iScience.ru новости науки

Все мы слышали о поисках «альтернативных источников энергии», но в реальной жизни пока не видно особых изменений. Ученые пытаются найти более чистый с экологической точки зрения и более эффективный с экономической источник энергии, дабы сохранить нашу планету и в то же время удовлетворить потребности человечества. Удастся ли им это? Есть ли реальная альтернатива нефти?

Уже сейчас можно услышать о применении солнечной энергии, водородных топливных элементов, биотоплива и многого другого. В сегодняшнем обзоре мы представим вам десятку наиболее перспективных видов энергии 21 века по версии LiveScience.

10 – Солнечная энергия

Доступная энергия, не загрязняющая окружающую среду, буквально падает на нас с неба. Солнечные лучи несут довольно много энергии и на первый взгляд получить ее довольно просто. Проект «Солнечной башни» в Австралии даже попал в список девяти самых грандиозных научных проектов в мире. Фактически «Солнечная башня» – это электростанция, работающая на солнце и воздухе. Расположенная у подножия башни система, улавливающая солнечные лучи, будет нагревать окружающий воздух. Из-за разницы давлений, нагретый воздух устремится вверх и начнет крутить расположенные в башне турбины электрогенераторов. Расчетная мощность этой почти километровой башни – 200 мегаватт.

Основными недостатками солнечной энергии являются высокая стоимость оборудования и необходимость больших пространств для сбора значительного количества энергии. К тому же получение энергии будет сильно зависеть от погоды и атмосферных условий.

9 — Уголь

Уголь являлся топливом, питавшим Индустриальную Революцию, и до сих пор играет важную роль в деле обеспечения населения Земли энергией. Основным преимуществом угля являются его запасы. По оценкам экспертов, при современном темпе потребления его хватит на 200-300 лет.

Но выгода с экономической точки зрения приводит к потерям с точки зрения окружающей среды. При сжигании угля в воздух выбрасываются сера и азот, которые, взаимодействуя с водой в атмосфере, могут приводить к возникновению кислотных дождей. Также выделяется довольно большое количество углекислого газа, играющего важную роль в глобальном потеплении.

8 – Ветер

На сегодняшний день энергия ветра удовлетворяет лишь 0,1% потребностей человечества в электричестве. Но в будущем прогнозируется рост ее доли.

Развивая концепцию ветряных электростанций, ученые предложили добывать энергию ветра на высоте 4,6 километра. Некие устройства с пропеллерами (которые также будут работать в качестве турбин) будут висеть в воздухе и передавать энергию на землю по кабелю. Представляете такого «воздушного змея» с турбиной?

Основные проблемы добычи энергии ветра – непостоянство воздушных потоков и совершенно неизученные последствия применения ветряков. Возможно, они как-то влияют на погоду, забирая энергию воздуха.

7 – Нефть

Черное золото, безусловно, остается одним из важных источников энергии для человечества. Да и не только энергии. Множество вещей от керосина до пластика и асфальта являются производными нефти. Но, как вы наверняка знаете, сейчас нефть становится дефицитом.

По оценкам экспертов, запасов нефти при текущем уровне потребления может хватить даже на весь 21 век. Но это самые оптимистичные прогнозы. К тому же использование нефти и особенно ее утечки довольно сильно загрязняют окружающую среду.

6 – Биомасса

В качестве биотоплива может использоваться множество различной органики. Начиная от дерева и заканчивая отходами жизнедеятельности животных. Биомасса либо сжигается непосредственно, либо используется для получения этанола (этилового спирта) или подобных горючих материалов.

Но, в отличие от некоторых других восстанавливаемых источников энергии, биотопливо не является экологически чистым источником энергии. Сжигание биомассы ведет к большим выбросам углекислого газа. Впрочем, сейчас ведутся эксперименты по выделению и дальнейшего использования водорода из биомассы при помощи бактерий.

5 – Гидроэлектричество

Падающая, текущая или движущаяся в приливах вода может быть использована для получения электричества. Уже сейчас ГЭС поставляют до 20% электрической энергии в мире. Ранее считалось, что эта энергия полностью «чистая», добываемая без каких-либо побочных эффектов, отражающихся на окружающей среде. Но это было поставлено под сомнение после того, как были обнаружены серьезные выбросы углекислого газа и метана из-за разложения растительных материалов, гибнущих в процессе добычи энергии.

4 – Преобразование тепловой энергии океана

70% поверхности нашей планеты покрыто океанами. Вода – натуральный аккумулятор солнечной энергии. Если совместить эти два факта, то решение получать электричество, играя на разнице температур поверхности воды и глубин океана, является вполне логичным.

Есть три основных вида добычи энергии таким способом:

Закрытый цикл: жидкость с низкой температурой кипения (например, аммиак) нагревается теплой водой, и получившийся пар крутит турбину вырабатывающую электричество. Затем пар охлаждается холодной водой.

Открытый цикл: практически то же самое, но без передаточной жидкости. Теплая вода преобразуется в пар с низким давлением, который используется для получения электричества. Затем пар охлаждается и преобразуется в пресную воду пригодную для использования.

Гибридный цикл: закрытый цикл используется для получения электричества, которое затем используется для поддержания условий открытого цикла.

3 – Атомная энергия

Атомная энергия, несмотря на все опасности (ярко продемонстрированные в 1986 году), является важным источником энергии.

Сейчас для получения энергии используется ядерный распад, но ученые работают над созданием генераторов, работающих на принципах ядерного синтеза. Также не стоят на месте разработки термоядерных реакторов.

2 – Топливные элементы

На первый взгляд водородные топливные элементы могут показаться идеальной альтернативой ископаемым топливам. Они могут производить энергию используя лишь водород и кислород. Единственным, что может быть выброшено в атмосферу в результате, является вода.

К сожалению, не смотря на то, что водород является самым распространенным элементом во вселенной, практически весь он связан в молекулах. А следовательно, чистый водород надо сначала получить, затратив какую-то энергию.

Впрочем, уже сейчас есть транспортные средства, работающие на водородных топливных элементах, а в Японии проходит тестирование система элементов, снабжающих жилые дома электричеством и горячей водой.

1 – Антиматерия

Антиматерия состоит из античастиц, аннигилирующих при контакте с обычной материей. В результате выделяется огромное количество энергии. Источник крайне привлекательный, но пока что реализованный лишь в научной фантастике.

Интересный вопрос: в чем хранить антиматерию, если она аннигилирует с любым материальным веществом?

NASA финансирует исследования по разработке двигателей на антиматерии, но до каких-либо практических результатов еще далеко.