Отдел продаж
8 (499) 755-89-57
Лодки, запчасти
8 (499) 755-89-57

Какие источники энергии будут использовать люди в будущем 3 класс


Энергетика будущего – альтернативные источники

Идея использования альтернативных источников энергии прошла немалый путь развития, но серьезно о них, как о замене традиционным электростанциям, заговорили относительно недавно. Энергетика будущего – неоднозначное понятие. Эта область активно развивается в разных направлениях. Некоторые из них находятся на стадии лабораторных испытаний, некоторые уже применяются на практике.

Солнечная энергия

Среди всех альтернативных источников энергии на гелиоэнергетику возлагаются немалые надежды. Первые работающие технологии появились в 70-х  годах прошлого столетия. Сегодня солнечные электростанции уже используются на практике, хотя доля вырабатываемой ими энергии не велика.  Основные преимущества гелиоэнергетики – использование возобновляемых ресурсов и простотой принцип работы. Недостаток – немалая стоимость оборудования и зависимость от климатических условий.

Хорошо подходит использование энергии солнца для энергообеспечения удаленных районов, где возникают затруднения с прокладкой кабелей, сельской местности. Небольшие солнечные батареи можно использовать даже в качестве автономной электростанции для конкретно взятого дома.

Ветровая энергетика

Еще одно направление, способное стать альтернативой традиционной энергетике. Впервые интерес к этому источнику энергии возник в 70-е годы прошлого век, в связи с нефтяным кризисом. Прошло десятилетие, и в сельских районах Европы, Индии, Китая заработали ветровые электрогенераторы.

Выработка электричества в таких электростанциях осуществляется за счет вращения лопастей, подключенных к генератору. Большая электростанция, оснащенная мощными турбинами, способна обеспечить основные нужды в энергоснабжении. Небольшие турбины и ветряки могут применяться в качестве автономных электрогенераторов. Недостатки ветровой энергетики те же, что и у солнечной – зависимость от климатических условий, высокая стоимость оборудования.

Справедливости ради стоит отметить, что над преодолением климатической зависимости альтернативных электростанций ведется весьма успешная работа. Уже разработаны электростанции, способные аккумулировать энергию даже в условиях плохой освещенности.

Геотермальная энергетика

В основе геотермальной энергетики лежит использование горячих источников. Пар источника направляется на турбину, которая своим движением приводит в силу электрогенераторы. Подобные станции уже работают в 24 странах мира. Первая из них была открыта в далеком 1904 году в городе Лардерелло в Италии. Так как источником энергии в таких станциях являются   геотермальные источники, их можно использовать только в местах нахождения последних, что является немалым ограничением для того, чтобы рассматривать этот метод в качестве энергетики будущего.

Энергия океанов

Океанами покрыта значительная часть поверхности земного шара, и возможность использования этого огромного неисчерпаемого ресурса могла бы стать отличной альтернативой традиционной углеводородной энергетике. Принцип действия приливных электростанций заключается в следующем. Область прилива делится плотиной на две зоны. Во время прилива и отлива вода перемещается по этим зонам, вращая турбины.

При всех своих преимуществах приливная энергетика имеет ограничения на свое использование. Строительство электростанции в зоне прилива потребует значительных капиталовложений. Для того, чтобы немалые инвестиции смогли окупиться, станция должна вырабатывать большое количество энергии, а значит, расстояние между двумя бассейнами должно быть не менее пяти метров. Это ограничение сразу делает повсеместное строительство электростанций на побережье морей и океанов невозможным, так как по критерию экономической целесообразности строительства на земле насчитается всего лишь порядка 40 мест, где электростанция действительно будет эффективной.

Водородная энергетика

Когда-то возможность использования водорода в качестве источника энергии считалась едва ли не панацеей для развития отрасли. Такое отношение определили преимущества водородной  энергетики. Основой получения энергии являются реакции водорода, во время которых выделяется тепло и вода, образуется электричество. Метод экологически чистый. Источник энергии – доступен и неисчерпаем. Водородная энергетика отличается высоким КПД.

Проблема, как всегда, в огромных инвестициях, необходимых для реализации подобных проектов. Еще одной немаловажной проблемой является отсутствие технологий, позволяющих контролировать температуру, образующуюся в ходе водородных реакций. Пока подобные технологии не будут разработаны, о повсеместном применении водорода в качестве источника энергии говорить не приходится.

Что в перспективе

Вышеперечисленные отрасли – далеко не единственные направления, в которых ведутся активные разработки. На сегодняшний день они являются наиболее изученными и внедренными в эксплуатацию на практике, в  отличие от, например, сложных технологий термоядерного синтеза, холодного ядерного синтеза и т. д.  Некоторые направления, напротив, давно и успешно применяются в качестве автономных источников, но  разработок, позволяющих им стать альтернативой традиционной энергетике пока нет. Примером таких направлений могут служить вихревые генераторы, которые с завидной регулярностью объявляются лженаукой, несмотря на немалый опыт практического использования.

В любом случае, говорить о том, что сейчас существуют технологии, способные полностью  вытеснить углеводороды, как основной источник энергии, не приходится. В США, странах Европы существует продолжительная (более 20 лет) практика внедрения энерготехнологий на основе возобновляемых источников энергии, но и там говорить о полной замене традиционных технологий «зелеными» не приходится. На настоящий момент альтернативные отрасли энергетики – идеальное решение для энегообеспечения удаленных и труднодоступных районов, сельской местности.

Самой большой проблемой внедрения альтернативных методов являются огромные капиталовложения в строительство станций, необходимость использования технологичного, дорогостоящего оборудования для захвата потока энергии и ее преобразования и аккумулирования.

В существующую силовую сеть альтернативные электростанции сейчас интегрировать невозможно. Не разработаны сейчас и методы, позволяющие скоординировать производство и потребление энергии. Солнечные, ветровые, приливные и другие подобные электростанции являются нерегулируемыми, поэтому на их долю должно приходиться не более 15% общей мощности силовой сети. В общей доле мирового энергобаланса на нетрадиционные источники  энергии приходится около 3%. Эти цифры выглядят весьма скромно, но именно с такими электростанциями все чаще связывают будущее энергетики.

В том случае, если произойдет переход от базовой к распределенной нагрузке электричества, альтернативная энергетика займет достойное место. Децентрализация энергопроизводства и энергообеспечения не просто повысит конкурентоспособность альтернативных источников, а позволит им занять основное место в системе.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Традиционные, современные и будущие источники энергии 21 века

Ученые спешат найти источники энергии будущего, чтобы улучшить окружающую среду и уменьшить зависимость от нефти и других видов ископаемого топлива.

Некоторые предсказывают что энергия будущего это водородные топливные элементы. Другие говорят, что солнце – это путь. Более дикие схемы включают в себя ветряные турбины высоко в воздухе или двигатель на антивеществе.

Рассмотрим, что будет представлять собой энергия будущего в 21 веке и позднее.

Энергия антивещества

Антивещество является аналогом материи, состоящей из античастиц, которая имеют ту же массу, что и обычная материя, но с противоположными атомными свойствами, известными как спин и заряд.

Когда противоположные частицы встречаются, они аннигилируют друг друга и высвобождают огромное количество энергии в соответствии с известным уравнением Эйнштейна Е=mc2.

Энергия будущего в виде прообраза антивещества уже используется в медицинской технике визуализации, известной как позитронно-эмиссионная томография (ПЭТ), но ее использование в качестве потенциального источника топлива остается в сфере научной фантастики.

Проблема антивещества в том, что во Вселенной его очень мало. Антивещество можно произвести в лабораториях, но в настоящее время только в очень малом количестве и при непомерно высоких ценах. И даже если проблема производства может быть решена, все равно остается главный вопрос в том, как хранить то, что имеет тенденцию уничтожать себя при контакте с обычной материей, а также как использовать эту энергию антивещества, когда-то созданную.

Ученые проводят исследования по созданию антивещества, которое могло бы однажды переправить человечество к звездам, но мечты о звездолетах, работающих на энергии антивещества все еще далеки, согласны все эксперты.

Водородные топливные элементы

На первый взгляд водородные топливные элементы могут показаться идеальной альтернативой ископаемым видам топлива. Они могут произвести электричество используя только водород и кислород без особого загрязнения.

К сожалению, в то время как водород является самым распространенным элементом во Вселенной, большая его часть связана с молекулами, такими как вода. Это означает, что чистый несвязанный водород должен производиться с помощью других ресурсов, которые во многих случаях связаны с ископаемым топливом. Если это так, то многие экологические преимущества водорода как топлива ничтожны. Другая проблема с водородом что его нельзя сжать легко или безопасно и требуются особые баки для хранения. Кроме того, по причинам, которые не до конца понятны, маленькие атомы водорода имеют тенденцию к проникновению через материалы баков.

Ядерная

Альберт Эйнштейн сказал нам, что грань между материей и энергией нечеткая. Энергия будущего может быть произведена путем разделения или слияния ядер – процессы известные как ядерные реакции деления и образования более тяжелых ядер где выделяется термоядерная энергия.

Ядерное атомное деление высвобождает вредную радиацию и производит большое количество радиоактивных материалов, которые могут оставаться активными в течение тысяч лет и могут разрушать целые экосистемы в случае утечки. Существует также озабоченность по поводу того, что ядерный материал может быть использован в оружии.

В настоящее время большинство атомных электростанций используют деление, и для производства требуется поддержание необходимых температур.

Также известно природное явление, как сонолюминесценция.

Сонолюминесценция может однажды стать средством обладающим гигантскими ядерными и термоядерными реакторами в стакане жидкости.

Сонолюминесценция относится к вспышке света, когда специальные жидкости создают высокоэнергетические звуковые волны. Звуковые волны разрывают жидкость и производят крошечные пузырьки, которые быстро расширяются, а затем сильно разрушаются. Свет производится в процессе, но что более важно, внутренности взрывающихся пузырьков достигают чрезвычайно высоких температур и давлений. Ученые предполагают что этого может быть достаточно для ядерного синтеза.

Ученые также экспериментируют с методами создания управляемого ядерного синтеза, ускоряя “тяжелые” ионы водорода в мощном электрическом поле.

Преобразование тепловой энергии океана

Океаны покрывают 70 процентов Земли, а вода является природным солнечным коллектором энергии будущего. Преобразование тепла океана происходит путем использования температурных различий между поверхностными водами нагреваемыми солнцем и водой в холодных глубинах океана для выработки электричества.

Преобразование тепловой энергии океана может работать по следующему принципу:

  • Замкнутый цикл: жидкость с низкой температурой кипения, например аммиак, кипит используя теплую морскую воду. Полученный пар используется для работы электрогенерирующей турбины, затем пар охлаждается холодной морской водой.
  • Открытый цикл: теплая морская вода преобразуется в пар низкого давления который используется для генерации электричества. Пар охлаждается и превращается в полезную пресную воду с холодной морской водой.
  • Гибридный цикл: используется замкнутый цикл для того, чтобы произвести электричество, которое применяется создавая окружающую среду низкого давления необходимого для открытого цикла.

Тепловую энергию океана используют и для добычи пресной воды и богатых питательными веществами морской воды извлекаемой из глубин океана для культивирования морских организмов и растений. Главный недостаток тепловой энергии океана, что необходимо работать на таких малых разницах температуры, вообще около 20 градусов по Цельсию где эффективность от 1 до 3 процента.

Гидроэлектроэнергия

Падающую, пропускающую или в противном случае двигающую воду с древних времен уже обуздали для производства электричества. До недавнего времени считалось, что водная энергия будущего является богатым природным ресурсом, не требующим дополнительного топлива и не вызывающего загрязнения.

Недавние исследования, однако, оспаривают некоторые из этих утверждений и предполагают, что гидроэлектрические плотины могут производить значительное количество углекислого газа и метана за счет распада погруженного в воду растительного материала. В некоторых случаях эти выбросы конкурируют с выбросами электростанций, работающих на ископаемом топливе. Еще одним недостатком плотин является то, что людей часто нужно переселять. В случае строительства плотин в трех ущельях в Китае, который стал самой большой плотиной в мире 1,9 миллиона человек были перемещены, а исторические места были затоплены и потеряны.

Биомасса

Источником энергии будущего является биомасса или биотопливо, которое включает в себя высвобождение химических ресурсов, хранящихся в органических веществах, таких как древесина, сельскохозяйственные культуры и животные отходы. Эти материалы сжигаются непосредственно для получения тепла или очищаются для создания алкогольного топлива, такого как этанол.

Но в отличие от некоторых других возобновляемых источников энергии, энергия биомассы не является чистой, так как при сжигании органического вещества производится большое количество углекислого газа. Однако можно компенсировать или устранить эту разницу, посадив быстрорастущие деревья и травы в качестве топлива. Ученые также экспериментируют с использованием бактерий для разрушения биомассы и получения водорода для использования в качестве топлива.

Одно интересное, но спорное альтернативное биотопливо включает в себя процесс, известный как тепловая конверсия. В отличие от обычного биотоплива тепловая конверсия может преобразовать практически любой тип органического вещества в высококачественную нефть с водой в качестве единственного побочного продукта. Однако еще предстоит выяснить, могут ли компании, запатентовавшие этот процесс, производить достаточно нефти для того, чтобы эта энергия будущего стала жизнеспособной альтернативой топливу.

Нефть

Некоторые называют это черным золотом. На этом основаны целые империи, из-за которых ведутся войны. Одна из причин, почему нефть или сырая нефть, так ценна, потому что она может быть преобразована в различные продукты, от керосина до пластика и асфальта. Является ли это источником энергии будущего горячо обсуждается.

Оценки того, сколько нефти осталось в земле, сильно различаются. Некоторые ученые прогнозируют, что запасы нефти достигнут пика, а затем быстро сократятся; другие считают, что будет открыто достаточно новых запасов для удовлетворения мировых энергетических потребностей в течение еще нескольких десятилетий.

Подобно углю и природному газу, нефть является относительно дешевой по сравнению с другим альтернативным топливом, но её использование связано с более высокими издержками экологического ущерба. Использование нефти производит большое количество углекислого газа, а разливы нефти могут повредить хрупкие экосистемы.

Ветер

Взяв концепцию ветряных мельниц на шаг дальше и выше, ученые хотят создавать электростанции в небе, плавающие в воздухе ветряные мельницы на высоте от 1000 метров. Устройство с винтами будет стабилизироваться на одном месте, а электричество будет подаваться на землю через кабель.

Энергия ветра в настоящее время составляет всего 0,1 процента от мирового спроса на электроэнергию. Это число, как ожидается, увеличится, поскольку ветер является одной из самых чистых форм энергии и может генерировать энергию до тех пор пока дует ветер.

Проблема, конечно, в том, что ветры не всегда дуют, и на ветроэнергетику нельзя полагаться, чтобы производить постоянное электричество. Существует также озабоченность по поводу того, что ветряные электростанции могут оказывать влияние на местную погоду таким образом, который еще предстоит полностью понять. Ученые надеются, что поднятие ветряных мельниц в небо решит эти проблемы, так как ветры на высоте дуют гораздо сильнее и более постоянно на больших высотах.

Уголь

Уголь был топливом, которое привело в действие промышленную революцию, и с тех пор он играет все более важную роль в удовлетворении мировых энергетических потребностей. Главное преимущество угля в том, что его много. Достаточно, чтобы продержаться еще 200-300 лет при нынешних темпах потребления.

Пока свое обилие делает его очень экономичным, однако при горении уголь выпускает примеси серы и азота в воздух, который может совместиться с водой в атмосфере для того чтобы сформировать кислотный дождь. Сжигание угля также производит большое количество углекислого газа, который по мнению большинства климатологов, способствует глобальному потеплению. Серьезные усилия прилагаются, чтобы найти новые способы уменьшить отходы и побочные продукты добычи угля.

Солнечная энергия

Солнечная энергия не требует никакого дополнительного топлива и загрязнения не происходит. Солнечный свет можно концентрировать в виде тепла или преобразовать в электричество используя фотоэлектрический или фотовольтаический эффект через синхронизированные зеркала которые отслеживают движение солнца через небо. Ученые также разработали методы использования солнечной энергии будущего для замены газового двигателя нагревом водородного газа в резервуаре, который расширяется и приводит в движение генератор.

К недостаткам солнечной энергии можно отнести высокие начальные затраты, а также потребность в больших пространствах. Также для большинства альтернатив выход солнечной энергии будущего подвержен капризам загрязнения воздуха и погоды, которые могут блокировать солнечный свет.

5 примеров энергетики будущего

Автор: admin · 22.07.2015

Ископаемое топливо, к которому относятся уголь, нефть, газ и некоторые другие минералы и вещества, когда-нибудь закончится. Через сколько лет это случится, не имеет значения: рано или поздно человечество столкнется с нехваткой энергоресурсов. Некоторые шаги по решению отдаленной в будущем проблемы уже предпринимаются, однако не всегда эффективность новых способов высока.

5 примеров энергетики будущего

Не все источники энергии в действительности являются в полной мере «альтернативными», заметно снижающими потребление той же нефти. Яркий тому пример — электромобили наподобие тех, что выпускает Tesla. Электричество не берется из ниоткуда, его необходимо выработать и доставить до потребителя, обеспечить хранение и последующую утилизацию носителей — батарей. Эксперты от автомобилестроения и энергетики утверждают, что данная проблема преувеличена, однако в некоторых регионах она все же актуальна. В перспективе ситуация изменится и компании смогут полностью перейти на получение энергии от солнца, ветра, воды и иных теоретически неистощимых источников (хотя все когда-то кончается). До тех пор можно лишь заглядывать в будущее в ожидании появления того самого «неистощимого». Мы решили обратить внимание на потенциально эффективные, но на данный момент недоступные или нераспространенные по разным причинам энергоносители. Преграды могут иметь различный характер: например, недостаточно развитая технология делает получение и хранение энергии экономически нецелесообразным или слишком трудозатратным, что, в общем-то, одно и то же. Или источник существует лишь в умах ученых в качестве теории, реализация которой также пока невозможна.

1. Антиматерия (или антивещество)

5 примеров энергетики будущего

Ее применяют в качестве топлива для межзвездных кораблей и обеспечения энергией целых городов и планет. Но лишь в фантастических романах и рассказах. Производство антиматерии является весьма дорогостоящим процессом, а в «дикой» природе она не встречается (вернее, ее не обнаружили в обозреваемой Вселенной). Согласно подсчетам NASA, сделанным еще в 1999 году, синтез одного грамма антиводорода обошелся бы в $62,5 трлн. Но для полета на Марс достаточно куда меньшего объема — всего 1 мг. Ученым уже удалось создать немного антивещества и даже удержать его на краткий промежуток времени. Дело осталось за малым: добиться технологического прорыва на Земле или найти источник компонентов для производства антиматерии за пределами нашей планеты. Правда, потребуется еще и «батарейка» для ее хранения.

В NASA считают, что антивещество как поставщика энергии рассматривать пока нет смысла. В нашем же рейтинге оно является наиболее фантастическим, недостижимым, но очень лакомым источником благоденствия человечества.

2. Холодный ядерный синтез

5 примеров энергетики будущего

Еще один гипотетический и, главное, дешевый источник, который позволит обезопасить ядерную энергетику и обеспечить Землю «электричеством». При «обычной» термоядерной реакции для сближения ядер рабочего вещества необходима температура в миллионы градусов. Холодный же ядерный синтез при достижении аналогичного результата не предполагает сильного нагревания. Ученые и исследователи со всего мира регулярно сообщают об успешных испытаниях рабочих установок ХЯС, однако дальше заявлений, к сожалению, дело не идет. Государственные институты и частные организации продолжают трудиться в заданном направлении, но значимых успехов достигнуто не было, а Американское патентное агентство (USPTO) и вовсе перестало принимать заявки на технологии и устройства, в названии или описании которых упоминается холодный ядерный синтез. Объяснение простое: «Как и вечные двигатели, ХЯС не работает». Некоторые называют холодный ядерный синтез алхимией. Сторонники же заговоров разного уровня утверждают, что успехи в данной области давно превзошли самые оптимистичные ожидания, а крупные корпорации намеренно препятствуют повсеместному применению ХЯС — они не заинтересованы в дешевой энергии для всех.

На данный момент технология находится даже не в зачаточном состоянии, а ее коммерческое применение начнется не раньше, чем человечество освоит производство антиматерии в промышленных масштабах.

3. Управляемый термоядерный синтез

5 примеров энергетики будущего

Более приближенная к реальности технология получения энергии. На этот раз за счет высоких, а не комнатных температур, как при холодном ядерном синтезе. В отличие от ядерной энергетики, при использовании установок УТС проблема радиоактивных отходов стоит менее остро, теоретически и в случае аварии уровень загрязнения окружающей среды окажется заметно меньше. К настоящему времени в разных странах мира было построено более трех сотен токамаков — установок для магнитного удержания плазмы. Однако наиболее заметной и, вероятно, перспективной является реализация проекта ITER, в рамках которого ведется реальная работа над созданием термоядерного реактора. В проекте участвуют страны ЕС, а также США, Япония, Россия и некоторые другие государства. Запуск первых экспериментов запланирован на 2020 год, однако сроки могут измениться. Впрочем, сам ITER не будет производить электроэнергию: проект реализуется для проведения экспериментов и изучения существующих проблем для последующего создания коммерческого реактора подобного типа.

Американцы же готовы выпустить компактный термоядерный реактор менее чем через 10 лет. Предполагается, что он будет иметь размеры грузовика и на 20 кг топлива в год обеспечит энергией 80 тыс. домов. В России также реализуется подобный проект, однако в несколько измененном виде — речь идет о гибридной установке, в которой термоядерная реакция используется для улучшения производительности обычного ядерного реактора.

4. Космическая энергетика

5 примеров энергетики будущего

Добывать энергию возможно не только на поверхности Земли, но и в непосредственной близости от планеты. Многие знают, что такое солнечные батареи и насколько их эффективность зависит от различных аспектов окружающей среды. Еще в прошлом веке была предложена идея создания на орбите Земли солнечных «ферм», которые передавали бы собранную энергию вниз посредством электромагнитных волн — тянуть провода окажется слишком накладно. Система зеркал вокруг нашей планеты улавливала бы свет Солнца на протяжении практически всего времени функционирования, что в разы выше показателей солнечных электростанций на поверхности Земли. В теории поток добытой энергии можно было бы передавать адресно в точки размещения приемников. Некоторые ученые также предлагают размещение солнечных электростанций на Луне, однако это значительно повысит затраты на создание системы передачи энергии на Землю. Основные минусы, которые не позволят реализовать нечто подобное в ближайшем будущем, заключаются в дороговизне, сложности обслуживания и огромном количестве космического мусора (земляне оставляют свой след везде, куда могут добраться).

Кстати, ученые регулярно проводят испытания по беспроводной передаче энергии, однако пока расстояния слишком малы для применения подобных систем на орбите. Так, в марте 2015 года Mitsubishi смогла отправить 10 кВт к приемнику в полукилометре от излучателя. В любом случае, технология найдет свое применение и на Земле, например для передачи энергии в труднодоступных местах или электромобилям на дорогах. Однако цель перед инженерами стоит куда более высокая — во всех смыслах.

5. Биотопливо и компания

5 примеров энергетики будущего

Замыкает список сборная «солянка» с весьма специфическим составом, но доступная уже сегодня. В качестве источника энергии могут применяться водоросли, различные сельскохозяйственные культуры и даже отходы жизнедеятельности человека и животных. Главное в этом вопросе — умеренность. Ведь даже самые «экологичные» варианты могут нанести непоправимый вред. По крайней мере, именно такая ситуация сложилась после того, как популярность в качестве топлива обрело пальмовое масло: повышенный спрос на этот продукт привел к росту плантаций растений за счет других культур. В частности, имели место вырубка лесов и уничтожение торфяников.

Британцы, известные всему миру своими учеными, весной 2015 года доказали, что свою славу они заработали не на пустом месте: автобус, работающий на коровьих «лепешках», поставил рекорд скорости (123,5 км/ч) для рейсовых транспортных средств. Работала машина, конечно, не на оригинальном сырье, а на добытом из него газе.

Даже Билл Гейтс решил профинансировать создание работающего на моче зарядного устройства для мобильных девайсов: уже готовая экспериментальная установка содержит микробные топливные элементы, которые питаются содержащимися в урине органическими элементами. Возможностей море, необходимо лишь разработать требуемые для их использования технологии.

Источник: tech.onliner.by

Метки: о будущемэнергетика

10 альтернативных источников энергии, о которых вы ничего не знали

Тысячи людей каждый день проходят через турникеты при входе на железнодорожные станции. Сразу в нескольких исследовательских центрах мира появилась идея использовать поток людей в качестве инновационного генератора энергии. Японская компания East Japan Railway Company решила оснастить каждый турникет на железнодорожных станциях генераторами. Установка работает на вокзале в токийском районе Сибуя: в пол под турникетами встроены пьезоэлементы, которые производят электричество от давления и вибрации, которую они получают, когда люди наступают на них.

Другая технология «энерго-турникетов» уже используется в Китае и в Нидерландах. В этих странах инженеры решили использовать не эффект нажатия на пьезоэлементы, а эффект толкания ручек турникета или дверей-турникетов. Концепция голландской компании Boon Edam предполагает замену стандартных дверец при входе в торговые центры (которые обычно работают по системе фотоэлемента и сами начинают крутиться) на двери, которые посетитель должен толкать и таким образом производить электроэнергию.

В голландском центре Natuurcafe La Port такие двери-генераторы уже появились. Каждая из них производит около 4600 киловатт-час энергии в год, что на первый взгляд может показаться незначительным, но служит неплохим примером альтернативной технологии по выработке электричества.

Водоросли отапливают дома

Водоросли стали рассматриваться в качестве альтернативного источника энергии относительно недавно, но технология, по мнению экспертов, очень перспективна. Достаточно сказать, что с 1 гектара площади водной поверхности, занятой водорослями, в год можно получать 150 тысяч кубометров биогаза. Это приблизительно равно объёму газа, который выдает небольшая скважина, и достаточно для жизнедеятельности небольшого поселка.

Зеленые водоросли просты в содержании, быстро растут и представлены множеством видов, использующих энергию солнечного света для осуществления фотосинтеза. Всю биомассу, будь то сахара или жиры, можно превратить в биотопливо, чаще всего в биоэтанол и биодизельное топливо. Водоросли — идеальное эко-топливо, потому что растут в водной среде и не требуют земельных ресурсов, обладают высокой продуктивностью и не наносят ущерба окружающей среде.

По оценкам экономистов, к 2018 году глобальный оборот от переработки биомассы морских микроводорослей может составить около 100 млрд долларов. Уже существуют реализованные проекты на «водорослевом» топливе — например, 15-квартирный дом в немецком Гамбурге. Фасады дома покрыты 129 аквариумами с водорослями, служащими единственным источником энергии для отопления и кондиционирования здания, получившего название Bio Intelligent Quotient (BIQ) House.

«Лежачие полицейские» освещают улицы

Концепцию выработки электроэнергии при помощи так называемых «лежачих полицейских» начали реализовывать сначала в Великобритании, затем в Бахрейне, а скоро технология дойдет и до России. Все началось с того, что британский изобретатель Питер Хьюс создал «Генерирующую дорожную рампу» (Electro-Kinetic Road Ramp) для автомобильных дорог. Рампа представляет собой две металлические пластины, немного поднимающиеся над дорогой. Под пластинами заложен электрический генератор, который вырабатывает ток всякий раз, когда автомобиль проезжает через рампу. 

В зависимости от веса машины рампа может вырабатывать от 5 до 50 киловатт в течение времени, пока автомобиль проезжает рампу. Такие рампы в качестве аккумуляторов способны питать электричеством светофоры и подсвечиваемые дорожные знаки. В Великобритании технология работает уже в нескольких городах. Способ начал распространяться и на другие страны — например, на маленький Бахрейн.

Самое удивительное, что нечто подобное можно будет увидеть и в России. Студент из Тюмени Альберт Бранд предложил такое же решение по уличному освещению на форуме «ВУЗПромЭкспо». По подсчетам разработчика, в день по «лежачим полицейским» в его городе проезжает от 1000 до 1500 машин. За один «наезд» автомобиля по оборудованному электрогенеретором «лежачему полицейскому» будет вырабатываться около 20 ватт электроэнергии, не наносящей вред окружающей среде.

Больше, чем просто футбол

Разработанный группой выпускников Гарварда, основателей компании Uncharted Play, мяч Soccket может за полчаса игры в футбол сгенерировать электроэнергию, которой будет достаточно, чтобы несколько часов подпитывать LED-лампу. Soccket называют экологически чистой альтернативой небезопасным источникам энергии, которые нередко используются жителями малоразвитых стран.

Принцип аккумулирования энергии мячом Soccket довольно прост: кинетическая энергия, образуемая от удара по мячу, передается крошечному механизму, похожему на маятник, который приводит в движение генератор. Генератор производит электроэнергию, которая накапливается в аккумуляторе. Сохраненная энергия может быть использована для питания любого небольшого электроприбора — например, настольной лампы со светодиодом.

Выходная мощность Soccket составляет шесть ватт. Генерирующий энергию мяч уже завоевал признание мирового сообщества: получил множество наград, был высоко оценен организацией Clinton Global Initiative, а также получил хвалебные отзывы на известной конференции TED.

Скрытая энергия вулканов

Одна из главных разработок в освоении вулканической энергии принадлежит американским исследователям из компаний-инициаторов AltaRock Energy и Davenport Newberry Holdings. «Испытуемым» стал спящий вулкан в штате Орегон. Соленая вода закачивается глубоко в горные породы, температура которых благодаря распаду имеющихся в коре планеты радиоактивных элементов и самой горячей мантии Земли очень высока. При нагреве вода превращается в пар, который подается в турбину, вырабатывающую электроэнергию.

На данный момент существуют лишь две небольшие действующие электростанции подобного типа – во Франции и в Германии. Если американская технология заработает, то, по оценке Геологической службы США, геотермальная энергия потенциально способна обеспечить 50% необходимого стране электричества (сегодня ее вклад составляет лишь 0,3%).

Другой способ использования вулканов для получения энергии предложили в 2009 году исландские исследователи. Рядом с вулканическими недрами они обнаружили подземный резервуар воды с аномально высокой температурой. Супер-горячая вода находится где-то на границе между жидкостью и газом и существует только при определенных температуре и давлении.

Ученые могли генерировать нечто подобное в лаборатории, но оказалось, что такая вода встречается и в природе — в недрах земли. Считается, что из воды «критической температуры» можно извлечь в десять раз больше энергии, чем из воды, доведенной до кипения классическим образом.

Энергия из тепла человека

Принцип термоэлектрических генераторов, работающих на разнице температур, известен давно. Но лишь несколько лет назад технологии стали позволять использовать в качестве источника энергии тепло человеческого тела. Группа исследователей из Корейского ведущего научно-технического института (KAIST) разработала генератор, встроенный в гибкую стеклянную пластинку.

Такой гаджет позволит фитнес-браслетам подзаряжаться от тепла человеческой руки — например, в процессе бега, когда тело сильно нагревается и контрастирует с температурой окружающей среды. Корейский генератор размером 10 на 10 сантиметров может производить около 40 милливат энергии при температуре кожи в 31 градус Цельсия.

Похожую технологию взяла за основу молодая Энн Макосински, придумавшая фонарик, заряжающийся от разницы температур воздуха и человеческого тела. Эффект объясняется использованием четырех элементов Пельтье: их особенностью является способность вырабатывать электричество при нагреве с одной стороны и охлаждении с другой стороны.

В итоге фонарик Энн производит довольно яркий свет, но не требует батарей-акуумуляторов. Для его работы необходима лишь температурная разница всего в пять градусов между степенью нагрева ладони человека и температурой в комнате.

Шаги по «умной» тротуарной плитке

На любую точку одной из оживленных улиц приходится до 50000 шагов в день. Идея использовать пешеходный поток для полезного преобразования шагов в энергию была реализована в продукте, разработанном Лоуренсом Кемболл-Куком, директором британской Pavegen Systems Ltd. Инженер создал тротуарную плитку, генерирующую электроэнергию из кинетической энергии гуляющих пешеходов.

Устройство в инновационной плитке сделано из гибкого водонепроницаемого материала, который при нажатии прогибается примерно на пять миллиметров. Это, в свою очередь, создаёт энергию, которую механизм преобразует в электричество. Накопленные ватты либо сохраняются в литиевом полимерном аккумуляторе, либо сразу идут на освещение автобусных остановок, витрин магазинов и вывесок.

Сама плитка Pavegen считается абсолютно экологически чистой: ее корпус изготовлен из нержавеющей стали специального сорта и переработанного полимера с низким содержанием углерода. Верхняя поверхность изготовлена из использованных шин, благодаря этому плитка обладает прочностью и высокой устойчивостью к истиранию.

Во время проведения летней Олимпиады в Лондоне в 2012 году плитку установили на многих туристических улицах. За две недели удалось получить 20 миллионов джоулей энергии. Этого с избытком хватило для работы уличного освещения британской столицы.

Велосипед, заряжающий смартфоны

Чтобы подзарядить плеер, телефон или планшет, необязательно иметь под рукой розетку. Иногда достаточно лишь покрутить педали. Так, американская компания Cycle Atom выпустила в свет устройство, позволяющее заряжать внешний аккумулятор во время езды на велосипеде и впоследствии подзаряжать мобильные устройства. 

Продукт, названный Siva Cycle Atom, представляет собой легкий велосипедный генератор с литиевым аккумулятором, предназначенным для питания практически любых мобильных устройств, имеющих порт USB. Такой мини-генератор может быть установлен на большинстве обычных велосипедных рам в течение считанных минут. Сам аккумулятор легко снимается для последующей подзарядки гаджетов. Пользователь занимается спортом и крутит педали — а спустя пару часов его смартфон уже заряжен на 100 поцентов.

Компания Nokia в свою очередь тоже представила широкой публике гаджет, присоединяемый к велосипеду и позволяющий переводить кручение педалей в способ получегия экологически безопасной энергии. Комплект Nokia Bicycle Charger Kit имеет динамо-машину, небольшой электрический генератор, который использует энергию от вращения колес велосипеда и подзаряжает ей телефон через стандартный двухмиллиметровый разъем, распространенный в большинстве телефонов Nokia.

Польза от сточных вод

Любой крупный город ежедневно сбрасывает в открытые водоемы гигантское количество сточных вод, загрязняющих экосистему. Казалось бы, отравленная нечистотами вода уже никому не может пригодиться, но это не так — ученые открыли способ создавать на ее основе топливные элементы.

Одним из пионеров идеи стал профессор Университета штата Пенсильвания Брюс Логан. Общая концепция весьма сложная для понмания неспециалиста и построена на двух столпах — применении бактериальных топливных ячеек и установке так называемого обратного электродиализа. Бактерии окисляют органическое вещество в сточных водах и производят в данном процессе электроны, создавая электрический ток.

Для производства электричества может использоваться почти любой тип органического отходного материала – не только сточные воды, но и отходы животноводства, а также побочные продукты производств в виноделии, пивоварении и молочной промышленности. Что касается обратного электродиализа, то здесь работают электрогенераторы, разделенные мембранами на ячейки и извлекающие энергию из разницы в солености двух смешивающихся потоков жидкости.

«Бумажная» энергия

Японский производитель электроники Sony разработал и представил на Токийской выставке экологически чистых продуктов био-генератор, способный производить электроэнергию из мелко нарезанной бумаги. Суть процесса заключается в следующем: для выделения целлюлозы (это длинная цепь сахара глюкозы, которая находится в зеленых растениях) необходим гофрированный картон.

Цепь разрывается с помощью ферментов, а образовавшаяся от этого глюкоза подвергается обработке другой группой ферментов, с помощью которых высвобождаются ионы водорода и свободные электроны. Электроны направляются через внешнюю цепь для выработки электроэнергии. Предполагается, что подобная установка в ходе переработки одного листа бумаги размером 210 на 297 мм может выработать около 18 Вт в час (примерно столько же энергии вырабатывают 6 батареек AA).

Метод является экологически чистым: важным достоинством такой «батарейки» является отсутствие металлов и вредных химических соединений. Хотя на данный момент технология еще далека от коммерциализации: электричества вырабатывается достаточно мало – его хватает лишь на питание небольших портативных гаджетов.

Смотреть далее: 10 самых красивых ветряных электростанций мира

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!t.me/recyclemagru
Page 2

В рамках своего проекта Vert Design Эндрю Симпсон из Австралии создает изделия из стекла. В своих работах он использует простые формы, его разработки находятся в тесной связи с человеком и снижают негативное воздействие на планету. Его девиз: элегантность – не новинка. Элегантная ваза выглядит на первый взгляд обычно, однако создана она из переработанной солнечной батареи. 

Многофункциональные деревянные бруски

Дизайнер Генри Уилсон создает крепкие каркасы из брусков древесины стандартных размеров.  Многофункциональные столярные системы позволяют объединить стандартизированные размеры брусков в 4 различные конфигурации в форме буквы А. Простота переработки и использования таких конструкций содержит в себе безграничный потенциал. Крепежи можно применять как в конструкции обычных столов и скамеек, так и в постройке временного жилья. 

Бумажные горшки

Проект Ett la Benn – это на 100% биоразлагаемые горшки и светильники. Их создают из бумаги, применяя особую технику сушки целлюлозы воздухом. Таким образом, процесс производства работ приближается к практически нулевым вредным выбросам в атмосферу. 

Посуда из пластиковых пакетов

Различные сосуды марки Plastic Fantastic: стаканы, чашки и миски – изготовлены из пластиковых пакетов. Созданные горшочки не пропускают воду, поэтому в них можно выращивать цветы. 

Новая мебель – из старой

Работы Piet Hein Eek выполнены с неизменным качеством ручной работы. Но, несмотря на то, что это ручная работа, дизайнер производит ее в масштабах известных брендов. Он преображает подержанные вещи или использует их в качестве материала для создания новых предметов. Piet Hein Eek пытается создавать предметы, которые в будущем не будут зависеть от влияния моды. Он признается, что у него врожденное отвращение к массовому потреблению. 

Стильная метла вместо пылесоса

Дизайнеры из Швейцарии, объединенные под брендом Postfossil, создают объекты для дома в контексте проблемы ограниченности ресурсов. Использование экологически чистых и возобновляемые ресурсов является основой работы дизайнеров. Например, эта метла изготовлена из белой породы дерева и достаточно привлекательна, чтобы ее не прятали в шкафу, а с удовольствием использовали вместо пылесоса, не затрачивая при этом электроэнергию. 

Абажур из вторсырья

Tamara Maynes придумывает дизайн того или иного предмета и выкладывает инструкции по его созданию в сеть или печатает их в журналах и книгах. Таким образом каждый может создать дизайнерский объект у себя дома, используя ненужные вещи или отходы. Скачать инструкцию по созданию такого абажура можно здесь. 

Бижутерия из бутылок от шампуня

Материалом для бижутерии, созданных под брендом Mark Vaarwerk, служит то что мы каждый день выбрасываем в урну. К примеру, брошка на фото сделана из бутылки из-под шампуня. Узнать об этом можно только по названию брошки – Wella Whirl: точно такое же название имеет марка этого шампуня.

Вот как происходит процесс создания ювелирных изделий: Марк помещает полистирол в воздухонепроницаемый контейнер и медленно опускает его в пары ацетона. Ацетон в этом случае действует как растворитель. В итоге получаются полистирольные шарики, которые и являются сырьем для изготовления украшений. 

Вазы из резины на растительной основе

Работы дизайнеров группы FormaFantasma созданы из  резины на растительной основе и продуктов животного происхождения без добавления нефтесодержащих веществ. Элементы флоры в формах объектов подчеркивают растительное и животное происхождение полимеров, в то время как цветовая палитра базируется на натуральных янтарных тонах в комбинации с традиционными материалами: деревом, керамикой и металлами. 

Керамические краски

Кирсти Ван Ноорт из Голландии побывала на 14 старых металлических рудниках в Корнуолле, где раньше добывали медь и олово. До 90-х годов там работали десятки подобных шахт,  но потом цены на материалы упали, и все шахты закрылись. Теперь там можно увидеть пейзажи с остатками шахт и грудами сырья, отвергнутыми промышленностью. Кирсти  взяла оттуда образцы почвы: сейчас цветовая палитра керамических красок состоит из 120 цветов. Эти краски подходят для фарфора, фаянса и керамики. Необходимо только обжечь материал, и цвета изменятся в ходе этого процесса. 

Мебель из старых газет

Компания дизайнеров Newspaper Wood решила повернуть вспять процесс изготовления бумаги из дерева – они делают деревья из бумаги. Причем получившиеся объекты действительно напоминают дерево: в их структуре даже можно разглядеть «вековые кольца».  Этот достигается путем спрессовывания газетных листов, смазанных клеем.  По характеристикам «газетные деревья» тоже близки к своим собратьям. Их можно пилить, сверлить и обрабатывать наждачной бумагой. 

Смотреть далее: 10 дизайнерских энергосберегающих ламп

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!t.me/recyclemagru
Page 3
11 октября 2014, 18:00

Автор: Recycle 13286

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!t.me/recyclemagru
Page 4

«Свинка Пеппа» — британский мультсериал для дошкольников. В этой серии выясняется, что дома у семейства свиней стоят разноцветные баки для раздельного сбора мусора, а рассортированные отходы они отвозят на станцию по переработке. Вот только от личного транспорта Пеппа и её родня отказаться пока не готовы.

 

Фиксики — Батарейки

Отечественный мультсериал о том, как устроен мир вокруг. Серия начинается с попыток удобрить горшок с ростком лимонного дерева батарейками («Знаешь, сколько в них энергии!»), а заканчивается спешной эвакуацией лимона и отправкой батареек в переработку с подробным рассказом о том, как, почему и зачем.

Животные спасают планету

Подборка коротких мультипликационных роликов от телеканала Discovery (на английском, но с русскими субтитрами). Белый медведь и энергосберегающие лампы, осьминог и пластиковые пакеты, бегемот и экономия воды и другие поучительные сюжеты длительностью не более минуты каждый.

Going Green

Мультфильм о светофоре, который решил стать зелёным — во всех смыслах. Помимо забавного сюжета здесь есть и серьёзный подтекст. Предложите, например, ребёнку посчитать, сколько пешеходов проходит через перекрёсток, на котором установлен светофор, а потом обсудите результаты.

Energy, let's save it!

Мультфильм в стиле ретро от официального Youtube-канала Евросоюза рассказывает об энергосберегающих лампочках, терморегуляторах отопления и других способах экономии энергии и воды — вплоть до неожиданно романтических.

Оззи Озон

Говорящая молекула Оззи Озон — маскот Программы ООН по окружающей среде (ЮНЕП), у которого есть даже собственный сайт (www.ozzyozone.org; осторожно, громкая музыка без предупреждения). В мультфильме Оззи, выбитый из строя нападением парниковых газов, отправляется в путешествие с альбатросом Альбертой, чтобы узнать, как предотвратить разрушение озонового слоя.

Это совсем не про это

Известный советский сатирический мульт идёт по классу мультфильмов для взрослых, но вполне достоин того, чтобы обсудить его с ребёнком.

Don’t Waste Your Waste

Видеоролик на английском вполне может стать подспорьем для девятиклассника, готовящегося к сдаче «топиков», а заодно внятно объяснить, что такое reuse, recycling и energy recovery.

«Как мусор уничтожил мир»

«Что там мерцает?» — «Это туманность Консервных банок, сынок»: ироничный мультфильм о том, что планету убивают не только добыча нефти и токсичные отходы производства. Нерациональное потребление — простой и доступный каждому способ приблизить апокалипсис.

Man

Мультфильм-притча о том, как «с южных гор до северных морей Человек проходит как хозяин», оставляя за собой трупы, горы мусора и выжженную землю. Финал у этой истории закономерно печальный, хотя и не без сарказма.

Смотреть далее: 30 котиков из Instagram в экологичных бумажных пакетах

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!t.me/recyclemagru

Десять новых источников энергии: от ударов человеческого сердца до крокодилового масла

Ученые всего мира продолжают разрабатывать новые источники энергии, которые могут заменить ископаемое топливо. Уже сейчас предпринимаются активные попытки использовать возобновляемую энергию без нанесения вреда окружающей среде.

В настоящей статье предлагается перечень 10 новых видов энергии, которые, скорее всего, будут активно использоваться в будущем.

1. Движения человека или животного

Этот способ основан на том, что своими движениями люди могут производить энергию, необходимую, например, для горения лампочек. Так, ученые стараются создать батареи, которые бы накапливали энергию, выделяемую за время ежедневной активности человеческого тела. Эти батареи можно было бы использовать для зарядки ноутбуков, мобильных телефонов и других электрических приборов личного пользования.

2. Удары сердца

Один бразильский разработчик недавно изготовил звуковоспроизводящее устройство в формате MP3, которое внешне напоминает кольцо на пальце. Необходимая для него энергия поступает от ударов сердца.

3. Движение песка

Движение песка является одним из новых источников энергии, который пока что используется очень незначительно, но ожидается, что в скором времени он найдет самое широкое применение. Например, уже возможно получать энергию для светодиодной лампы от движения песка в старинных песочных часах.

4. Растительное топливо

Другим видом энергии, который, скорее всего, активно начнут использовать в будущем, является растительное топливо для автомобилей. Так, например, компания Mitsubishi выпустила новый экологичный вид транспорта под названием «зеленый автомобиль», который ездит исключительно на растительном топливе.

5. Земное притяжение

Использование земного притяжения можно считать еще одним новым источником энергии, который предложили британские ученые Мартин Риддифорд (Martin Riddiford) и Джим Ривз (Jim Reeves). Они разработали метод использования этой энергии для домашних осветительных ламп. Лампа с присоединенным к ней кожаным мешком с камнями и песком подвешивается над потолком. Из-за своей тяжести мешок тянется к земле и в течение 30 минут благодаря этому притяжению вырабатывается электроэнергия, необходимая для зажжения лампы. После этого опять можно повесить мешок, чтобы лампа горела еще полчаса.

6. Мусор

В Великобритании выпустили специальную машину для сбора мусора, который ездит на батарее. Энергия для батареи производится самим мусором. В результате мусор собирается, перерабатывается и дает экологически чистую энергию, не требующую больших затрат для работы самой машины. В сутки такой мусоровоз собирает с улиц 25 тонн мусора и ненужных вещей, которые сортируются на специальной станции, а затем используются для производства энергии и зарядки батареи. Ту же энергию можно задействовать для уличного освещения.

7. Растворы

Компания OWI изготовила игрушечную машину «Грузовик-монстр». Ее особенностью является то, что она производит электричество за счет небольшого количества соляного раствора, получаемого в результате определенной пропорции воды и соли.

8. Апельсины

Использование фруктов для производства электроэнергии считается одной из разновидностей получения растительного топлива. При поддержке некоего французского рекламного агентства удалось зажечь флуоресцентные лампы одного уличного щита при помощи электричества, полученного из апельсинов.

9. Зеленые водоросли

Зеленые водоросли представляют собой другой вид сырья для получения энергии из растительного топлива. Его можно использовать для автомобилей, ламп или других электрических приборов. Эту идею активно поддерживает основатель Microsoft Бил Гейтс, один из богатейших людей во всем мире.

10. Крокодиловое масло

В новом виде топлива, известном как «биодизельное», для производства энергии используется крокодиловое масло. Этот метод предложила группа инженеров из американского штата Луизиана. По их словам, биодизельное топливо, получаемое из крокодилового масла, лучше растительного, потому что стоит гораздо меньше. Топливо на основе крокодилового масла можно спокойно заливать в бензобак и использовать вместе с обычным машинным топливом. Биодизель тоже является экологически чистым источником энергии.

Материалы ИноСМИ содержат оценки исключительно зарубежных СМИ и не отражают позицию редакции ИноСМИ.

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

Популярные статьи сейчас Показать еще

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.

Читайте также: 

10 устройств для «умного» дома

Почему в Украине не развивается альтернативная энергетика?

Энергетика будущего: на сто лет вперед

Согласно их исследованию, уже к середине века уголь и нефть начнут терять свое значение в качестве источников энергии, ископаемое топливо заменится энергией солнца. Но для этого придется менять всю парадигму отношений внутри отрасли — и технологии, и психологию игроков.

Большая энерготройка

По мнению экспертов «Глобальной энергии» (в их число входят 20 ученых из различных стран мира, в том числе, например, и лауреат Нобелевской премии мира Родни Аллам), к 2100 году доля нефти и угля в мировом топливно-энергетическом балансе составит 2,1% и 0,9% соответственно, термоядерная энергетика займет десятую часть рынка, а более четверти всей мировой электроэнергии будет производиться благодаря солнцу. Причина таких изменений — постепенное снижение добычи углеводородов и переориентирование на строительство более чистых энергомощностей.

Изменится и влияние разных государств на рынке энергетики: так, к 2035 году крупнейшим производителем топливно-энергетических ресурсов будет США (24%), второе место займет Россия (21%) и Китай (16%). Однако через 50 лет, по оценкам экспертов, на первое место выйдет Россия (19%), Китай станет вторым (18%), а США «опустится» до третьего места (17%). К 2100 году, однако, диспозиция изменится вновь: на первое место вырвется уже Китай (20%), а Россия и США будут занимать вторую и третью строчки рейтинга (16% и 14% соответственно).

Эксперты назвали и факторы, которые, по их мнению, мешают топливно-энергетическому комплексу развиваться в «зеленом» направлении: более трети ученых, участвовавших в исследовании, отметили, что пока альтернативные источники энергии слишком дороги, а конкуренция со стороны углеводородной и ядерной энергетики высока. В то же время активно формируется образ «традиционной» энергетики как нежелательной и неэкологичной, кроме того, современная экономика требует более эффективного использования имеющихся ресурсов, развития переработки отходов и смежных технологий. В такой ситуации, по мнению экспертов, дополнительные стимулы к развитию получат такие направления, как биоэнергетика и разработка биотоплива, а также термоядерных реакторов.

Результаты исследования, представленные «Глобальной энергией» на Петербургском международном экономическом форуме, вызвали оживленную дискуссию о будущем энергетики в целом и энергетики России в частности. Тренды трендами, но стартовые позиции и структура экономики у разных стран (и разных регионов одной страны) все же отличаются, а значит, путь к тройке энергетических лидеров мира Россия, Китай и США будут проходить по-разному.

Угля станет меньше, но больше

Большинство экспертов считает, что одна из предпосылок к снижению доли углеводородов в мировом балансе, — это Парижские климатические соглашения, одной из главных тем которых было замораживание угольных проектов. Многие банки и финансовые институты заявили об отказе от инвестиций в угледобывающую сферу и энергетику. Планы масштабного строительства угольных электростанций остались только у четырех стран — Вьетнама, Индии, Индонезии и Китая, хотя есть и более мелкие игроки, не желающие отказываться от развития этого сектора экономики, в частности, Пакистан и Турция. Вместе с тем есть идеи и проекты по возрождению угольной составляющей с учетом новых, более щадящих технологий, а также идеи восстановления и развития добычи твердого топлива в арктических территориях.

Один из таких проектов, например, реализуется в арктической зоне Красноярского края: на полуострове Таймыр находится одно из самых больших в мире месторождений антрацитов, в 2015 году началась его разработка. Только на одном участке «Река Малая Лемберова» запасы высококачественного антрацита составляют порядка 600 миллионов тонн. К 2020 году УК «Восток-Уголь» планирует добывать здесь до 30 миллионов тонн в год и отправлять антрацит в страны Европы по Севморпути.

А вот на нефтяной сектор напрямую Парижские соглашения влияния, скорее всего, не окажут, считает президент Ассоциации по развитию международных исследований и проектов в области энергетики «Глобальная энергия» Игорь Лобовский.

— Существенные изменения последуют с наступлением эры повсеместного развития автотранспорта на электро­энергии и иных источниках энергии, не имеющих отношение к углеводородам, эксперты прогнозируют такого рода процессы не ранее 2030 года, поэтому максимальное снижение доли углеводородов прогнозируется только к 2070 году, — рассуждает он. — Подобный сценарий экономически обоснован в случае снижения стоимости производства электро­энергии от возобновляемых источников — и это действительно должно происходить в ближайшие десятилетия. Например, лауреат премии «Глобальная энергия» 2017 года Михаэль Гретцель является изобретателем так называемых «ячеек Гретцеля» — солнечных батарей нового поколения, производство которых обходится дешевле в несколько раз по сравнению с производством кремниевых батарей. Подобные изобретения позволят возобновляемой энергетике развиваться повсеместно и, как следствие, значительно снизить ее стоимость.

Так что уточненный сценарий развития углеводородных отраслей следует читать так: доля углеводородов в энергетике будет снижаться, но потребление расти.

— Мы забываем, что нефть на нынешний день все больше используется в нефтехимии, в производстве товаров народного потребления, — говорит министр энергетики России Александр Новак, — У нас 9 из 10 товаров на нынешний день содержат продукты нефтепереработки. И если сегодня 11 миллионов баррелей всего идет на нефтехимию, то по самым скромным прогнозам через лет пятнадцать на нефтехимию будет уже 17 миллионов баррелей идти, а может быть дальше еще больше, в более ускоренном режиме.

— Подумайте об авиации, о морских перевозках, о нефтехимии, — вторит главный исполнительный директор Royal Dutch Shell Plc Бен ван Берден (Ben van Beurden). — Масса процессов требует высокой температуры и крайне высокой температуры для нагрева. И, конечно же, углеводороды займут свое место.

Когда подует ветер?

Потребителю нужна дешевая энергия — вот основной фактор, сдерживающий развитие альтернативной энергетики. Чтобы сделать возобновляемые источники энергии (ВИЭ) привлекательными, нужна либо высокая цена на нефть, либо финансовая поддержка государства или институтов развития.

— Когда цена на нефть достигает 100 долларов за баррель, это создает почву для развития новых технологий, включая ВИЭ, — говорит президент компании Total Патрик Пуянне.

Пока стоимость строительства ВИЭ в России достаточно высока, а коэффициент использования установленной мощности не так велик, как хотелось бы (и не только в России: по данным энергетического агентства США, средний КИУМ солнечных станций составляет порядка 26%). А значит, высока и стоимость киловатт-часа для потребителя. Опять же, строительство — это последний этап, необходимо развивать собственное производство солнечных панелей и других элементов. Но следует признать, что солнечная энергетика в России — это уже не стартап, а вполне сформировавшаяся отрасль. И ее развитие зависит от приоритетов государства.

— Есть явление, сетевой паритет — точка, когда себестоимость кВт/час электроэнергии, выработанной в альтернативной энергетике, оказывается равной себестоимости кВт/час электро­энергии, выработанной в традиционной энергетике. Спор идет — когда это случится? — рассуждает председатель правления ООО «УК «РОСНАНО» Анатолий Чубайс. — В ряде стран оно уже случилось, в России произойдет чуть позже, но оно неизбежно хотя бы потому, что потенциальный апгрейд ветра и солнца существенно больше, чем потенциальный апгрейд даже в парогазовых технологиях в тепловой генерации или гидрогенерации. Мы точно придем к моменту, когда альтернативная энергетика станет дешевле.

Эксперты прогнозируют, что это случится уже к 2050 году. По мнению Чубайса, сейчас в России создана абсолютно работоспособная система поддержки альтернативной энергетики, и препятствий для ее развития нет. Следующая задача, которую придется решить, — это найти способы промышленного хранения электроэнергии. И это задача не на отдаленную перспективу, а на ближайшие десять лет.

Однако не все эксперты разделяют оптимизм о перспективах ВИЭ — по крайней мере, они довольно сдержанно оценивают объем возобновляемых технологий, необходимых мировой энергетике.

— Я думаю, что человечество будет поощрять использование возобновляемых источников энергии в неких формах государственных субсидий. В последнее время данный сегмент продемонстрировал значительное снижение стоимости и возможность более быстрого внедрения, — считает председатель комитета по присуждению премии «Глобальная энергия», нобелевский лауреат Родни Аллам. — Возобновляемые источники энергии будут представлены системами с низкой интенсивностью, требующими огромных площадей; для них будут строиться «солнечные фермы» в пустынях и морские ветровые электростанции. Данный сегмент энергетики должен составлять определенный процент от общего объема рынка. Я считаю, что 20 процентов — это разумный предел.

Будущее — за атомной энергетикой

По мнению авторов доклада, снижение доли углеводородов — это единственный возможный сценарий для успешного развития цивилизации, вопрос только в том, когда наступит этот переломный момент. Эксперты «Глобальной энергии» считают, что это может произойти уже после 2050 года. Сейчас доля «зеленой» энергетики в мире составляет не более 30%. При этом к «зеленой» энергетике эксперты относят атомные электростанции, которые вырабатывают порядка 11% мировой электроэнергии. Ведь АЭС характеризуются низкими выбросами углерода в атмосферу.

— Мы на пороге четвертого промышленного уклада, на пороге очередной революции. Это время горизонтальных связей, цифровой информатики, искусственного интеллекта, время продажи и покупки жизненных циклов, а не конкретного объекта. Атомная энергетика как никто другой соответствует роли модератора этого процесса, — считает генеральный директор «Росатома» Алексей Лихачев.

Одна из основных проблем атомной энергетики — не технологическая, а психологическая: Чернобыль, Фукусима, испытания ядерного оружия — в общем, есть повод для беспокойства и недоверия.

— Важное условие для развития ядерной энергетики — это социальное принятие. Для того, чтобы ядерная энергетика возникла в какой-то стране, общество должно ее принимать, — говорит генеральный директор Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ) Юкия Амано.

Какие бы сценарии развития энергетики ни строились, одно в них неизменно: потребление электроэнергии в мире будет расти. Население Земли увеличивается, запросы человечества растут: за последние сто лет мы потребили энергии больше, чем за всю предыдущую историю от сотворения мира. При этом более миллиарда человек на планете до сих пор не имеют доступа к электричеству!

По прогнозам ученых, к 2050 году на Земле будет жить еще на 2,5 миллиарда больше людей, децентрализация энергетики и строительство малых мощностей даст доступ к этому ресурсу значительно большему количеству человек и повысить их качество жизни. А значит, потребность в электроэнергии снова будет расти. И здесь на помощь приходит атомная энергетика: высокопроизводительная, с низким уровнем выброса загрязняющих атмосферу веществ и не­ограниченными запасами топлива. При этом речь идет не только об ископаемом уране, но и об отработавшем ядерном топливе, находящемся на хранении: топливные сборки выработали свой ресурс не более, чем на четыре процента, и это огромный ресурс для вторичного использования. Не говоря уже о том, что переработка топлива из ОЯТ позволяет решить задачу необратимой утилизации оружейного плутония и замкнуть производственны цикл, срабатывая весь ресурс ядерного топлива.

Особый путь Сибири

По соглашению между США и Россией каждая из стран должна утилизировать по 34 тонны оружейного плутония, и начало этой работы было назначено на 2018 год. Но пока технологией выработки так называемого МОКС-топлива обладает только Россия: первый в мире завод по его производству находится в Железногорске (бывший Красноярск-26), на мощностях Горно-химического комбината, входящего в структуру «Росатома».

— Важно стандартизировать требования к производственной безопасности в различных юрисдикциях и странах для создания безопасной атомной энергетики, — считает президент энергетической корпорации Fortum Corporation Пекка Лундмарк. — Я считаю, что атомная энергетика будет играть ключевую роль, но не как единственная технология, а в сочетании с солнечной энергетикой, гидроэнергетикой и экологичным биотоп­ливом. Однако для того, чтобы атомная энергетика оставалась конкурентоспособной и продолжала играть важную роль в будущем, ей тоже требуется модернизация.

При этом «законодателем мод» в атомной энергетике вполне может стать Сибирь. Эксперты склоняются к мысли, что именно эта отрасль энергетики будет в регионе ведущей.

— Сибирский регион обладает всеми возможностями для развития атомной энергетики, обеспечивающими полный ядерный цикл от добычи и переработки уранового сырья и изготовления топливных сборок до утилизации облученного ядерного топлива, что может обеспечить и оптимизировать функционирование современных АЭС, — говорит Игорь Лобовский. — На долгую перспективу решить энергетические проблемы Сибирского региона можно за счет атомных энергоисточников, в частности, за счет строительства современных АЭС с реакторами типа ВВЭР-1300. Да, в соответствии с соглашением между Россией и США о прекращении производства оружейного плутония все ядерные реакторы Сибирской АЭС были остановлены в 2008 году, но в Северске сохранилась развитая инфраструктура и кадровый потенциал, а это существенно ускорит и удешевит строительство новой АЭС, которое на данный момент отложено до 2020 года.

Впрочем, КПД, КИУМ, себестоимость, доступность, технологичность — далеко не все требования, которые предъявляются энергетике будущего. И это тоже — вызов.

— Хотелось бы, чтобы энергетика будущего была незаметной — в том смысле, что мы не должны видеть ее негативных последствий, она должна быть бе­зопасной, — считает президент РСПП, председатель Наблюдательного совета ассоциации «Глобальная энергия» Александр Шохин. — Экологическое негативное воздействие, в том числе в той же атомной и даже гидроэнергетике и тепловой энергетике должно быть минимальным, а безопасность — максимальной. Я считаю, что главный критерий — это не то, что, какая доля будет, например, у возобновляемых видов энергетики, а именно то, что все виды энергетики должны быть безопасными и эффективными.

Трудно поспорить.


Смотрите также

Возврат к списку