Чем человечество заменит нефть
Наука и техника
Чем человечество заменит нефть
14:45 25.06.2016
389
Рассказать друзьям

Как известно, потребление энергии в мире растёт огромными темпами. Что же будет делать человечество, когда в наших недрах не останется топлива, а для жизни будет требоваться несравнимо больше энергии, чем сейчас?

Термоядерный синтез

Несмотря на то, что человечеству известно более десятка различных реакций слияния атомов, на практике сейчас рассматриваются лишь две из них. Наиболее простая и достижимая: «дейтерий + тритий». Именно эта реакция проходит в термоядерных бомбах.

Чем человечество заменит нефть

Результатом реакции синтеза «дейтерий + тритий» является образование гелия-4, нейтрона и выделение энергии. Мощный поток нейтронов и температура — миллион градусов вносят определённые сложности для её контроля: такую опасную и горячую плазму надо как-то удерживать.

Ещё одна перспективная для управляемого синтеза реакция – «дейтерий + гелий-3». В отличие от предыдущей, реакция влечёт во много раз меньший поток опасных нейтронов, вместо которых выделяются протоны, а их легко уловить и даже использовать для получения энергии. Кроме того, исходное топливо для синтеза малоактивно, а его хранение не представляет особого труда. Вместе с тем, при аварии такой реактор практически не загрязнит окружающую среду.

Тем не менее, гелий-3 рассматривается в качестве топлива лишь на дальнюю перспективу. Этот элемент является побочным продуктом реакций, происходящих на Солнце. На Земле с её плотной атмосферой его распространённость весьма мала. Но на Луне, где нет атмосферы, запасы гелия-3 оцениваются в 10 млн. тонн, так что в будущем рассматривается возможность промышленной добычи этого минерала на Луне и доставки на Землю.

Солнце

Энергии, посылаемой Солнцем на Землю в виде светового излучения, хватило бы человечеству с лихвой на любые потребности. В районе экватора наша планета получает порядка 2,5 кВт энергии на каждый квадратный метр поверхности. Так почему же не использовать эту бесплатную, безопасную и столь доступную энергию вместо того, чтобы сжигать тонны нефти?

Чем человечество заменит нефть

Прямые методы преобразования солнечной энергии в электрическую пока ещё слишком примитивны. Стоит признать, что наука, так далеко шагнувшая во многих направлениях, пока ещё не позволяет использовать солнечную энергию достаточно эффективно. Наиболее отработанные в технологическом плане солнечные панели основаны на кремниевых фотодиодах, полупроводниках, внутри которых под воздействием света без дополнительных преобразований вырабатывается электричество. Такие панели встраивают в калькуляторы, электронные часы и другие небольшие приборы.

Тем не менее, до недавнего времени батареи были столь дорогими и неэффективными, что и за несколько десятилетий работы не могли окупить затраты на своё производство. Но времена меняются, появляются новые материалы, а методы производства совершенствуются каждый год. Не так давно стали появляться органические полупроводники, производство которых обычно стоит намного меньше, чем кремниевых. Последний рекорд эффективности солнечных батарей выглядит уже вполне убедительно — 37,8%.

Ветер

Многие страны уже успешно используют ветер для получения электричества: в Дании он приносит почти треть, в Португалии — одну пятую всей электроэнергии.

Чем человечество заменит нефть

У ветряных электростанций множество плюсов. Они не загрязняют окружающую среду, оказывая лишь небольшое влияние на локальный климат. Площадь, которую занимает турбина, обычно не превышает 1% всей фермы, так что землю можно без проблем использовать для нужд сельского хозяйства. В густонаселенных странах так и делают: земля под мачту арендуется у фермеров, которые ведут вокруг свою сельскохозяйственную деятельность.

Разумеется, ветряки можно устанавливать там, где есть ветер. Если среднегодовая скорость ветра ниже 5 м/с, то использовать генераторы с горизонтальной осью вращения нецелесообразно. Но не так давно появились роторные генераторы с вертикальной осью вращения, способные хорошо работать и при скорости ветра всего 1 м/с. С ростом средней скорости ветра себестоимость каждого киловатта произведённого электричества существенно снижается.

Водород

Конечно, новые способы получения электроэнергии — это огромный прорыв вперёд. Тем не менее достаточно компактные, мощные и недорогие аккумуляторы мы пока не изобрели, так что наш транспорт по-прежнему нуждается в топливе. Водород — практически идеальное топливо: он имеет очень высокую удельную теплоту сгорания, а в результате горения получается лишь водяной пар.

Чем человечество заменит нефть

Получение водорода также предельно просто — с помощью электролиза вода разлагается на водород и кислород. Ещё один несомненный плюс: водород позволяет довольно легко и компактно получать электричество каталитическим способом. В будущем, когда человечество научится получать дешевую электроэнергию от Солнца, именно водород станет основным топливом, используемым для заправки транспорта.

Антиматерия

Стоит упомянуть и ещё об одном потенциальном источнике колоссальной энергии — антиматерии. О ней нам известно очень мало. Она представляет собой полную противоположность материи, из которой состоим мы с вами и всё остальное во Вселенной. При встрече материи и антиматерии происходит аннигиляция, в результате которой и одна, и другая исчезают, а в окружающее пространство высвобождается энергия. По расчётным данным, аннигиляция 1 кг материи и такого же количества антиматерии высвобождает энергию, эквивалентную взрыву почти 43 мегатонн тротила.

Чем человечество заменит нефть

Пока что люди не научились ни получать в достаточных количествах, ни использовать антиматерию. Но это не значит, что в будущем мы никогда не сможем «пустить в дело» эту загадочную и интересную субстанцию. 

Источник: naked-science.ru

Интересное в разделах на сайте
Перлини української класики (збірник)
Леся Українка Іван Якович Франко Михайло Михайлович Коцюбинський Тарас Григорьевич Шевченко Василь Стефаник Микола Хвильовий Григорій Квітка-Основ’яненко Iван Нечуй-Левицький