14 альтернативных источников энергии будущего
Разговоры об отказе от добычи полезных ископаемых не утихают в течение нескольких десятков лет. Запасы нефти и газа когда-нибудь закончатся, поэтому нужно искать другие варианты и повышать энергоэффективность. Кроме того, человечество столкнулось с массой экологических проблем. Однако для полного отказа от традиционных источников энергии нужно найти им качественную альтернативу. Если она и не будет более выгодной, то по крайней мере должна быть такой же эффективной.
Вот как выглядят источники энергии будущего и какое применение им уже нашли ученые:
1. Водород Применение: дешевый источник альтернативной энергии
Примечательно, что NASA ранее заправляла свои шаттлы именно водородом. Но беда в том, что водород хоть и обладает статусом самого распространенного элемента космоса, на нашей планете встречается только в виде соединений. Таким образом, для получения его в чистом виде нужно тратить энергию. Однако после завершения процесса его можно поместить в топливные ячейки и использовать по назначению. К примеру, Honda выпускает автомобили, которые ездят благодаря энергии водородных ячеек. В Калифорнии, Германии и Южной Корее строят водородные заправки.
2. Ядерные отходы Применение: повторное использование источников ядерной энергии
Ранее на АЭС в урановых стержнях использовали только 5% атомов, а остальные списывались в ядерные отходы. Современные технологии позволяют погружать стержни в жидкий натрий вместо воды, после чего уже 95% атомов трансформируются в энергию, а только пять будут списаны. При этом в таких реакторах можно использовать стержни, которые были списаны на АЭС предыдущего поколения. Компания Hitachi успела построить новые реакторы и продавать энергию. Однако мир по-прежнему побаивается атомной энергетики, помня о нескольких больших авариях, в том числе на Чернобыльской АЭС.
3. Летающие ветряки Применение: замена классической ветроэнергетики
Энергия ветра - доступный и выгодный источник энергии. Однако, чтобы ветряные мельницы приносили должный эффект, необходима большая сила ветра. Решить эту проблему можно легко: надо поднять ветрогенератор на высоту 300-600 метров над уровнем моря, где более сильные и стабильные потоки воздуха. Первые летающие ветряки планируют разместить на Аляске. Они выглядят как дирижабли с турбиной, которые при сильных порывах ветра способны припарковаться на земле. Автоматическая система позволит таким ветрякам выбрать лучшее положение в пространстве.
4. Космические солнечные станции Применение: аккумулируют большее количество энергии, чем наземные аналоги
Нелегко превратить производство солнечной энергии в экономически выгодное дело, ведь атмосфера Земли уменьшает интенсивность солнечного освещения. Один из способов решения проблемы - создать «солнечные фермы» в космосе. Они смогут аккумулировать лучи Солнца и прямиком передавать собранную энергию на Землю посредством микроволн или лазерных лучей. Главная преграда для такого проекта сегодня - слишком высокая стоимость. Однако в будущем солнечные батареи станут более эффективными, после чего снизится стоимость запуска кораблей на орбиту.
5. Энергия лавы Применение: источник энергии для стран с большим количеством вулканов
В Филиппинах благодаря лаве получают 27% от всей энергии, а в Исландии - все 30%. В этой северной стране Европы недавно создали подземное озеро - эффектный и эффективный источник геотермальной энергии. Это выгодная система, единственный минус которой заключается в зависимости от особенности территорий. Магму ведь по трубопроводу перекачать нельзя.
6. Термоядерный синтез Применение: может стать источником фактически бесконечной энергии
В отличие от процессов в ядерном реакторе, ядерный синтез соединяет атомы, а не расщепляет их, что делает его безопасным. Над международным проектом по разработке термоядерного реактора - ITER - работают страны ЕС, США, Япония, Корея, Китай, Индия, Россия и Казахстан. Проект существует 25 лет, а в 2013 году во Франции начали строительство реактора. К 2020 году исследователи надеются поставить первые эксперименты с плазмой.
В то же время исследованиями в данном направлении занимаются некоторые коммерческие организации. Если они завершаться успешно, то мир получит дешевую и фактически бесконечную энергию.
7. Приливы Применение: альтернатива существующим источникам энергии
Более сотни компаний уже работает в этой отрасли. В некоторых странах энергию волн используют на практике. Например, в Австралии энергию для некоторых опреснительных установок полностью обеспечивают приливы и отливы.
8. Прозрачные солнечные батареи Применение: замена традиционным источникам энергии
Солнечную энергию активно производит Германия. Стоимость выпуска батарей снижается, а их эффективность постоянно растет. Ученые из Лос-Анджелеса разработали батареи, которые можно установить на оконное стекло. Пока это дорогая технология, но через 2-3 года она может стать экономически выгодной.
9. Энергия растений Применение: обеспечение электричеством удаленных от цивилизации мест
Инженеры голландской компании Plant-e умудрились добыть электричество из цветов. Для зарядки телефонов и включения фонарей они просто подробно изучили процесс фотосинтеза. Голландцы применили принцип, похожий со школьным экспериментом, когда в картошку вставляют провод и получают ток. Работает это так: в пластиковые контейнеры высаживают специальные цветы, которые благодаря быстрому росту и активному фотосинтезу вырабатывают большое количество сахара. Сахар уходит в почву, где взаимодействует с кислородом, после чего ученые получают электричество. Исследователи предполагают, что данный метод получения энергии идеально подойдет для районов, далеких от цивилизации.
10. Биотопливо из водорослей Применение: дешевый источник этанола
В период с 2002 по 2013 год производство биотоплива увеличилось в пять раз. Главная причина - потребность в этаноле и биодизеле, которые добавляют к топливу. Еще Генри Форд планировал, что двигатель автомобиля должен работать на этаноле. Но тогда нефть была более перспективным топливом. Сейчас она теряет позиции, что дает этанолу шанс на возвращение. Проблема главного биотоплива -этанола - состоит в том, что для его производства нужно использовать те же земли и сырье, что и для пищевых продуктов. Таким образом, возникает конкуренция между энергетической и пищевой отраслями.
Решением этой проблемы могут стать водоросли. Они быстро растут, не требуют особых условий, а остаток можно перерабатывать и использовать для выращивания нового урожая.
11. «Город будущего» Применение: экономия энергии в масштабах целых кварталов
В Японии ввели в эксплуатацию первый в мире «город будущего». Так ученые назвали уникальный энергоэффективный квартал, построенный в городе Фудзисава. Квартал полностью освещается благодаря фотопанелям, которые находятся здесь повсюду. В каждом гараже есть зарядка для электромобилей, работающая от энергии солнца. Среди других применяемых здесь технологий - датчики движения, сбор дождевой воды и светодиоды.
Квартал построила компания Panasonic, которая планирует в ближайшие 100 лет создать настоящий умный город.
12. Дороги, покрытые солнечными панелями Применение: накопление энергии солнца
Во Франции началось строительство 1000 км дорог, которые будут покрыты фотоэлектрическими панелями. В течение пяти лет инженеры создавали солнечные панели под названием Wattway. Они аккумулируют энергию солнца благодаря тонкой пленке поликристаллического кремния. Четыре метра такой дороги должно хватить, чтобы полностью обеспечить электроэнергией одно домохозяйство.
Подобными проектами занимаются и в США. Например, в 2006 году семья из Айдахо создала стеклянные панели, которые выдерживают вес грузовиков и гарантируют качественное сцепление для машин. Согласно их подсчетам, после покрытия всех дорог США такими панелями можно получить в 48 раз больше электричества, чем сейчас вырабатывают все источники энергии вместе.
13. Энергия человеческого тела Применение: зарядка гаджетов
Сегодня уже можно найти приборы, которые заряжаются с помощью силы человеческих мышц. Однако все мы делаем огромное количество движений, которые, вполне вероятно, можно превратить в энергию. То есть, если сейчас вы просто жмете пальцем на клавиши ноутбука, то в будущем благодаря этим движениям можно будет зарядить свой гаджет. Если устройство способно реагировать на движения и считать количество шагов, почему движения пальцев нельзя использовать для зарядки? Хотя ученые пока не нашли ответа, в этом направлении ведутся активные работы.
Тем временем американские ученые из Висконсинского университета вмонтировали в подошву простого кроссовка специальный электрогенератор, который позволяет зарядить практически любой гаджет в процессе ходьбы. Такое ноу-хау должно вызвать интерес туристов и военных.
14. Энергия шага Применение: энергия для фонарей
В Лас-Вегасе собираются установить вместо уличных осветительных приборов фонари EnGoPLANET, которые будут получать энергию от солнца и пешеходов. Превращение энергии шага в свет - это абсолютное новшество.
В зоне освещения будут расположены специальные плитки, получающие энергию после каждого наступления на них. Накопленного заряда будет достаточно не только для освещения улиц, но и для зарядки телефонов и раздачи wi-fi. Кроме того, на фонарях с целью экономии находятся датчики движения. Они включают свет только когда в зоне освещения находятся люди.
