Чим людство замінить нафту
Наука і техніка
Чим людство замінить нафту
14:45 25.06.2016
383
Розповісти друзям

Як відомо, споживання енергії у світі зростає величезними темпами. Що ж робитиме людство, коли в наших надрах не залишиться палива, а для життя вимагатиметься незрівнянно більше енергії, ніж зараз?

Термоядерний синтез

Незважаючи на те, що людству відомо більше десятка різних реакцій злиття атомів, на практиці зараз розглядаються лише дві з них. Найбільш проста і досяжна: «дейтерій + тритій». Саме ця реакція проходить у термоядерних бомбах.

Чим людство замінить нафту

Результатом реакції синтезу «дейтерій + тритій» є утворення гелію-4, нейтрона і виділення енергії. Потужний потік нейтронів і температура — мільйон градусів вносять певні складності для її контролю: таку небезпечну і гарячу плазму треба якось утримувати.

Ще одна перспективна для керованого синтезу реакція — «дейтерій + гелій-3». На відміну від попередньої, реакція тягне в багато разів менший потік небезпечних нейтронів, замість яких виділяються протони, а їх легко вловити і навіть використовувати для отримання енергії. Крім того, початкове паливо для синтезу малоактивні, а його зберігання не становить особливих труднощів. Разом із тим, при аварії такий реактор практично не забруднить навколишнє середовище.

Проте, гелій-3 розглядається в якості палива лише на дальню перспективу. Цей елемент є побічним продуктом реакцій, що відбуваються на Сонці. На Землі з її щільною атмосферою його поширеність вельми мала. Але на Місяці, де немає атмосфери, запаси гелію-3 оцінюються в 10 млн. тонн, так що в майбутньому розглядається можливість промислового видобутку цього мінералу на Місяці і доставки на Землю.

Сонце

Енергії, що посилається Сонцем на Землю у вигляді світлового випромінювання, вистачило б людству з лишком на будь-які потреби. В районі екватора наша планета отримує близько 2,5 кВт енергії на кожен квадратний метр поверхні. Так чому ж не використовувати цю безкоштовну, безпечну і настільки доступну енергію замість того, щоб спалювати тонни нафти?

Чим людство замінить нафту

Прямі методи перетворення сонячної енергії в електричну поки ще занадто примітивні. Варто визнати, що наука, так далеко зробила крок у багатьох напрямках, поки ще не дозволяє використовувати сонячну енергію досить ефективно. Найбільш відпрацьовані в технологічному плані сонячні панелі засновані на кремнієвих фотодиодах, напівпровідниках, всередині яких під впливом світла без додаткових перетворень виробляється електрика. Такі панелі вбудовують у калькулятори, електронні годинники та інші невеликі прилади.

Проте, до недавнього часу батареї були настільки дорогими і неефективними, що і за кілька десятиліть роботи не могли окупити витрати на своє виробництво. Але часи змінюються, з'являються нові матеріали, а методи виробництва удосконалюються щороку. Не так давно стали з'являтися органічні напівпровідники, виробництво яких зазвичай коштує набагато менше, ніж кремнієвих. Останній рекорд ефективності сонячних батарей виглядає вже цілком переконливо — 37,8%.

Вітер

Багато країн уже успішно використовують вітер для отримання електрики: в Данії він приносить майже третину, в Португалії — одну п'яту всієї електроенергії.

Чим людство замінить нафту

У вітряних електростанцій безліч плюсів. Вони не забруднюють навколишнє середовище, надаючи лише невеликий вплив на мікроклімат. Площа, яку займає турбіна, зазвичай не перевищує 1% всієї ферми, так що землю можна без проблем використовувати для потреб сільського господарства. У густонаселених країнах так і роблять: земля під щоглу орендується у фермерів, які ведуть навколо свою сільськогосподарську діяльність.

Зрозуміло, вітряки можна встановлювати там, де є вітер. Якщо середньорічна швидкість вітру нижче 5 м/с, то використовувати генератори з горизонтальною віссю обертання недоцільно. Але не так давно з'явилися роторні генератори з вертикальною віссю обертання, здатні добре працювати і при швидкості вітру всього 1 м/с. Із ростом середньої швидкості вітру собівартість кожного кіловата виробленого електрики суттєво знижується.

Водень

Звичайно, нові способи отримання електроенергії — це величезний прорив вперед. Проте досить компактні, потужні і недорогі акумулятори ми поки не винайшли, так що наш транспорт як і раніше потребує палива. Водень — практично ідеальне паливо: він має дуже високу питому теплоту згоряння, а в результаті горіння виходить лише водяна пара.

Чим людство замінить нафту

Отримання водню також гранично просто — за допомогою електролізу вода розкладається на водень і кисень. Ще один безперечний плюс: водень дозволяє досить легко і компактно отримувати електрику каталітичним способом. У майбутньому, коли людство навчиться отримувати дешеву електроенергію від Сонця, саме водень стане основним паливом, використовуваним для заправки транспорту.

Антиматерія

Варто згадати і ще про одне потенційне джерело колосальної енергії — антиматерії. Про неї нам відомо дуже мало. Вона являє собою повну протилежність матерії, з якої складаємося ми з вами і все інше у Всесвіті. При зустрічі матерії і антиматерії відбувається анігіляція, в результаті якої і одна, і інша зникають, а в навколишній простір вивільняється енергія. За розрахунковими даними, анігіляція 1 кг матерії і такої самої кількості антиматерії вивільняє енергію, еквівалентну вибуху майже 43 мегатонн тротилу.

Чим людство замінить нафту

Поки що люди не навчилися ні отримувати в достатній кількості, ні використовувати антиматерію. Але це не означає, що в майбутньому ми ніколи не зможемо «пустити в справу» цю загадкову і цікаву субстанцію.

Джерело: naked-science.ru

Цікаве в розділах на сайті
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