Какие есть новые разработки в энергетике?

ВЕТЕР:

◼ Человечество уже давно использует силу ветра в мореплавании, для работы мельниц и для перекачивания воды. В последние годы, однако, интерес к ветру снова возрождается. Изготовленные по новейшим технологиям ветроэнергетические установки вырабатывают электричество для 35 миллионов человек. Ветер — это совершенно чистый, возобновляемый источник энергии. В Дании, например, уже 20 процентов электричества вырабатывается силой ветра. Все большее распространение ветроэнергетика получает в Германии, Испании, а также Индии, которая претендует на пятое место в мире по использованию силы ветра. В Соединенных Штатах сейчас вырабатывают электричество 13 000 ветроустановок. А некоторые специалисты считают, что если использовать все подходящие территории в США, то энергия ветра могла бы обеспечивать более 20 процентов потребностей страны в электричестве.

СОЛНЦЕ:

◼ Сейчас выпускаются фотоэлементы, которые преобразуют энергию солнечного света в электричество. Во всем мире суммарная мощность гелиоустановок составляет около 500 мегаватт, и потребность в фотоэлементах ежегодно увеличивается на 30 процентов. Однако фотоэлектрические преобразователи пока еще не настолько эффективны, как хотелось бы, и вырабатываемое ими электричество дороже, чем получаемое при сжигании ископаемого топлива. Кроме того, при производстве фотоэлементов используются такие ядовитые вещества, как сульфид кадмия и арсенид галлия. Так как они сохраняются в природе столетиями, «Биосайенс» отмечает, что «переработка и утилизация отработавших фотоэлементов может стать большой проблемой».

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГИЯ:

◼ Если к ядру нашей планеты, температуру которого оценивают в 4 000 градусов по Цельсию, сквозь земную кору прокопать туннель, температура в нем будет увеличиваться в среднем на 30 градусов на каждый километр. Для людей, которые живут рядом с термальными источниками или вулканическими разломами, подземное тепло более доступно. В 58 странах мира исходящая из глубин земной коры горячая вода или пар используются, чтобы отапливать дома или вырабатывать электричество. Исландия примерно половину вырабатываемой энергии получает из геотермальных источников. В других странах, например в Австралии, обсуждается возможность извлекать энергию из раскаленных каменных пород, находящихся на глубине нескольких километров под землей. «Острэлиан джиогрэфик» сообщает: «Некоторые ученые предлагают закачивать под землю воду, и обратно она будет выходить уже горячей и под большим давлением, вращая турбины электрогенераторов. Это позволит получать электроэнергию десятилетиями и даже веками».

ВОДА:

◼ Уже сейчас 6 процентов электроэнергии всего мира вырабатывается гидроэлектростанциями. Согласно «Международному энергетическому обозрению» за 2003 год, в течение следующих двух десятилетий «развитие возобновляемых источников энергии будет происходить в основном за счет строительства крупных гидроэлектростанций в развивающихся странах, особенно в Азии». Однако «Биосайенс» предупреждает: «Водохранилища часто затопляют ценные плодородные земли. Кроме того, плотины значительно влияют на существующие экосистемы — на растения, животных и микроорганизмы».

ВОДОРОД:

◼ Водород — это бесцветный, не имеющий запаха горючий газ, самый распространенный элемент во Вселенной. На земле водород входит в состав растительных и животных тканей, ископаемого топлива и воды. Он сгорает без выделения вредных веществ и более эффективно, чем ископаемое топливо.

В журнале «Сайенс ньюс онлайн» говорится, что «пропуская через воду электричество, ее разлагают на водород и кислород». Хотя таким способом можно добывать водород в больших количествах, в журнале отмечается, что «этот простой метод пока не экономичен». В мире вырабатывается примерно 45 миллионов тонн водорода, в основном для производства удобрений и чистящих средств. Но этот водород производят с применением ископаемого топлива, а при этом выделяется ядовитый угарный газ и углекислый газ, способствующий глобальному потеплению.

И все же многие считают водород одним из самых перспективных и многообещающих альтернативных источников энергии и полагают, что в будущем он сможет удовлетворить энергетические потребности человечества. Подобный оптимизм основан на значительных достижениях в разработке так называемого топливного элемента.

ТОПЛИВНЫЙ ЭЛЕМЕНТ:

◼ «Топливный элемент — это устройство, которое вырабатывает электричество из водорода, но не путем сжигания, а путем соединения его с кислородом в ходе управляемой химической реакции. При использовании чистого водорода, в отличие от обогащенного водородом ископаемого топлива, выделяется только тепло и вода.

В 1839 году Уильям Гров, английский судья и физик, сконструировал первый топливный элемент. Однако производить такие устройства было дорого, к тому же топливо и необходимые компоненты было трудно достать. На какое-то время эта технология была забыта, пока в середине XX века не стали разрабатывать топливные элементы для обеспечения энергией американских космических кораблей. Сейчас такие устройства применяются как в космонавтике, так и для более земных задач.

Сегодня разрабатываются топливные элементы, которые могли бы заменить двигатели внутреннего сгорания на автомобилях, обеспечивать электроэнергией жилые и производственные здания, а также питать небольшие электрические устройства, например сотовые телефоны и компьютеры. На момент написания этой статьи электроэнергия стационарных электростанций, работающих на топливных элементах, была в четыре раза дороже, чем та, которую получают из ископаемого топлива. Но эта технология еще только развивается, и в нее вкладываются сотни миллионов долларов.

Польза для окружающей среды от применения более экологичных источников энергии очевидна. Однако стоимость их использования в промышленных масштабах все еще слишком высока. В докладе «IEO 2003» говорится: «Предстоящий рост энергопотребления будет, скорее всего, удовлетворяться в основном за счет ископаемых видов топлива (нефти, природного газа и угля), потому что цены на них останутся относительно низкими, а вырабатывать энергию из других видов топлива может быть невыгодно».

[Иллюстрация, страница 9]

Автомобиль с топливным элементом. 2004

[Сведения об источнике]

Mercedes-Benz USA

[Сведения об иллюстрации, страница 8]

DOE Photo