Нетрадиційний джерело енергії і його застосування

У сучасному світі проблем вистачає. Незважаючи на прогнози фантастів, люди так і не змогли перемогти голод, а інфекційні захворювання і донині становлять смертельну загрозу для життя і здоров`я живуть на Землі. Але основною бідою є вичерпання ресурсів, які дають нашої цивілізації енергію. Виходом може стати новий нетрадиційний джерело енергії. Що ж мається на увазі під цим поняттям?

Що це таке?

Простіше кажучи, нетрадиційний джерело енергії - це такий спосіб її отримання, який в промислових масштабах не використовується, є експериментальним і тільки готується до більш широкого використання у всьому світі. Але головною відмінною рисою подібних способів отримання енергії стає їх повна екологічна безпека та возобновляемость.

До них можуть бути віднесені вітряні електростанції, сонячні батареї, електростанції, що працюють від енергії припливів. Крім того, до того ж класу можуть бути віднесені біогазові установки, а також перспективні проекти термоядерних установок (правда, з великою натяжкою).

Сонячна енергія

Цей нетрадиційний джерело енергії тільки досить відносно може називатися «нетрадиційним». Причина тільки лише в тому, що в даний час технологія використання сонячної енергії на Землі не надто розвинена: позначається забрудненість атмосфери, та й фотоелементи досі стоять дуже недешево. Космос - інша справа. Сонячні батареї є на всіх космічних кораблях і справно забезпечують їх обладнання безкоштовної енергією.

Не потрібно припускати, ніби цей «нетрадиційний» джерело енергії привернув увагу людей тільки в наш час. Сонце - це дармової джерело тепла з найдавніших часів. Ще цивілізація Шумера використовувала ємності на дахах будинків, в яких вода нагрівалася жаркими літніми днями.

В принципі, з тих пір ситуація змінилася не сильно: ефективно розвивають цей напрям енергетики тільки в тих країнах, де є пустельні і спекотні райони. Так, більша частина Ізраїлю і Каліфорнії в США отримує енергію, вироблену за допомогою сонячних батарей. Переваг у цього методу вистачає: сучасні фотоелементи відрізняються підвищеним ККД, так що з кожним роком світ зможе виробляти все більша кількість абсолютно чистою та безпечною енергії.

На жаль, ціна технології (про що ми вже говорили) досі висока, а при виробництві батарей використовуються настільки токсичні елементи, що говорити про якусь екології взагалі стає безглуздо. Трохи інакше надходять японці, широко застосовують нетрадиційні та відновлювані джерела енергії на практиці.

Японський досвід

Звичайно, сонячні батареї більш-менш інтенсивно використовуються і в Японії. Але в останні роки вони повернулися до практики з тисячолітньою історією: на дахах будинків встановлюються резервуари і труби чорного кольору, вода в яких нагрівається сонячними променями. Враховуючи тяжкий стан з енергоносіями в цій острівній державі, економія коштів виходить істотною.

На даний момент аналітики вважають, що вже до 2025 року сонячна енергія займе соціально значущі позиції в більшості країн світу. Словом, використання нетрадиційних джерел енергії в найближчі 50-70 років має стати масовим.

Біогаз

Всі великі людські поселення з незапам`ятних часів стикалися з однією спільною проблемою - відходами. Цілі річки нечистот стали ще більше, коли людина приручила худобу і свиней і почав масово його вирощувати.

Коли відходів було ще не так багато, вони могли використовуватися для удобрення полів. Але в той момент, коли поголів`я тих же свиней початок обчислюватися мільйонами, потрібно було якось вирішувати питання. Справа в тому, що фекалії цього виду тварин в свіжому вигляді попросту токсичні для рослин. Щоб зробити їх корисними, потрібно витримувати гнойову рідину, аерувати її і частково використовувати препарати для стабілізації рівня рН. Це дуже дорого.

Біогаз - це найдавніший тренд!

Вчені досить швидко звернули увагу на досвід Стародавнього Китаю та Індії, де ще до нашої ери люди почали використовувати метан, отриманий при перегнивання домашніх відходів. Тоді його використовували найчастіше для приготування їжі.

Втрати газу були дуже великими, але для спрощення домашньої роботи його вистачало. До речі кажучи, в цих країнах подібні рішення активно використовують і донині. Таким чином, біогаз як нетрадиційний джерело енергії має великі перспективи, якщо підійти до питання з використанням сучасних технологій.

Була запропонована технологія переробки стоків тваринницьких підприємств, в результаті якої на виході виходив чистий метан. Проблема її розвитку в тому, що створювати подібні підприємства можна тільки в регіонах з розвиненим тваринництвом. Крім того, перспективи збільшення видобутку біогазу тим нижче, чим більше на сільськогосподарських підприємствах використовується антибіотиків і миючих засобів: навіть невелика їх кількість гальмує бродіння, в результаті чого весь гній покривається пліснявою.

Вітряні генератори

Пам`ятайте Дон Кіхота з його «велетнями»? Ідея використання сили вітру здавна розбурхувала уми вчених, а тому дуже скоро вони знайшли вихід: вітряні млини стали справно забезпечувати швидко зростаюче міське населення першокласної борошном.

Зрозуміло, коли з`явилися перші генератори електричного струму, умами вчених знову заволоділа та ж ідея. Як же не захотіти використовувати безмежну силу вітру для отримання безкоштовного струму?

Ідея ця досить швидко була втілена в життя, а тому в Японії, Данії, Ірландії та США зараз чимало районів, постачання яких електрикою на 80 і більше відсотків здійснюється шляхом застосування вітряків. У США та Ізраїлі сьогодні вже є не один десяток фірм, які розробляють і ставлять вітряні генератори - це досить перспективний нетрадиційний джерело енергії. Визначення «нетрадиційний» тут не надто доречно, так як вітряна енергія має давню історію.

Проблем в їх випадку також вистачає. Звичайно, електрика виходить безкоштовним, але для установки вітряка знову-таки потрібна пустельна місцевість, де більшу частину року дме вітер. Крім того, вартість виготовлення та встановлення потужного генератора (з висотою щогли кілька десятків метрів) обчислюється десятками тисяч доларів. А тому дозволити собі «безкоштовне» електрику можуть далеко не всі країни, в яких сама можливість генерації струму силою вітру цілком реальна.

Термоядерна енергія

Це межа мрій багатьох сучасних фізиків. Робота з приборкання термоядерної реакції почалися ще в 50-х роках минулого століття, але досі чинний реактор так і не був отриманий. Втім, новини з цих фронтів досить оптимістичні: вчені припускають, що в наступні 20-30 років вони все-таки зможуть створити діючий прототип.

До речі, а чому це напрям науки так важливо? Справа в тому, що при злитті двох атомів водню або гелію утворюється в сотні тисяч разів більше енергії, ніж якби розпалося кілька тисяч ядер урану! Запаси трансуранових елементів великі, але вони поступово виснажуються. Якщо ж використовувати для вироблення енергії водень, його запасів тільки на нашій планеті вистачить на сотні тисяч років.

Уявіть собі компактний реактор, який без дозаправки може працювати декілька десятків років, повністю забезпечуючи електрикою величезну інопланетну базу! Термоядерний нетрадиційний джерело енергії - це практичний шанс для всього людства, що дає можливість розпочати широке освоєння Космосу.

На жаль, недоліків у технології дуже багато. По-перше, досі немає жодного мало-мальськи робочого прототипу, а прориви в цьому напрямку були дуже і дуже давно. З тих пір мало чути про якісь реальні успіхи.

По-друге, при злитті легких ядер утворюється величезна кількість легких нейтронів. Навіть грубі розрахунки показують, що елементи реактора всього за п`ять років стануть настільки радіоактивними, що їх матеріали почнуть руйнуватися, повністю дегенерувати. Словом, технологія ця вкрай недосконала, а її перспективи все ще туманні. Втім, навіть якщо вірні хоча б грубі підрахунки, то даний нетрадиційний альтернативне джерело енергії напевно може стати справжнім порятунком для всієї нашої цивілізації.

Приливні станції

У міфах і переказах народів світу можна знайти масу згадок про тих божественних силах, які керують приливами і відливами. Людині вселяла трепет велетенська сила, яка може приводити в рух такі маси води.

Зрозуміло, з розвитком промисловості люди знову звернули погляди на приливну енергію, яка дозволяла створити електростанції, в чому повторюють ідеї вже давно випробуваних і прекрасно зарекомендували себе ГЕС. Переваги - дешева енергія, повна відсутність шкідливих відходів та необхідності затоплення земель, як у випадку з гідроелектростанціями. Недолік - дорожнеча будівництва.

Висновки

У підсумку, можна сказати, що нетрадиційні поновлювані джерела енергії можуть приблизно на 70% забезпечити людство недорогим і чистим електрикою, але для їх масового використання потрібно здешевлювати технології.