Нетрадиционный источник энергии и его применение

В современном мире проблем хватает. Несмотря на прогнозы фантастов, люди так и не смогли победить голод, а инфекционные заболевания и по сей день представляют смертельную угрозу для жизни и здоровья живущих на Земле. Но основной бедой является исчерпание ресурсов, которые дают нашей цивилизации энергию. Выходом может стать новый нетрадиционный источник энергии. Что же подразумевается под этим понятием?

Что это такое?

Проще говоря, нетрадиционный источник энергии - это такой способ ее получения, который в промышленных масштабах не используется, является экспериментальным и только готовится к более широкому использованию во всем мире. Но главной отличительной чертой подобных способов получения энергии становится их полная экологическая безопасность и возобновляемость.

К ним могут быть отнесены ветряные электростанции, солнечные батареи, электростанции, работающие от энергии приливов. Кроме того, к тому же классу могут быть отнесены биогазовые установки, а также перспективные проекты термоядерных установок (правда, с большой натяжкой).

Солнечная энергия

Этот нетрадиционный источник энергии только весьма относительно может называться «нетрадиционным». Причина только лишь в том, что в настоящее время технология использования солнечной энергии на Земле не слишком развита: сказывается загрязненность атмосферы, да и фотоэлементы до сих пор стоят очень недешево. Космос – иное дело. Солнечные батареи имеются на всех космических кораблях и исправно обеспечивают их оборудование бесплатной энергией.

Не нужно предполагать, будто этот «нетрадиционный» источник энергии привлек внимание людей только в наше время. Солнце – это дармовой источник тепла с древнейших времен. Еще цивилизация Шумера использовала емкости на крышах домов, в которых вода нагревалась жаркими летними днями.

В принципе, с тех пор ситуация изменилась не сильно: эффективно развивают это направление энергетики только в тех странах, где есть пустынные и жаркие районы. Так, большая часть Израиля и Калифорнии в США получает энергию, выработанную посредством солнечных батарей. Преимуществ у этого метода хватает: современные фотоэлементы отличаются повышенным КПД, так что с каждым годом мир сможет вырабатывать все большее количество совершенно чистой и безопасной энергии.

К сожалению, цена технологии (о чем мы уже говорили) до сих пор высока, а при производстве батарей используются столь токсичные элементы, что говорить о какой-то экологии вообще становится бессмысленно. Несколько иначе поступают японцы, широко применяющие нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на практике.

Японский опыт

Конечно, солнечные батареи более-менее интенсивно используются и в Японии. Но в последние годы они вернулись к практике с тысячелетней историей: на крышах домов устанавливаются резервуары и трубы черного цвета, вода в которых нагревается солнечными лучами. Учитывая тяжкое положение с энергоносителями в этом островном государстве, экономия средств получается существенной.

На данный момент аналитики считают, что уже к 2025 году солнечная энергия займет социально значимые позиции в большинстве стран мира. Словом, использование нетрадиционных источников энергии в ближайшие 50-70 лет должно стать массовым.

Биогаз

Все крупные людские поселения с незапамятных времен сталкивались с одной общей проблемой - отходами. Целые реки нечистот стали еще больше, когда человек приручил скот и свиней и начал массово его выращивать.

Когда отходов было еще не так много, они могли использоваться для удобрения полей. Но в тот момент, когда поголовье тех же свиней начало исчисляться миллионами, нужно было как-то решать вопрос. Дело в том, что фекалии этого вида животных в свежем виде попросту токсичны для растений. Чтобы сделать их полезными, нужно выдерживать навозную жижу, аэрировать ее и частично использовать препараты для стабилизации уровня рН. Это очень дорого.

Биогаз – это древнейший тренд!

Ученые достаточно быстро обратили внимание на опыт Древнего Китая и Индии, где еще до нашей эры люди начали использовать метан, полученный при перегнивании домашних отходов. Тогда его использовали чаще всего для приготовления пищи.

Потери газа были очень большими, но для упрощения домашней работы его хватало. Кстати говоря, в этих странах подобные решения активно используют и по сей день. Таким образом, биогаз как нетрадиционный источник энергии имеет большие перспективы, если подойти к вопросу с использованием современных технологий.

Была предложена технология переработки стоков животноводческих предприятий, в результате которой на выходе получался чистый метан. Проблема ее развития в том, что создавать подобные предприятия можно только в регионах с развитым животноводством. Кроме того, перспективы увеличения добычи биогаза тем ниже, чем больше на сельскохозяйственных предприятиях используется антибиотиков и моющих средств: даже небольшое их количество тормозит брожение, в результате чего весь навоз покрывается плесенью.

Ветряные генераторы

Помните Дон Кихота с его «великанами»? Идея использования силы ветра издавна будоражила умы ученых, а потому очень скоро они нашли выход: ветряные мельницы стали исправно обеспечивать быстро растущее городское население первоклассной мукой.

Разумеется, когда появились первые генераторы электрического тока, умами ученых вновь завладела та же идея. Как же не захотеть использовать безграничную силу ветра для получения бесплатного тока?

Идея эта достаточно быстро была претворена в жизнь, а потому в Японии, Дании, Ирландии и США сейчас немало районов, снабжение которых электричеством на 80 и более процентов осуществляется путем применения ветряков. В США и Израиле сегодня уже есть не один десяток фирм, которые разрабатывают и ставят ветряные генераторы - это весьма перспективный нетрадиционный источник энергии. Определение «нетрадиционный» здесь не слишком уместно, так как ветряная энергия имеет давнюю историю.

Проблем в их случае также хватает. Конечно, электричество получается бесплатным, но для установки ветряка опять-таки нужна пустынная местность, где большую часть года дует ветер. Кроме того, стоимость изготовления и установки мощного генератора (с высотой мачты несколько десятков метров) исчисляется десятками тысяч долларов. А потому позволить себе «бесплатное» электричество могут далеко не все страны, в которых сама возможность генерации тока силой ветра вполне реальна.

Термоядерная энергия

Это предел мечтаний многих современных физиков. Работа по обузданию термоядерной реакции начались еще в 50-х годах прошлого века, но до сих пор действующий реактор так и не был получен. Впрочем, новости с этих фронтов достаточно оптимистичные: ученые предполагают, что в следующие 20-30 лет они все-таки смогут создать действующий прототип.

Кстати, а почему это направление науки так важно? Дело в том, что при слиянии двух атомов водорода или гелия образуется в сотни тысяч раз больше энергии, чем если бы распалось несколько тысяч ядер урана! Запасы трансурановых элементов велики, но они постепенно истощаются. Если же использовать для выработки энергии водород, его запасов только на нашей планете хватит на сотни тысяч лет.

Представьте себе компактный реактор, который без дозаправки может работать несколько десятков лет, полностью обеспечивая электричеством огромную инопланетную базу! Термоядерный нетрадиционный источник энергии – это практический шанс для всего человечества, дающий возможность начать широкое освоение Космоса.

К сожалению, недостатков у технологии очень много. Во-первых, до сих пор нет ни одного мало-мальски рабочего прототипа, а прорывы в этом направлении были очень и очень давно. С тех пор мало слышно о каких-то реальных успехах.

Во-вторых, при слиянии легких ядер образуется огромное количество легких нейтронов. Даже грубые расчеты показывают, что элементы реактора всего за пять лет станут настолько радиоактивными, что их материалы начнут разрушаться, полностью дегенерировав. Словом, технология эта крайне несовершенна, а ее перспективы все еще туманны. Впрочем, даже если верны хотя бы грубые подсчеты, то данный нетрадиционный альтернативный источник энергии наверняка может стать настоящим спасением для всей нашей цивилизации.

Приливные станции

В мифах и преданиях народов мира можно найти массу упоминаний о тех божественных силах, которые руководят приливами и отливами. Человеку внушала трепет исполинская сила, которая может приводить в движение такие массы воды.

Разумеется, с развитием промышленности люди вновь обратили взгляды на приливную энергию, которая позволяла создать электростанции, во многом повторяющие идеи уже давно опробованных и прекрасно зарекомендовавших себя ГЭС. Преимущества – дешевая энергия, полное отсутствие вредных отходов и необходимости затопления земель, как в случае с гидроэлектростанциями. Недостаток – дороговизна строительства.

Выводы

В итоге, можно сказать, что нетрадиционные возобновляемые источники энергии могут примерно на 70% обеспечить человечество недорогим и чистым электричеством, но для их массового использования нужно удешевлять технологии.