sifatida ishlatiladi. Bir muncha vaqt oldin, "kanola" deb nomlangan maxsus tariq madaniyatiga umid bog'langan. U inson yoki chorva uchun oziq-ovqat uchun mutlaqo yaroqsiz, ammo uning tarkibida yog' miqdori yuqori. Ushbu moydan ular "biodizel" ishlab chiqarishni boshladilar. Ammo agar siz uni sayyoramizning hech bo‘lmaganda bir qismini yoqilg‘i bilan ta’minlash uchun yetarli miqdorda yetishtirishga harakat qilsangiz, bu hosil juda ko‘p joy egallaydi.
Endi olimlar yosunlardan foydalanish haqida gapirishmoqda. Ularning yog 'miqdori taxminan 50% ni tashkil qiladi, bu yog'ni olishni osonlashtiradi va chiqindilarni o'g'itlarga aylantirish mumkin, buning asosida yangi suv o'tlari etishtiriladi. G‘oya qiziqarli deb hisoblanadi, lekin uning hayotiyligi hali isbotlanmagan: bu sohadagi muvaffaqiyatli tajribalar nashri hali chop etilmagan.
Fusion
Zamonaviy olimlarning fikricha, dunyoning kelajak energiyasini termoyadroviy sintez texnologiyalarisiz amalga oshirish mumkin emas. Bu hozirda milliardlab dollar sarmoya yotqizilayotgan eng istiqbolli ishlanma.
Atom elektr stansiyalari parchalanish energiyasidan foydalanadi. Bu xavfli, chunki reaktorni vayron qiluvchi va juda ko'p miqdordagi radioaktiv moddalarning ajralib chiqishiga olib keladigan nazoratsiz reaktsiya xavfi mavjud: ehtimol hamma Chernobil AESdagi avariyani eslaydi.
Foydalanish reaksiyalaridaNomidan ko'rinib turibdiki, atomlarning sintezi paytida ajralib chiqadigan energiya ishlatiladi. Natijada, atom parchalanishidan farqli o'laroq, radioaktiv chiqindilar hosil bo'lmaydi.
Asosiy muammo shundaki, termoyadroviy natijasida shunday yuqori haroratga ega boʻlgan modda hosil boʻladiki, u butun reaktorni yoʻq qilishi mumkin.
Bu kelajak energiyasi haqiqatdir. Va bu erda fantaziyalar o'rinsiz, hozirda Frantsiyada reaktor qurilishi boshlangan. Ko'pgina mamlakatlar tomonidan moliyalashtirilgan pilot loyihaga bir necha milliard dollar sarmoya kiritildi, ular orasida Evropa Ittifoqiga qo'shimcha ravishda Xitoy va Yaponiya, AQSh, Rossiya va boshqalar kiradi. Dastlab, birinchi tajribalarni 2016-yildayoq boshlash rejalashtirilgan edi, biroq hisob-kitoblarga ko‘ra, byudjet juda kam (5 milliard o‘rniga 19 ta kerak bo‘ldi) va ishga tushirish yana 9 yilga qoldirildi. Balki bir necha yil ichida biz termoyadroviy quvvat nimalarga qodirligini ko'ramiz.
Hozirgi qiyinchiliklar va kelajak uchun imkoniyatlar
Nafaqat olimlar, balki fantast yozuvchilar ham kelajak texnologiyasini energetikaga tatbiq etish boʻyicha koʻplab gʻoyalarni berishadi, lekin hozircha taklif qilingan variantlardan hech biri bizning tsivilizatsiyamizning barcha ehtiyojlarini toʻliq qondira olmasligiga hamma rozi. Misol uchun, agar Qo'shma Shtatlardagi barcha avtomobillar bioyoqilg'ida ishlasa, shtatlarda qishloq xo'jaligi uchun yaroqli erlar unchalik ko'p emasligidan qat'i nazar, kanola dalalari butun mamlakatning yarmiga teng maydonni egallashi kerak edi. Bundan tashqari, hozirgacha barcha ishlab chiqarish usullarimuqobil energiya - yo'llar. Ehtimol, har bir oddiy shahar aholisi ekologik toza, qayta tiklanadigan resurslardan foydalanish muhimligiga rozi bo'ladi, ammo hozirgi vaqtda bunday o'tishning narxi aytilmaganda. Bu sohada hali olimlarning qiladigan ishlari ko‘p. Yangi kashfiyotlar, yangi materiallar, yangi g'oyalar - bularning barchasi insoniyatga yaqinlashib kelayotgan resurs inqirozini muvaffaqiyatli engishga yordam beradi. Sayyoramizning energiya muammosini faqat kompleks chora-tadbirlar bilan hal qilish mumkin. Ba'zi hududlarda shamol energiyasini ishlab chiqarish, bir joyda - quyosh panellari va boshqalardan foydalanish qulayroqdir. Lekin, ehtimol, asosiy omil, umuman olganda, energiya sarfini kamaytirish va energiya tejovchi texnologiyalarni yaratish bo'ladi. Har bir inson sayyora uchun mas'ul ekanini tushunishi kerak va har bir kishi o'ziga savol berishi kerak: "Men kelajak uchun qanday energiyani tanlayman?" Boshqa manbalarga o'tishdan oldin, hamma bu haqiqatan ham zarur ekanligini tushunishi kerak. Faqat kompleks yondashuv bilan energiya iste'moli muammosini hal qilish mumkin bo'ladi.
