Energi Masa Depan: realitas dan fantasi. sumber energi alternatif

Bukan rahasia bagi siapa pun bahwa sumber daya yang digunakan oleh umat manusia terbatas, terlebih lagi, ekstraksi dan penggunaannya lebih lanjut dapat menyebabkan tidak hanya energi, tetapi juga pada bencana ekologi. Secara tradisional digunakan oleh sumber daya manusia - batubara, gas dan minyak - akan berakhir setelah beberapa dekade, dan tindakan perlu diambil sekarang, saat ini. Tentu saja, kita dapat berharap bahwa kita akan menemukan lagi beberapa deposit kaya, sama seperti pada paruh pertama abad yang lalu, namun para ilmuwan yakin bahwa simpanan besar tersebut sudah tidak ada lagi. Namun, bagaimanapun, penemuan deposit baru hanya akan menunda hal yang tak terelakkan, perlu menemukan cara untuk menghasilkan energi alternatif, dan beralih ke sumber daya terbarukan seperti angin, matahari, energi panas bumi, aliran air dan lainnya, dan pada saat bersamaan, pengembangan teknologi hemat energi.

Pada artikel ini, kita akan melihat beberapa gagasan paling menjanjikan, menurut pendapat ilmuwan modern, di mana energi masa depan akan dibangun.

Stasiun surya

Orang sudah lama memikirkan apakah mungkin menggunakan energi matahari di bumi. Di bawah sinar matahari, air dipanaskan, pakaian dan tembikar dikeringkan sebelum dikirim ke oven, namun metode ini tidak dapat disebut efektif. Cara teknis pertama, mengubah energi matahari, muncul di abad ke-18. Ilmuwan Prancis J. Buffon menunjukkan pengalaman di mana ia berhasil menyalakan pohon kering dari jarak sekitar 70 meter dengan menggunakan cermin cekung besar dalam cuaca cerah. Rekan senegaranya, ilmuwan terkenal A. Lavoisier, menggunakan lensa untuk memusatkan energi matahari, dan di Inggris menciptakan kaca biconvex, yang, memusatkan sinar matahari, melelehkan besi tuang hanya dalam beberapa menit.

Naturalis telah melakukan banyak percobaan yang telah membuktikan bahwa penggunaan energi matahari di bumi adalah mungkin. Namun, baterai surya, yang akan mengubah energi matahari menjadi mekanik, muncul relatif baru-baru ini, pada tahun 1953. Ini diciptakan oleh ilmuwan dari National Aerospace Agency of Amerika Serikat. Sudah pada tahun 1959, baterai surya pertama kali digunakan untuk melengkapi satelit.

Mungkin saat itu, menyadari bahwa di tempat baterai semacam itu jauh lebih efektif, para ilmuwan mengemukakan gagasan untuk menciptakan stasiun surya angkasa, karena dalam satu jam matahari menghasilkan energi sebanyak yang tidak dikonsumsi manusia setiap satu tahun, jadi mengapa tidak menggunakannya? Seperti apa energi matahari masa depan?

Di satu sisi, nampaknya penggunaan energi matahari merupakan pilihan ideal. Namun, biaya sebuah stasiun surya luar angkasa sangat tinggi, dan selain itu akan mahal dalam pengoperasiannya. Seiring waktu, ketika teknologi baru untuk pengiriman kargo ke luar angkasa, dan juga materi baru, akan diperkenalkan, pelaksanaan proyek semacam itu akan dimungkinkan, namun sejauh ini kita hanya dapat menggunakan baterai yang relatif kecil di permukaan planet ini. Banyak yang akan mengatakan bahwa ini juga tidak buruk. Ya, mungkin saja di rumah pribadi, tapi untuk pasokan listrik kota-kota besar, masing-masing, banyak sel surya atau teknologi yang akan membuat mereka lebih efisien.

Sisi ekonomi dari masalah ini juga hadir: anggaran apapun akan sangat menderita jika dipercayakan dengan tugas mentransfer seluruh kota (atau keseluruhan negara) ke baterai surya. Tampaknya ada kemungkinan untuk mewajibkan penduduk kota untuk membayar sejumlah uang untuk peralatan ulang, namun dalam kasus itu mereka akan merasa tidak puas, karena jika orang-orang siap untuk melakukan pembelanjaan seperti itu, mereka pasti sudah lama melakukannya: kesempatan untuk membeli baterai surya tersedia untuk semua orang.

Mengenai energi matahari, ada paradoks lain: biaya produksi. Pengalihan energi matahari ke listrik secara langsung bukanlah hal yang paling efektif. Sejauh ini, tidak ada metode yang ditemukan lebih baik daripada menggunakan sinar matahari untuk memanaskan air, yang kemudian berubah menjadi uap, pada gilirannya memutar dinamo. Dalam hal ini, kehilangan energi minimal. Umat manusia ingin menggunakan panel surya "ramah lingkungan" dan stasiun surya untuk menghemat sumber daya di lapangan, namun untuk proyek semacam itu, dibutuhkan sumber daya yang sama dan energi "non-ekologis" yang besar. Misalnya, Prancis baru-baru ini membangun pembangkit tenaga surya, seluas sekitar dua kilometer persegi. Biaya konstruksi sekitar 110 juta euro, tidak termasuk biaya operasi. Namun, harus diingat bahwa umur mekanisme seperti itu sekitar 25 tahun.

Angin

Energi angin - juga telah digunakan oleh manusia sejak zaman purbakala, contoh paling sederhana adalah berlayar dan kincir angin. Kincir angin digunakan sekarang, terutama mereka efektif di daerah dengan angin konstan, misalnya di pantai. Ilmuwan terus mengemukakan ide bagaimana memodernisasi perangkat yang sudah tersedia untuk mengubah energi angin, salah satunya - turbin angin dalam bentuk turbin yang melonjak. Karena rotasi konstan, mereka bisa "menggantung" di udara pada jarak beberapa ratus meter dari bumi, di mana angin kuat dan konstan. Ini akan membantu dalam elektrifikasi daerah pedesaan, di mana tidak mungkin menggunakan kincir angin standar. Selain itu, turbin pengapungan seperti itu bisa dilengkapi dengan modul Internet, dimana orang-orang akan diberi akses ke web dunia.

Pasang surut dan ombak

Ledakan tenaga surya dan angin berangsur-angsur berlalu, dan minat peneliti tertarik oleh energi alam lainnya. Yang lebih menjanjikan adalah penggunaan pasang surut. Sudah, sekitar seratus perusahaan di seluruh dunia terlibat dalam masalah ini, dan ada beberapa proyek yang membuktikan keefektifan metode produksi listrik ini. Keuntungan dari energi matahari adalah bahwa kerugian dalam mentransfer satu energi ke energi lainnya sangat sedikit: gelombang pasang memutar turbin besar yang menghasilkan listrik.

Proyek tiram adalah ide untuk memasang katup berengsel di dasar laut yang akan memasok air ke pantai, sehingga memutar turbin hidroelektrik sederhana. Hanya satu instalasi seperti itu yang bisa menyediakan listrik ke sebuah mikrodon kecil.

Sudah di Australia, berhasil menggunakan gelombang pasang surut: di kota Perth terpasang desalinasi, bekerja pada jenis energi ini. Pekerjaan mereka memungkinkan untuk menyediakan sekitar setengah juta orang dengan air bersih. Energi alam dan industri juga bisa digabungkan dalam industri produksi energi ini.

Penggunaan energi pasang surut agak berbeda dengan teknologi yang biasa kita lihat di pembangkit listrik tenaga air sungai. Seringkali HPP berbahaya bagi lingkungan: daerah yang berdekatan dibanjiri, ekosistemnya hancur, namun stasiun yang beroperasi pada gelombang pasang jauh lebih aman dalam hal ini.

Energi orang itu

Salah satu proyek paling fantastis dalam daftar kami adalah penggunaan energi orang-orang yang hidup. Kedengarannya menakjubkan dan bahkan agak mengerikan, tapi tidak semua sangat mengerikan. Ilmuwan menghargai gagasan bagaimana menggunakan energi gerak mekanis. Proyek-proyek ini adalah tentang mikroelektronika dan teknologi nano dengan konsumsi energi rendah. Meski kedengarannya seperti utopia, tidak ada perkembangan nyata, namun idenya sangat menarik dan tidak meninggalkan pikiran ilmuwan. Setuju, ini akan menjadi alat yang sangat nyaman seperti jam tangan dengan lilitan otomatis, akan dikenakan dari kenyataan bahwa sensor dibawa oleh jari, atau dari kenyataan bahwa tablet atau telepon hanya tergantung di tas saat berjalan. Belum lagi busana itu, diisi dengan perangkat mikro yang berbeda, bisa berubah menjadi listrik energi gerakan seseorang.

Di Berkeley, di laboratorium Lawrence, misalnya, para ilmuwan mencoba menerapkan gagasan menggunakan virus untuk mengubah energi tekanan menjadi listrik. Mekanisme kecil yang bekerja dari lalu lintas juga tersedia, namun sejauh ini belum ada teknologi yang dikirimkan ke arus. Ya, dengan krisis energi global dengan cara ini tidak bisa dikelola: berapa banyak orang yang harus "mengayuh" untuk membuat keseluruhan pabrik bekerja? Tapi sebagai salah satu ukuran yang digunakan di kompleks, teori ini cukup layak dilakukan.

Terutama teknologi ini akan efektif di tempat yang sulit dicapai, di stasiun kutub, di pegunungan dan taiga, di antara pelancong dan wisatawan yang tidak selalu memiliki kesempatan untuk mengenakan gadget mereka, namun penting untuk tetap berhubungan, terutama jika kelompok tersebut berada dalam situasi kritis. Seberapa bisa dicegah jika orang selalu memiliki alat komunikasi yang andal yang tidak tergantung pada "outlet".

Sel bahan bakar hidrogen

Mungkin, setiap pemilik mobil yang melihat indikator bensin, mendekati nol, punya ide betapa hebatnya jika mobil itu bekerja di atas air. Tapi sekarang atomnya menjadi perhatian ilmuwan sebagai fasilitas energi nyata. Faktanya adalah bahwa dalam partikel hidrogen - gas yang paling umum di alam semesta - mengandung sejumlah besar energi. Apalagi, mesin membakar gas ini hampir tanpa produk sampingan, yaitu kita menjadi bahan bakar yang sangat ramah lingkungan.

Hidrogen dipicu oleh beberapa modul ISS dan angkutan, namun di Bumi ada terutama dalam bentuk senyawa seperti air. Pada tahun delapan puluhan di Rusia ada perkembangan pesawat terbang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar, teknologi ini bahkan digunakan dalam praktik, dan model eksperimental terbukti efektif. Ketika hidrogen memisahkan, ia bergerak ke sel bahan bakar khusus, setelah itu memungkinkan untuk menghasilkan listrik secara langsung. Ini bukan energi masa depan, ini sudah menjadi kenyataan. Mobil serupa sudah diproduksi dan cukup banyak. Honda, untuk menekankan universalitas sumber energi dan mobil secara keseluruhan, melakukan percobaan di mana mobil terhubung ke jaringan rumah listrik, namun tidak untuk mendapatkan pengisian ulang. Mobil tersebut bisa memberi energi untuk rumah pribadi selama beberapa hari, atau pergi tanpa mengisi bahan bakar selama hampir lima ratus kilometer.

Satu-satunya kekurangan sumber energi semacam itu saat ini adalah biaya mesin ramah lingkungan yang relatif tinggi, dan tentu saja, cukup banyak stasiun pengisian hidrogen, namun di banyak negara konstruksi mereka sudah direncanakan. Sebagai contoh, di Jerman sudah ada rencana untuk memasang seratus SPBU pada tahun 2017.

Panas Bumi

Transformasi energi termal menjadi listrik merupakan inti dari energi panas bumi. Di beberapa negara, di mana penggunaan industri lain sulit, digunakan cukup luas. Misalnya, di Filipina, 27% dari semua listrik jatuh ke pembangkit listrik tenaga panas bumi, dan di Islandia angka ini sekitar 30%. Inti dari metode penggalian energi ini cukup sederhana, mekanismenya mirip dengan mesin uap sederhana. Sebelum diusulkan "danau" magma, perlu dilakukan pengeboran sumur dimana air disuplai. Setelah kontak dengan magma panas, air langsung berubah menjadi uap. Ia naik, di mana ia mengubah turbin mekanis, sehingga menghasilkan listrik.

Masa depan energi panas bumi adalah menemukan "toko" besar magma. Misalnya, di Islandia yang disebutkan di atas, mungkin saja: magma pijar selama sepersekian detik membuat semua air yang dipompa menjadi uap pada suhu sekitar 450 derajat celcius, yang merupakan catatan mutlak. Tekanan uap bertekanan tinggi tersebut dapat meningkatkan efisiensi pembangkit panas bumi beberapa kali, hal ini dapat memicu pengembangan energi panas bumi di seluruh dunia, terutama di daerah yang jenuh dengan gunung berapi dan mata air panas.

Penggunaan limbah nuklir

Tenaga nuklir, pada masanya, membuat sensasi nyata. Begitulah sampai orang menyadari bahaya industri energi ini. Kecelakaan mungkin terjadi, dari kasus semacam itu tidak ada yang diasuransikan, tapi sangat jarang terjadi, namun limbah radioaktif tampak stabil dan sampai saat ini para ilmuwan tidak dapat menyelesaikan masalah ini. Faktanya adalah bahwa batang uranium adalah "bahan bakar" tradisional dari pembangkit listrik tenaga nuklir, hanya dapat digunakan sebesar 5%. Setelah pengembangan bagian kecil ini, seluruh batang dikirim ke "dump".

Sebelumnya, sebuah teknologi digunakan di mana batang direndam dalam air, yang memperlambat neutron, mendukung reaksi yang stabil. Alih-alih air, sodium cair malah digunakan. Penggantian ini memungkinkan tidak hanya menggunakan keseluruhan volume uranium, tapi juga untuk memproses puluhan ribu ton limbah radioaktif.

Penting untuk menyelamatkan planet ini dari limbah nuklir, tapi ada satu "tapi" dalam teknologi itu sendiri. Uranus mengacu pada sumber daya, dan cadangannya di Bumi terbatas. Jika seluruh planet ditransfer hanya untuk energi yang diterima dari pembangkit listrik tenaga nuklir (misalnya di AS, pembangkit listrik tenaga nuklir hanya menghasilkan 20% dari seluruh listrik yang dikonsumsi), cadangan uranium akan habis dengan cepat, dan ini sekali lagi akan membawa umat manusia ke ambang krisis energi, sehingga energi nuklir , Meski dimodernisasi, hanya tindakan sementara.

Bahan bakar nabati

Bahkan Henry Ford, yang telah menciptakan "Model T" -nya, berharap bisa menghasilkan biofuel. Namun, pada saat itu, ladang minyak baru ditemukan, dan kebutuhan akan sumber energi alternatif turun selama beberapa dekade, namun sekarang kembali lagi.

Selama lima belas tahun terakhir, penggunaan bahan bakar pabrik, seperti etanol dan biodiesel, telah meningkat beberapa kali lipat. Mereka digunakan sebagai sumber energi independen, dan sebagai tambahan untuk bensin. Beberapa waktu lalu, harapan disematkan pada budaya millet khusus, yang disebut "canola". Ini sama sekali tidak cocok untuk makanan, baik untuk manusia maupun untuk ternak, namun memiliki kandungan minyak yang tinggi. Dari minyak ini dan mulai menghasilkan "biodiesel". Tapi budaya ini akan memakan terlalu banyak ruang jika Anda mencoba menumbuhkannya sedemikian rupa sehingga bisa memasok bahan bakar setidaknya di sebagian planet ini.

Kini para ilmuwan sudah mulai berbicara tentang penggunaan alga. Kandungan minyak mereka sekitar 50%, yang akan memudahkan untuk mengekstrak minyak, dan limbahnya bisa dikonversi menjadi pupuk, dimana alga baru akan tumbuh. Idenya dianggap menarik, namun viabilitasnya belum terbukti: publikasi eksperimen sukses di bidang ini belum dipublikasikan.

Fusi termonuklir

Energi masa depan dunia, menurut ilmuwan modern, tidak mungkin dilakukan tanpa teknologi fusi termonuklir. Ini, saat ini, adalah pengembangan yang paling menjanjikan, yang sudah diinvestasikan dalam miliaran dolar.

Di pembangkit tenaga nuklir, energi fisi digunakan. Hal ini berbahaya karena ada ancaman reaksi tak terkendali yang akan menghancurkan reaktor dan menyebabkan pelepasan sejumlah besar zat radioaktif: mungkin, semua ingat kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl.

Dalam reaksi fusi termonuklir , yang mengikuti dari namanya, energi yang dilepaskan saat peleburan atom digunakan. Akibatnya, tidak seperti fisi atom, tidak ada limbah radioaktif yang dihasilkan.

Masalah utama adalah bahwa fusi yang dihasilkan adalah zat memiliki seperti suhu tinggi, yang dapat menghancurkan seluruh reaktor.

Ini energi masa depan - kenyataan. Dan imajinasi adalah keluar dari tempat saat ini di Perancis telah memulai pembangunan reaktor. Beberapa miliar dolar diinvestasikan dalam proyek percontohan, yang didanai oleh sejumlah negara, di antaranya, selain Uni Eropa, termasuk Cina, Jepang, Amerika Serikat, Rusia dan lain-lain. Awalnya, percobaan pertama sudah direncanakan dimulai pada tahun 2016, tetapi perhitungan menunjukkan bahwa anggaran terlalu kecil (bukan 5 miliar mengambil 19), dan peluncuran dipindahkan selama 9 tahun. Mungkin kita akan melihat dalam beberapa tahun, yang mampu energi fusi.

Masalah kemungkinan sekarang dan masa depan

Tidak hanya ilmuwan, tetapi juga penulis fiksi ilmiah, memberikan banyak ide untuk realisasi masa depan energi, tetapi semua sepakat tentang teknologi yang sejauh ini tidak ada pilihan tidak dapat menghasilkan dukungan penuh dari semua kebutuhan peradaban kita. Misalnya, jika semua mobil di AS akan mendorong bidang canola biofuel telah ditanam daerah sama dengan setengah dari seluruh negara, tanpa memperhitungkan fakta bahwa lahan yang cocok untuk budidaya di Amerika Serikat tidak begitu banyak.
Selain itu, sejauh ini semua metode produksi energi alternatif - jalan. Mungkin masing-masing dari penduduk perkotaan biasa, saya setuju bahwa penting untuk menggunakan sumber daya bersih, terbarukan, tetapi tidak ketika mereka memberikan suara untuk biaya transisi seperti saat ini. Para ilmuwan masih memiliki banyak pekerjaan di daerah ini. penemuan-penemuan baru, bahan baru, ide-ide baru - semua ini akan membantu manusia mengatasi berhasil dengan krisis panjang-sumber daya mereka.

Memecahkan masalah energi dari planet ini bisa hanya mengukur komprehensif. Di beberapa daerah, akan lebih mudah untuk menggunakan produksi energi dari angin, di suatu tempat - panel surya, dan sebagainya. Tapi mungkin faktor utama adalah untuk mengurangi konsumsi energi secara umum dan penciptaan teknologi hemat energi. Setiap orang harus memahami bahwa yang bertanggung jawab untuk planet ini, dan semua orang harus mengajukan pertanyaan: "? Apa jenis energi saya memilih untuk masa depan"
Sebelum beralih ke sumber lain, setiap orang harus menyadari bahwa itu benar-benar diperlukan. Hanya pendekatan yang komprehensif akan dapat memecahkan masalah energi.