Енергетски проблем и начини за његово решавање. Изгледи за алтернативну енергију

Време не стоји. У давна времена, људи су као извор енергије користили само сопствену снагу, или, ако је могуће, снагу домаћих животиња. Тада је први спољни извор енергије који су људи научили користити био ватра. Све што је првобитно било могуће добити од ватре, је кухање и гријање њихових домова. Данас је служење човечанству извори енергије који милион пута прекорачују људску моћ. Сада припремамо храну не само уз помоћ ватре, већ подигнемо тоне терета са посебном опремом, користимо ракете, освајамо простор, гледамо у дубине Земље и градимо милионе градова. Међутим, у свијету све више локалних енергетских криза настаје због недостатка енергетских ресурса.

Енергетски закон

Енергија никада не нестаје, може промијенити облик и акумулирати. На пример, биљкама је потребна сунчева светлост, оне трансформишу соларну енергију и акумулирају је. Истовремено, дају нам га у виду јестивих производа, људи и животиње конзумирају ове биљке и трансформишу ту енергију, коју акумулирају, на пример, у мишићни рад. С друге стране, спаљивање дрвета на ломачи такођер ослобађа енергију сунца. Осим тога, све фосилних ресурса планете, пре свега угаљ, природни гас, нафта, су акумулатори соларне енергије. Сви ови енергетски ресурси формирани су од остатака животиња и биљака које су постојале пре милион година, под утицајем притиска и екстремно високих температура у Земљиној кори.

Средњовековном човеку се чини да је магичан, ако би му пред очима неко могао да извади светло из угља или покрене аутомобил уз помоћ уља. Али ова магија се састоји само од омогућавања акумулације енергије и њеног преласка из једног облика у други. У нашем времену, овај процес је постао толико уобичајен за свакога да мало људи размишља о енергетском проблему и ресурсима које ми узимамо у ту сврху. Од времена када је човечанство почело да открива тајне енергије, оно покушава да добије енергију по најнижој цени. Идеална опција би била да се измисли временска машина, тзв. "Перпертум мобиле", која би сама произвела енергију, извукла је из ничега. Али, нажалост, немогуће је створити такав вјечни мотор који би ријешио све проблеме енергетских ресурса. Укупна количина енергије увијек остаје иста, не може се створити, може се ослободити само акумулирана енергија и претворити је у другу: свјетло, електричну, топлотну, физичку, кемијску итд.

Вода као извор енергије

Особа може користити моћну силу воде, у неким фазама ометати природну циркулацију воде, како би на тај начин извукла енергију. Данас се хидроелектрана производи електричном енергијом, која се може акумулирати или одмах потрошити за своју намјену.

Невероватна снага морских валова сваког другог одмора на бројним обалама, њихова моћна енергија ради свој посао. Али човјечанство још увијек није у стању користити снагу морских валова за производњу енергије, иако постоје безбројни теоријски модели и идеје за њихову имплементацију како би се ријешио енергетски проблем. Од недавно, након несреће у нуклеарној електрани у Чернобилу, владе многих поморских држава озбиљно су се заинтересовале за овај сигуран извор енергије, а прије тога су се проводила испитивања углавном у области атомске енергије.

Угаљ

Све врсте угља су резултат процеса који је трајао милионе година, током којих су се остаци разноврсне вегетације распадали и претварали у тресет под високим притиском, затим у угаљ. Током милионима година, ови депозити продирали су све дубље и дубље у Земљину кору, прекривени новим слојевима одозго. На пример, слој тресета од 50 метара збијен је у угљеном слоју од 3 метра. Прво, у 1. веку наше ере, Римљани су гријали своје станове уз помоћ угља. Истраживачи сматрају да се тресет користио за гријање у праисторијском периоду. И тек у КСВИ веку, угаљ се почео користити у Европи као гориво.

Угаљ и нафта по свом пореклу и хемијском саставу припадају истој групи. У ствари, од угља, као и из нафте, можете добити бензин. Овај метод је развијен у Немачкој током Другог светског рата, када нафта није била довољна за производњу бензина. Овај метод се састоји у чињеници да се у процесу сагоревања угаљ меље и подлеже одређеним хемијским процесима, што резултира одличним горивом.

Уље

Као и друге врсте фосилних горива које људска врста гори да би произвела топлоту и електричну енергију, нафта има изузетно угледно доба. Најстарији нафтна поља формиране су пре 600 милиона година. Уље је испунило све празнине и пукотине земљине коре, стварајући огромне наслаге. Данас се активно трагају, буше се бунари и екстрахују огромне резерве ових лежишта.

Од нафте производи све више и више супстанци које конзумира човечанство. Бензин и дизел нису једини производи које људи конзумирају. Нафта је сировина за производњу лекова, вештачких ткива, отрова, минералних ђубрива, козметике, пластике. Ми чак не сумњамо у то како човечанство зависи од ових горива и енергетских ресурса. Није ни чудо да су најбогатије земље у свијету произвођачи и произвођачи нафте. Данас нафта доминира свуда. Ниједан други облик моћи не може замијенити нафту као извор енергије.

Природни гас

Гас који се користи за загревање, кување или производњу електричне енергије је у већини случајева пропан, бутан или природни гас. Откривен је приликом случајног бушења првих нафтних бушотина. Данас, природни гас обезбеђује петину светске потражње за енергијом.

Природни гас, који гори током кувања, емитује енергију двоструко више од произведене електричне струје термоелектране. Природни гас, као и угаљ, је фосилно гориво, али његово порекло је ближе нафти. Зато се производи заједно са нафтом или у облику независних гасних формација. Најлакше је извући природни гас из лежишта који су под земљом, као на Блиском истоку или у Сибиру. Безбедност у његовом развоју обезбеђује систем прикључних цеви и вентила, којима регулишу притисак, јер су гасна поља стално под огромним притиском.

Главна европска гасна поља су у Италији, Француској и Холандији, као иу Северном мору, у близини обала Велике Британије и Норвешке. Поред тога, Русија снабдева сибирским гасом обиман систем гасовода за земље централне Европе. Русија је главни снабдевач гасом, а трећина свих резерви гаса које се користе у свету долази из Сибира.

Енергија из атома

Човечанство је научило како да добије атомску енергију на електранама раздвајањем језгра атома уранијума. Управо тај елемент има нестабилно језгро и најлакше се раздваја дјеловањем неутрона. Као резултат распада језгра, ослобађају се нови неутрони, који, заузврат, цијепају друге атомске језгре. Овај процес се претвара у ланчану реакцију и ослобађа огромну количину енергије која се користи за претварање воде у пару, погон турбине и електричног генератора. Нажалост, овај начин рјешавања енергетског проблема је несигуран, уз енергију атомских језгара, долази до радиоактивног зрачења које је опасно за све живе организме. Због тога би требало максимизирати заштиту са посебним покривачима на таквим електранама.

Мека енергија

Према речима научника, решење енергетског проблема у будућности за меке алтернативне облике енергије. Постоје такви облици као што су енергија вјетра, биоенергија и соларна енергија. Они не троше минерале и не штете околишу. Они се такођер називају обновљивим изворима енергије. Све док постоји живот на Земљи, енергија вјетра, биоенергија и соларна енергија су неисцрпни, а фосилни извори попут угља, гаса и нафте ће једног дана нестати.

Биоенергија

Биоенергија је енергија која се производи из биљака. За животиње и људе, биљке су најважнији извор енергије и хране. Биљке добијају енергију директно од Сунца, дрво - носилац обновљиве биоенергије. Али наше потребе индустријско друштво толико велики да све дрво на планети може да задовољи само мали део, без решавања енергетског проблема. У многим земљама дрво је главни извор енергије. Неконтролисана сјеча доводи до смањења броја стабала, јер за њихове засаде често нема довољно новца. У овом случају, овај извор постепено постаје необновљив, што ће бити један од узрока енергетског проблема.

Алтернативни и обећавајући начин добијања енергије је производња биогаса. Формира се од уништених супстанци животињског и биљног света у одсуству контакта са ваздухом. Пољопривреда, у којој се велики део биомасе сакупља као отпад, може да користи специјална биогас постројења за производњу метана. Рад таквих постројења не штети околишу, а њихово коришћење не захтева никакве трошкове. Рјешење проблема енергије и сировина у таквим алтернативним изворима. Али, наравно, прво морају бити изграђени, а први експерименти су увек повезани са високим трошковима. Интересантан начин да се потроши мање плина, на примјер, налази се у Бразилу. Они производе био-алкохол, течност добијену ферментацијом шећерне трске и кукуруза. Овај алкохол се додаје обичном бензину. Тако земља постаје мање овисна о увозу бензина.

Још један пример коришћења биоенергије је калифорнијска обала. На морским фармама узгаја се једна од сорти морске траве, која расте за пола метра дневно. Такође се прерађују у производњу бензина, а друге врсте алги се користе као сировине у термоелектранама, чиме се смањује проблем енергије и сировина.

Снага ветра

Ветар је један од традиционалних извора енергије. Још у ВИИ веку пре нове ере. е. Вјетрењаче су се користиле у Персији, а 1920. године, први пут у Сједињеним Државама, вјетрењаче су кориштене за производњу електричне енергије. Још десет година касније, у Аустрији и Баварској су изграђене вјетроелектране, које су обезбјеђивале цијеле просторе властитом струјом.

Модерне електране производе електричну енергију. Уз помоћ енергије вјетра, електрични генератори се крећу, који напајају електричну мрежу или акумулирају енергију у батеријама. Према речима стручњака, коришћење енергије ветра има велику будућност, ако човечанство преферира развој алтернативне енергетске технологије, а не нуклеарну енергију и коришћење нафте као извора енергије.

Соларна енергија

Са становишта производње енергије, Сунце можемо посматрати као тип атомског реактора изузетне снаге. Само мала честица допире до Земље, али чак и она даје могућност живота. Да ли је могуће претворити соларну енергију директно у електричну енергију? Да, сасвим је могуће уз помоћ соларних панела. Већ данас, где год сунце сија и када су потребе за електричном енергијом мале, оне добијају енергију директно од сунца. Соларни панели су плоче које имају два изузетно танка слоја. Један слој се састоји од силикона, а други од силиција и бора. Заједно са сунчевом свјетлошћу која удара у соларну батерију, фотони продиру у његов вањски слој - најмањи дио свјетлости који емитира сунце. Они покрећу електроне, преносе их у други слој и тако изазивају електрични напон. Пренесени електрони улазе у акумулатор струје, затим - у електричне проводнике. Тако, на пример, соларне електране већ решавају енергетски проблем Далеког истока.

Соларни панели се стално побољшавају. Док су они и даље веома скупи, али се надамо да ће у блиској будућности они постати прилично ефикасни и јефтини и да ће бити у стању да реше глобални енергетски проблем, да задовоље значајан део потреба човечанства за електричном енергијом. Такве соларне фарме су сада у не-стамбеним подручјима због екстремне топлине. Изгледи за кориштење соларне енергије су огромни, према мишљењу стручњака, ако се технологија за производњу водика настави развијати, онда се соларна енергија акумулирана у пустињским подручјима може испоручити у облику водика у земљама потрошача.

Зашто уштедјети резерве енергије?

Депозити нафте, угља и природног гаса, формирани од стране наше планете током милион година, човечанство проводи неколико година. Када ове резерве беспотребно трошимо са повећањем издвајања енергетских носача, опљачкамо наше потомке.

Тиме реметимо равнотежу енергије на Земљи, јер би однос примљене и враћене енергије у простор требао бити уравнотежен. Ако човечанство уништи и сагори резерве енергије, онда се стварају гасови који спречавају враћање вишка сунчеве енергије у свемир. Као резултат тога, појављује се глобални енергетски проблем - наша планета постаје све топлија, појављује се феномен назван ефект стаклене баште. Ефекат стаклене баште може толико да промени глобалну климу да ће се пустиње ширити, да ће настати разорна торнада, лед ће се истопити на половима, ниво мора ће се значајно повећати, многе обале ће бити преплављене водом.

Поред тога, време за исцрпљивање енергетских ресурса је већ дошло. Научници упозоравају да ће резерве фосила енергије трајати неколико деценија, а потрошња енергије ће се смањити, а људско благостање такође. Рјешавање проблема у брзој транзицији друштва у разумну потрошњу енергетских резерви и развој нових алтернативних и сигурних метода производње енергије.