Об отказе от неумеренной добычи полезных ископаемых заговорили несколько десятилетий назад. Толчком к повышению энергоэффективности стали расчеты, свидетельствующие, что доступных запасов нефти, газа и угля землянам хватит ненадолго. Следующей причиной были экологические проблемы, с которыми сталкиваются все жители планеты. Но для того, чтобы отказаться от классических источников энергии, необходимо найти им замену — если не более выгодную, то хотя бы сопоставимую по эффективности. Что предлагают ученые взамен газа, нефти и угля?

10. Космические солнечные станции

На Земле из-за наличия атмосферы интенсивность солнечного освещения недостаточна для экономически выгодного производства солнечной энергии. Один из вариантов решения этой проблемы ученые видят в строительстве космических “солнечных ферм”, которые будут собирать излучение звезды “в чистом виде” и передавать накопленную энергию на планету при помощи лазерных лучей или микроволн. Проблема проекта проста — цена построения такой станции превышает разумную. Однако в недалеком будущем благодаря повышению эффективности солнечных батарей и снижению стоимости вывода кораблей (и поднятия грузов) на околоземную орбиту “космические солнечные фермы” могут стать реальностью.

9. Энергия человека

Конечно, системы, которые можно зарядить при помощи мышечных усилий, существуют уже давно. Но человек производит огромное количество движений, которые — теоретически — можно было бы трансформировать в энергию. Условно говоря, сейчас вы водите пальцем по экрану смартфона “впустую” — а ведь могли бы заряжать в процессе телефон. Если девайс может подсчитывать количество шагов и реагировать на движение, почему он еще не способен использовать то же движение владельца для подзарядки? Ученые активно исследуют возможности этого направления, но практических результатов или прототипов “самозаряжающихся” устройств пока не существует.

8. Энергия приливов

В направлении приливной энергетики работают более 100 компаний, а энергия волн в некоторых регионах используется в практических целях. Так, в Австралии часть опреснительных установок полностью обеспечиваются энергией за счет приливов и отливов.

7. Водород

Двигатель на водороде — дешевая, высокоэффективная и “чистая” энергия. Долгие годы шаттлы NASA заправлялись именно этим видом топлива. Проблема в том, что водород хоть и является самым распространенным элементом в космосе, но на Земле встречается только в виде соединений. А значит, для получения чистого элемента необходимо затратить энергию. Зато после его можно “упаковать” в топливные ячейки и использовать “по назначению”. Honda, например, производит автомобили, способные передвигаться на энергии из таких “водородных ячеек”. Водородные заправки планируют строить (и строят!) в Калифорнии (США), Южной Корее и Германии.

   6. Геотермальная энергетика — энергия подземной лавы

27% энергии, произведенной на Филиппинах и 30% энергии Исландии получены таким образом. В Исландии же недавно открыли неоценимый источник геотермальной энергии — подземное магматическое озеро, благодаря которому эффективность производства “альтернативной энергии” выросла в 10 раз. Такой метод энергообеспечения государства хоть и выгоден, но слишком зависит от геологических особенностей территории. Магму, в отличие от газа или нефти, по трубопроводу не “перекачаешь”.

5. Ядерные отходы

В конструкции “классической” атомной электростанции урановые стержни погружены в воду, а к концу их “срока службы” использованы оказываются только 5% атомов урана — остальные 95% отправляются в утиль с маркировкой “ядерные отходы”. Новая технология, предполагающая погружение стержней в жидкий натрий вместо воды, позволит кардинально поменять соотношение использованных и неиспользованных ресурсов — 5% урана уйдет в отходы, а 95% превратятся в энергию. Причем такие реакторы могут повторно использовать стержни, “списанные” с атомных электростанций предыдущего поколения. Компания Hitachi уже сконструировала новые “быстрые реакторы” и предлагает из для закупки, однако стоимость постройки новых станций крайне высока. К тому же мир все еще с опаской относится к идее оборудования новых атомных электростанций — свежа память о нескольких крупных авариях, включая и катастрофу на Чернобыльской АЭС.

4. Прозрачные (оконные) солнечные батареи

Германия, чей климат не слишком отличается от украинского, вполне успешно занимается производством солнечной энергии. Стоимость производства батарей падает, а эффективность их — как и популярность — растет. Одно из последних открытий позволяет рассчитывать на новый всплеск развития солнечной энергетики. Ученые из Лос-Анжелеса придумали прозрачные солнечные батареи, которые могут заменить окна или монтироваться прямо на оконное стекло. Технология достаточно дорогостоящая, но в ближайшие 2-3 года подешевеет достаточно, чтобы такое техническое решения окупало себя.

3. Биотопливо из водорослей

За 11 лет — с 2002 по 2013 год — производство биотоплива выросло примерно на 500%. Причина такого роста — потребность в этаноле (спирте) и биодизеле, которые повсеместно добавляются к топливу. По расчетам Генри Форда, изобретателя современного автомобиля, двигатель и должен был работать на этаноле. Его плану помешало открытие многочисленных месторождений нефти — в те времена очень дешевой. Возросший за столетие спрос на нефть сделал ее не самым выгодным видом топлива, позволив этанолу начать отвоевывать позиции. Проблема “классического” биотоплива — этанола — в том, что для его производства используется то же сырье (и те же земли), что и для выращивания пищевых культур. То есть энергетическая отрасль начинает конкурировать с пищевой.

Но решение проблемы есть — водоросли. Неприхотливые, быстрорастущие, позволяющие легко добывать необходимые “топливные” компоненты, а “сухой остаток” пускать в переработку и использовать для выращивания нового “урожая” водорослей.

2. Ветряные мельницы

Использование энергии ветра — классическая технология. Однако новый взгляд на нее позволит не только увеличить эффективность на несколько порядков, но и добывать энергию по всему миру, а не в “избранных” регионах с благоприятным рельефом. Для того, чтобы “ветряные мельницы” были эффективны, необходима значительная сила ветра. А решается проблема просто — достаточно поднять ветряную турбину на 300-600 метров над уровнем моря, где потоки воздуха не только сильнее, но и стабильнее (что критически важно при промышленных масштабах производства энергии). Первые “летающие ветряки” планируется установить на Аляске. Сама конструкция представляет собой дирижабль со смонтированной на нем турбиной. При слишком сильном ветре такой ветряк должен самостоятельно “запарковаться” на земле. Также предполагается, что автоматика конструкции позволит ей выбирать оптимальное положение в пространстве, чтобы генерировать максимально количество энергии.

1. Термоядерный синтез

Термоядерный синтез безопасен, так как, в отличие от ядерного реактора, он соединяет атомы, а не расщепляет их. Существует международный проект по разработке термоядерного реактора — ITER, к которому подключились страны ЕС (официально заявленные как единое целое в рамках данного проекта), а также Китай, Индия, Россия, Республика Корея, США, Казахстан и Япония. Проект существует более 25 лет, инженерная разработка технической конструкции реактора давно завершена, строительство комплекса во Франции начато в 2013 году, а к 2020 ученые планируют начать первые эксперименты с плазмой.

Параллельно некоторые коммерческие организации ведут собственные исследования в том же направлении. В случае успеха мир будет обеспечен дешевой и практически бесконечной энергией.

gcshelp.org