برق غیر معمول غیر معمول ترین منابع انرژی جایگزین منابع غیرمعمول جریان الکتریکی
9. نیروگاه موج صدف
شناور زرد رنگ قسمت سطحی پمپ است که در عمق 15 متری و در نیم کیلومتری ساحل قرار دارد. Oyster ("Oyster") با استفاده از انرژی موج، آب را به یک نیروگاه برق آبی کاملاً معمولی واقع در خشکی منتقل می کند. این سیستم قادر است تا 800 کیلووات برق تولید کند و تا 80 خانه نور و گرما را تامین کند.8. سوخت های زیستی مبتنی بر جلبک
جلبک ها تا 75 درصد روغن های طبیعی دارند، خیلی سریع رشد می کنند و برای آبیاری به زمین زراعی یا آب نیاز ندارند. از یک هکتار (4047 متر مربع) "علف دریایی" می توانید از 18 تا 27 هزار لیتر سوخت زیستی در سال دریافت کنید. برای مقایسه: نیشکر با همان ورودی های اولیه تنها 3600 لیتر بیواتانول تولید می کند.7. پنل های خورشیدی در شیشه پنجره
پنل های خورشیدی استاندارد انرژی خورشید را با بازده 10 تا 20 درصد به الکتریسیته تبدیل می کنند و کارکرد آنها بسیار گران است. اما اخیراً دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا توسعه یافته اند پانل های شفافبر اساس پلاستیک نسبتا ارزان قیمت. باتری ها از نور مادون قرمز انرژی می گیرند و می توانند جایگزین شیشه های پنجره معمولی شوند.6. الکتریسیته آتشفشانی
اصل کار نیروگاه زمین گرمایی همانند نیروگاه حرارتی است اما به جای زغال سنگ از گرمای داخل زمین استفاده می شود. مناطق با فعالیت آتشفشانی بالا، جایی که ماگما به سطح نزدیک می شود، برای استخراج این نوع انرژی ایده آل هستند.5. سلول خورشیدی کروی
حتی در یک روز ابری، کره شیشه ای پر از مایع Betaray چهار برابر کارآمدتر از یک پنل خورشیدی معمولی است. و حتی در یک شب صاف، کره نمی خوابد و انرژی را از نور ماه استخراج می کند.4. ویروس M13
دانشمندان آزمایشگاه ملی لارنس برکلی (کالیفرنیا) موفق شدند ویروس باکتریوفاژ M13 را طوری اصلاح کنند که وقتی ماده به طور مکانیکی تغییر شکل می‌دهد، بار الکتریکی ایجاد کند. برای دریافت برق، کافی است یک دکمه را فشار دهید یا انگشت خود را روی صفحه نمایش بکشید. با این حال، تا کنون حداکثر شارژی که با "وسایل عفونی" به دست آمده است برابر با قابلیت یک چهارم باتری میکرو انگشتی است.3. توریم
توریم یک فلز رادیواکتیو شبیه به اورانیوم است، اما قادر به تولید 90 برابر بیشتر انرژی در هنگام تجزیه است. در طبیعت 3 تا 4 برابر بیشتر از اورانیوم یافت می شود و تنها یک گرم از این ماده از نظر مقدار حرارت تولید شده معادل 7400 گالن (33640 لیتر) بنزین است. 8 گرم توریم برای یک ماشین برای رانندگی بیش از 100 سال یا 1.6 میلیون کیلومتر بدون سوخت کافی است. به طور کلی، Laser Power Systems شروع کار بر روی یک موتور توریوم را اعلام کرد. ببینیم!2. موتور مایکروویو
همانطور که مشخص است، فضاپیمابه دلیل پرتاب و احتراق سوخت موشک انگیزه ای برای برخاستن دریافت می کند. راجر شوئر سعی کرد مبانی فیزیک را پاک کند. موتور EMDrive آن (ما در مورد آن نوشتیم) نیازی به سوخت ندارد، و با استفاده از امواج مایکروویو که از دیواره های داخلی یک ظرف مهر و موم شده منعکس می شود، نیروی رانش ایجاد می کند. بیشتر در راه است مسافت طولانی: نیروی کشش چنین موتوری حتی برای پرتاب یک سکه از روی میز کافی نیست.1. راکتور آزمایشی حرارتی بین المللی (ITER)
هدف ITER بازآفرینی فرآیندهایی است که درون ستارگان رخ می‌دهند. برخلاف شکافت هسته ای، ما در مورد سنتز ایمن و بدون زباله دو عنصر صحبت می کنیم. پس از دریافت 50 مگاوات انرژی، ITER 500 مگاوات انرژی را برمی گرداند که برای تامین انرژی 130000 خانه کافی است. راه اندازی این راکتور مستقر در جنوب فرانسه در اوایل دهه 2030 انجام خواهد شد و تا سال 2040 به شبکه انرژی متصل نخواهد شد.دنیای مدرن به تدریج و به طور پیوسته به استفاده گسترده تر و فعال تر از منابع انرژی جایگزین می رسد. بشریت به خوبی می‌داند که نفت و گاز دیر یا زود تمام می‌شود، انرژی هسته‌ای، علیرغم همه پیشرفت‌هایش، هنوز نمی‌تواند 100% ایمن باشد، زغال سنگ برای محیط زیست مضر است و همچنین تجدید ناپذیر محسوب می‌شود. منابع طبیعی. به همین دلیل است که امروزه تعداد فزاینده ای از دانشمندان و محققین در زمینه افزایش راندمان و کاهش هزینه های تولید برق از منابع جایگزین فعالیت می کنند. و اگر امروز به سختی می توان کسی را با نیروگاه های خورشیدی، بادی، حرارتی، ترکیبی و حتی فراساحلی غافلگیر کرد، آیا این درست است که در دنیای اطراف ما و فراتر از آن هنوز منابع کمی مطالعه شده اما شاید امیدوارکننده انرژی سازگار با محیط زیست وجود دارد؟
ما اطلاعات موجود امروز را مطالعه کرده‌ایم و 10 مورد از غیرمعمول‌ترین و عجیب‌ترین منابع انرژی جایگزین را برای شما جمع‌آوری کرده‌ایم که ممکن است فردا وجود نداشته باشند، اما پس فردا ممکن است به طور فعال توسط بشریت استفاده شوند.
1. بالقوه انرژی حرارتی اقیانوسکه همانطور که می دانیم بیشتر سیاره ما را پوشش می دهد، ممکن است در آینده توسط انسان ها برای تولید برق استفاده شود. یک نیروگاه «اقیانوس گرم» به دلیل تفاوت دمایی بین آب‌های سطحی گرم و آب‌های سرد کف، انرژی تولید می‌کند.
2. ممکن است متوجه نباشید، اما طبیعت مدتهاست که چگونگی تولید برق را کشف کرده است به دلیل تبخیر آب. دانشمندان مدرن با نگاهی به گیاهان، قبلاً سیستم مشابهی ایجاد کرده اند که به دلیل تفاوت در خواص الکتریکی آب و هوا کار می کند، حباب های آن مانند برگ گیاه به داخل برگ پمپ می شود. در نتیجه جریان الکتریکی تولید می شود. در عین حال، دانشمندان در مورد چشم اندازهای احتمالی استفاده از چنین فناوری کاملاً خوش بین هستند، از جمله به دلیل توانایی این سیستم ها برای کار نه تنها به عنوان ژنراتور، بلکه به عنوان باتری برای تولید انرژی الکتریکی.
3. اسمز- یک فرآیند طبیعی که دانشمندان برای مدت طولانی از آن برای نیازهای خود استفاده می کنند. همه فیلترها را می شناسند اسمز معکوس، اما همه نمی دانند که امروزه مهندسان در حال توسعه یک طرح اساسی جدید برای تولید برق از آب شور دریاها و اقیانوس ها هستند. علاوه بر این، این اصل نیز مبتنی بر اسمز است.
منحصر به فرد بودن این فرآیند این است که در آینده نه تنها می توان به طور مستقل مقادیر لازم انرژی را برای فرآیندهای نمک زدایی آب که امروزه به هزینه های انرژی هنگفتی نیاز دارد، بلکه برای تولید برق "برای فروش" تامین کرد. اصل عملیاتی "نیروگاه های اسمز" بر اساس فرآیند معکوس نمک زدایی خواهد بود. دانشمندان می دانند که وقتی به آب شیرینآب شور دریا فرآیندی به نام "الکترودیالیز معکوس" را آغاز می کند که به دلیل آن برق تولید می شود. در همین صورت، اگر تحقیقاتی که امروز انجام می شود نشان دهنده صرفه اقتصادی آن باشد، می توان چنین نیروگاه هایی را در مصب رودخانه ها نصب کرد که در آن اختلاط طبیعی دریا و آب شیرین اتفاق می افتد.
4. مهندسان ژول بیوتکنولوژی به طور کامل توسعه داده اند فناوری نوآورانهبه دست آوردن منابع انرژی، نامیده می شود گلیوکالچر. مهندسان استفاده از مخلوطی از هیدروکربن ها، مواد مغذی، آب و میکروارگانیسم های فتوسنتزی را پیشنهاد می کنند که از نور خورشید به عنوان منبع انرژی استفاده می کند. در نتیجه فعالیت حیاتی میکروارگانیسم ها، ما قادر خواهیم بود بلافاصله هیدروکربن ها یا الکل هایی را که نیازی به تصفیه ندارند به دست آوریم.
5. استفاده از هلیوم-3. این ایزوتوپ غیر رادیواکتیو پتانسیل بسیار بالایی برای تولید برق از طریق همجوشی هسته ای دارد، اما در زمین بسیار نادر است، اما در ماه به وفور یافت می شود. تخمین زده می شود که توسعه ماه ممکن است یک جهت بسیار امیدوارکننده باشد و امروزه دانشمندان چندین پروژه را ایجاد کرده اند که اجرای آنها ممکن است در آینده نزدیک آغاز شود. به ویژه با نام هلیوم-3 به عنوان منبع انرژی آینده، شرکت روسی Energia قصد دارد توسعه صنعتی خود را در ماهواره ای از سیاره ما حداکثر تا سال 2020 آغاز کند.
6. پیزوالکتریک– این روش برای به دست آوردن انرژی برای مدت طولانی توسط انسان استفاده می شده است. با این حال، در مقیاس مینیاتوری و نه صنعتی. در همین حال، دانشمندان رد نمی کنند که استفاده از انرژی جنبشی از حرکت انسان در آینده ممکن است به یک فرآیند نسبتا امیدوارکننده تبدیل شود.
با توجه به اینکه پیزوالکتریک توسط مواد خاصی در پاسخ به تنش مکانیکی تولید می شود، کافی است به سادگی یک پوشش روسازی از مواد مشابه ایجاد کنیم، آن را در مکان هایی با بیشترین تمرکز افراد در حال حرکت قرار دهیم و منبع انرژی رایگان جدیدی به دست خواهیم آورد. علاوه بر این، یک اصل مشابه را می توان در گزینه های بسیار متنوعی اجرا کرد، به عنوان مثال، برق می تواند توسط کف کفش تولید شود.
7. انرژی خورشیدیبرای مدت طولانی با موفقیت در زمین "بازیافت" شده است، اما به دلیل وجود جو، بخش عظیمی از آن به سادگی بدون رسیدن مستقیم به سطح سیاره ما متلاشی می شود. اگر پنل های خورشیدی در فضا قرار گیرند، بازده آنها ده برابر می شود. به هر حال، فتوسل های مشابه مدت هاست در ماهواره هایی که از زمین پرتاب می شوند استفاده می شود.
8. فضولات- امروزه بیشتر از موفقیت مورد استفاده مردم قرار می گیرند، از جمله برای تولید بیوگاز. در آینده، دانشمندان رد نمی کنند که فاضلاب انسانی نیز به عنوان منابع انرژی جایگزین استفاده کاملاً فعالی پیدا کند. به عنوان مثال، امروزه در سوئد تلاش می‌کنند تا بر اساس اصل استفاده از پیل‌های سوختی میکروبی که در طول فرآیندهای زندگی خود جریان الکتریکی تولید می‌کنند و از فضولات برای نیرو استفاده می‌کنند، فناوری را برای تامین انرژی موتور اتوبوس‌های شهری راه‌اندازی کنند.
9. نیروگاه های گرداب- نمونه های اولیه چنین سیستم هایی امروزه ایجاد شده اند. اصل عملکرد این سیستم ها بر اساس امکان به دست آوردن انرژی از جریان های کند آب است که می تواند گرداب ایجاد کند. و دقیقاً آنها، گرداب‌ها، هستند که دانشمندان پیشنهاد می‌کنند از آنها برای تولید انرژی استفاده کنند.
گرداب ها یک محیط آبی ناپایدار را تشکیل می دهند که در آن یک جسم قرار داده شده به سمت پایین یا بالا حرکت می کند یا در یک صفحه افقی حرکت می کند. انرژی مکانیکی ایجاد شده از این طریق می تواند به راحتی به انرژی الکتریکی تبدیل شود، خوشبختانه امروزه انواع زیادی از سیستم ها و فناوری های مشابه وجود دارد.
10. انرژی کوه ها. نوع جدیدی از انرژی زمین گرمایی از طریق آزمایشات تزریق آب نمک به عمق سنگ ها به دست آمد که دمای آن به دلیل پوسیدگی عناصر رادیواکتیو موجود در پوسته سیاره و داغ ترین گوشته زمین بسیار بالا است. روند بعدی ساده و مطالعه شده است. هنگامی که گرم می شود، آب به بخار تبدیل می شود که به توربین منتقل می شود که برق تولید می کند. علاوه بر این، قدرت چنین نیروگاهی را می توان به راحتی با کنترل تامین آب نمک سرد تنظیم کرد.
بر کسی پوشیده نیست که منابع مورد استفاده بشر امروزی محدود است، علاوه بر این، استخراج و استفاده بیشتر از آنها می تواند نه تنها منجر به انرژی، بلکه به فاجعه زیست محیطی شود. منابعی که به طور سنتی توسط بشر استفاده می شود - زغال سنگ، گاز و نفت - ظرف چند دهه به پایان می رسد و باید اقداماتی در حال حاضر در زمان ما انجام شود. البته، می‌توان امیدوار بود که دوباره مانند نیمه اول قرن گذشته، ذخایر غنی پیدا کنیم، اما دانشمندان مطمئن هستند که دیگر چنین ذخایر بزرگی وجود ندارند. اما در هر صورت، حتی کشف ذخایر جدید نیز امر اجتناب ناپذیری را به تاخیر می اندازد، یافتن راه هایی برای تولید انرژی جایگزین و روی آوردن به منابع تجدیدپذیر مانند باد، خورشید، ضروری است. انرژی زمین گرمایی، انرژی جریان آب و غیره، و در کنار آن لازم است توسعه فناوری های صرفه جویی در انرژی ادامه یابد.
در این مقاله به چندین مورد از امیدوار کننده ترین ایده هایی که از نظر دانشمندان مدرن بر اساس آن ها بخش انرژی آینده ساخته خواهد شد نگاه خواهیم کرد.
ایستگاه های خورشیدی
مردم از دیرباز به این فکر می‌کردند که آیا می‌توان آب را قبل از فرستادن آب در زیر اشعه خورشید، خشک کردن لباس‌ها و ظروف سفالی آن را به کوره گرم کرد، اما نمی‌توان این روش‌ها را موثر نامید. اولین ابزار فنی برای تبدیل انرژی خورشیدی در قرن 18 ظاهر شد. J. Buffon دانشمند فرانسوی آزمایشی را نشان داد که در آن موفق شد با استفاده از یک آینه مقعر بزرگ در هوای صاف چوب خشک را از فاصله حدود 70 متری مشتعل کند. هموطن او دانشمند معروف A. Lavoisier با استفاده از عدسی ها انرژی خورشید را متمرکز می کند و در انگلستان شیشه های دو محدب ایجاد می کنند که با تمرکز پرتوهای خورشید، چدن را تنها در چند دقیقه ذوب می کند.
دانشمندان علوم طبیعی آزمایش های زیادی را انجام دادند که ثابت کرد نور خورشید در زمین امکان پذیر است. با این حال، باتری خورشیدی که انرژی خورشیدی را به انرژی مکانیکی تبدیل می کرد، نسبتاً اخیراً در سال 1953 ظاهر شد. این توسط دانشمندان آژانس ملی هوافضای ایالات متحده ایجاد شده است. قبلاً در سال 1959، برای اولین بار از یک باتری خورشیدی برای تجهیز یک ماهواره فضایی استفاده شد.
شاید حتی در آن زمان، دانشمندان با درک این موضوع که چنین باتری‌هایی در فضا بسیار کارآمدتر هستند، ایده ایجاد ایستگاه‌های خورشیدی فضایی را مطرح کردند، زیرا خورشید در یک ساعت به اندازهای انرژی تولید می‌کند که کل بشریت مصرف نمی‌کند. یک سال، پس چرا از آن استفاده نکنید؟ صنعت انرژی خورشیدی در آینده چگونه خواهد بود؟
از یک طرف به نظر می رسد که استفاده از انرژی خورشیدیگزینه ایده آل با این حال، هزینه یک ایستگاه خورشیدی فضایی عظیم بسیار بالا است و علاوه بر این، بهره برداری از آن گران تمام خواهد شد. با گذشت زمان، زمانی که فناوری‌های جدید برای ارسال محموله به فضا و همچنین مواد جدید معرفی می‌شوند، اجرای چنین پروژه‌ای امکان‌پذیر می‌شود، اما در حال حاضر تنها می‌توانیم از باتری‌های نسبتاً کوچک در سطح سیاره استفاده کنیم. خیلی ها خواهند گفت که این هم خوب است. بله، در یک خانه خصوصی امکان پذیر است، اما برای تامین انرژی شهرهای بزرگ، بر این اساس، به تعداد زیادی پنل خورشیدی یا فناوری نیاز دارید که آنها را کارآمدتر کند.
جنبه اقتصادی موضوع نیز در اینجا وجود دارد: هر بودجه ای به شدت آسیب خواهد دید اگر وظیفه تبدیل کل شهر (یا کل کشور) به پنل های خورشیدی به آن سپرده شود. به نظر می رسد که می توان ساکنان شهر را ملزم به پرداخت مبالغ معینی برای تجهیز مجدد کرد، اما در این صورت آنها ناراضی خواهند بود، زیرا اگر مردم آماده انجام چنین هزینه هایی بودند، مدت ها پیش خودشان این کار را انجام می دادند: همه فرصت خرید باتری خورشیدی را دارد.
پارادوکس دیگری در مورد انرژی خورشیدی وجود دارد: هزینه های تولید. تبدیل مستقیم انرژی خورشید به الکتریسیته کارآمدترین کار نیست. تاکنون هیچ راهی بهتر از استفاده از پرتوهای خورشید برای گرم کردن آب پیدا نشده است که با تبدیل شدن به بخار، دینام را می چرخاند. در این حالت اتلاف انرژی به حداقل می رسد. بشریت می‌خواهد از پانل‌های خورشیدی و ایستگاه‌های خورشیدی «دوست‌دار محیط‌زیست» برای صرفه‌جویی در منابع روی زمین استفاده کند، اما چنین پروژه‌ای به مقدار زیادی از همان منابع و انرژی «غیر دوست‌دار محیط‌زیست» نیاز دارد. به عنوان مثال، اخیراً یک نیروگاه خورشیدی به مساحت حدود دو کیلومتر مربع در فرانسه ساخته شده است. هزینه ساخت حدود 110 میلیون یورو بدون احتساب هزینه های عملیاتی بود. با همه اینها، باید در نظر داشت که عمر مفید چنین مکانیزم هایی حدود 25 سال است.
باد
انرژی باد نیز از زمان های قدیم توسط مردم استفاده می شده است مثال سادهرا می توان قایقرانی و آسیاب بادی نامید. امروزه نیز از توربین های بادی استفاده می شود و به ویژه در مناطقی مانند سواحل با بادهای دائمی موثر هستند. دانشمندان به طور مداوم در حال ارائه ایده هایی در مورد نحوه مدرن سازی دستگاه های موجود برای تبدیل انرژی باد هستند که یکی از آنها توربین های بادی به شکل توربین های شناور است. به دلیل چرخش مداوم، آنها می توانند در هوا در فاصله چند صد متری از زمین، جایی که باد قوی و ثابت است، "آویزان" شوند. این به برق رسانی به مناطق روستایی که در آن توربین های بادی استاندارد امکان پذیر نیست کمک می کند. علاوه بر این، چنین توربین‌های شناور می‌توانند به ماژول‌های اینترنتی مجهز شوند که با کمک آنها دسترسی مردم به شبکه جهانی وب فراهم شود.
جزر و مد و امواج
رونق انرژی خورشیدی و باد به تدریج در حال محو شدن است و دیگر انرژی های طبیعی توجه محققان را به خود جلب کرده است. استفاده از جزر و مد امیدوار کننده تر در نظر گرفته می شود. در حال حاضر حدود صد شرکت در سراسر جهان روی این موضوع کار می کنند و چندین پروژه وجود دارد که کارایی این روش تولید برق را به اثبات رسانده است. مزیت نسبت به انرژی خورشیدی این است که تلفات هنگام تبدیل یک انرژی به انرژی دیگر بسیار کم است: یک موج جزر و مدی توربین عظیمی را می چرخاند که الکتریسیته تولید می کند.
پروژه Oyster ایده ای برای نصب یک دریچه لولایی در کف اقیانوس است که آب را به سمت ساحل می راند و در نتیجه یک توربین هیدروالکتریک ساده را می چرخاند. فقط یک چنین نصب می تواند برق یک محله کوچک را تامین کند.
امواج جزر و مدی در حال حاضر با موفقیت در استرالیا مورد استفاده قرار می گیرند: کارخانه های نمک زدایی که با این نوع انرژی کار می کنند در شهر پرث نصب شده اند. کار آنها این امکان را فراهم می کند که آب شیرین را برای حدود نیم میلیون نفر تامین کند. انرژی طبیعی و صنعت نیز می توانند در این بخش تولید انرژی ترکیب شوند.
کاربرد تا حدودی با فناوری هایی که ما در نیروگاه های برق آبی رودخانه استفاده می کنیم متفاوت است. نیروگاه های برق آبی اغلب به محیط زیست آسیب می رسانند: مناطق اطراف آب گرفتگی می کنند و اکوسیستم ویران می شود، اما ایستگاه هایی که بر روی امواج جزر و مدی کار می کنند از این نظر بسیار ایمن تر هستند.
انرژی انسانی
یکی از فوق العاده ترین پروژه های موجود در لیست ما استفاده از انرژی افراد زنده است. به نظر خیره کننده و حتی تا حدودی وحشتناک می رسد، اما آنقدرها هم ترسناک نیست. دانشمندان ایده چگونگی استفاده از انرژی مکانیکی حرکت را گرامی می دارند. این پروژه ها در مورد میکروالکترونیک و نانوتکنولوژی با مصرف کم انرژی هستند. در حالی که به نظر می رسد یک مدینه فاضله است، هیچ پیشرفت واقعی وجود ندارد، اما این ایده بسیار جالب است و از ذهن دانشمندان خارج نمی شود. موافقم، دستگاه هایی که مانند یک ساعت خودکار، با قرار دادن انگشت خود بر روی سنسور یا با آویزان کردن تبلت یا گوشی در کیف خود در حین راه رفتن شارژ می شوند، بسیار راحت خواهند بود. ناگفته نماند لباس هایی که پر از ریزدستگاه های مختلف هستند، می توانند انرژی حرکت انسان را به الکتریسیته تبدیل کنند.
به عنوان مثال، در آزمایشگاه لارنس برکلی، دانشمندان سعی کرده اند ایده استفاده از ویروس ها برای تحت فشار قرار دادن برق را اجرا کنند. مکانیسم‌های کوچکی نیز وجود دارد که با حرکت نیرو می‌گیرند، اما چنین فناوری هنوز به تولید نرسیده است. بله، با بحران جهانی انرژی نمی توان به این شکل برخورد کرد: چند نفر باید «پدال ها را بچرخانند» تا یک کارخانه کامل کار کند؟ اما به عنوان یکی از اقدامات مورد استفاده در یک مجموعه، این نظریه کاملاً قابل اجرا است.
چنین فناوری‌هایی به‌ویژه در مکان‌های صعب العبور، در ایستگاه‌های قطبی، در کوه‌ها و تایگا، در میان مسافران و گردشگرانی که همیشه فرصت شارژ ابزار خود را ندارند، مؤثر خواهند بود، اما حفظ ارتباط بسیار مهم است، به خصوص اگر گروه در شرایط بحرانی قرار دارد. اگر مردم همیشه یک دستگاه ارتباطی قابل اعتماد داشته باشند که به پریز دیواری وابسته نباشد، می‌توان از خیلی چیزها جلوگیری کرد.
پیل های سوختی هیدروژنی
شاید هر صاحب خودرو، با نگاه کردن به نشانگر مقدار بنزین نزدیک به صفر، به این فکر می کرد که اگر ماشین روی آب کار کند چقدر عالی می شود. اما اکنون اتم های آن به عنوان اجسام انرژی واقعی مورد توجه دانشمندان قرار گرفته اند. واقعیت این است که ذرات هیدروژن - رایج ترین گاز در جهان - حاوی مقدار زیادی انرژی است. علاوه بر این، موتور این گاز را تقریباً بدون هیچ محصول جانبی می سوزاند، که به این معنی است که ما یک سوخت بسیار سازگار با محیط زیست دریافت می کنیم.
هیدروژن سوخت برخی از ماژول ها و شاتل های ایستگاه فضایی بین المللی را تامین می کند، اما در زمین عمدتاً به شکل ترکیباتی مانند آب وجود دارد. در دهه هشتاد، روسیه هواپیماهایی را با استفاده از هیدروژن به عنوان سوخت توسعه داد. هنگامی که هیدروژن جدا می شود، به یک پیل سوختی مخصوص منتقل می شود و پس از آن می توان مستقیماً برق تولید کرد. این انرژی آینده نیست، این از قبل واقعیت است. خودروهای مشابه در حال حاضر در مقادیر نسبتاً زیادی تولید می شوند. شرکت هوندا به منظور تاکید بر تطبیق پذیری منبع انرژی و خودرو به طور کلی، آزمایشی را انجام داد که در نتیجه خودرو به برق متصل شد. شبکه خانگیبا این حال، نه به منظور شارژ شدن. یک ماشین می تواند انرژی تولید کند خانه شخصیبرای چند روز، یا تقریبا پانصد کیلومتر بدون سوخت گیری رانندگی کنید.
تنها عیب چنین منبع انرژی این است در حال حاضر- این هزینه نسبتاً بالای چنین اتومبیل های سازگار با محیط زیست است و البته کاملاً مقدار کمایستگاه های سوخت هیدروژن، اما بسیاری از کشورها در حال برنامه ریزی برای ساخت آنها هستند. به عنوان مثال، در آلمان هم اکنون برنامه ای برای نصب صد پمپ بنزین تا سال 2017 وجود دارد.
گرمای زمین
تبدیل انرژی حرارتی به الکتریسیته جوهره انرژی زمین گرمایی است. در برخی از کشورها که استفاده از صنایع دیگر دشوار است، به طور گسترده استفاده می شود. به عنوان مثال، در فیلیپین، 27٪ از کل برق از ایستگاه های زمین گرمایی تامین می شود و در ایسلند این رقم حدود 30٪ است. ماهیت این روش تولید انرژی بسیار ساده است، مکانیسم آن شبیه به ساده است موتور بخار. برای رسیدن به "دریاچه" فرضی ماگما، لازم است چاهی حفر شود که از طریق آن آب تامین می شود. پس از تماس با ماگمای داغ، آب بلافاصله به بخار تبدیل می شود. از جایی که توربین مکانیکی را می چرخاند بالا می رود و در نتیجه برق تولید می کند.
آینده انرژی زمین گرمایی در یافتن "مخزن های" بزرگ ماگما نهفته است. به عنوان مثال، در ایسلند فوق موفق شدند: در کسری از ثانیه، ماگمای داغ تمام آب تزریق شده را در دمای حدود 450 درجه سانتیگراد به بخار تبدیل کرد که یک رکورد مطلق است. بخار مشابه فشار بالااین می تواند انگیزه ای برای توسعه انرژی زمین گرمایی در سراسر جهان، به ویژه در مناطق اشباع شده از آتشفشان ها و چشمه های حرارتی باشد.
استفاده از زباله های هسته ای
انرژی هسته ای، در یک زمان، تولید شده است یک حس واقعی. تا زمانی که مردم به خطر این بخش انرژی پی بردند اینطور بود. حوادث ممکن است، هیچ کس از چنین مواردی مصون نیست، اما آنها بسیار نادر هستند، اما زباله های رادیواکتیو به طور پیوسته ظاهر می شوند و تا همین اواخر دانشمندان نتوانستند این مشکل را حل کنند. واقعیت این است که میله های اورانیوم، «سوخت» سنتی نیروگاه های هسته ای، تنها تا 5 درصد قابل استفاده است. پس از اتمام این قسمت کوچک، کل میله به محل دفن زباله فرستاده می شود.
قبلاً از فناوری استفاده می شد که در آن میله ها در آب غوطه ور می شدند که باعث کاهش سرعت نوترون ها و حفظ یک واکنش پایدار می شد. حالا به جای آب از سدیم مایع استفاده می کنند. این جایگزینی نه تنها امکان استفاده از کل حجم اورانیوم، بلکه پردازش ده ها هزار تن زباله رادیواکتیو را نیز فراهم می کند.
پاکسازی سیاره از زباله های انرژی هسته ای مهم است، اما یک "اما" در خود فناوری وجود دارد. اورانیوم یک منبع است و عرضه آن در زمین محدود است. اگر کل سیاره منحصراً به انرژی به دست آمده از نیروگاه های هسته ای منتقل شود (مثلاً در ایالات متحده آمریکا نیروگاه های هسته ای تنها 20 درصد کل برق مصرفی را تولید می کنند)، ذخایر اورانیوم به سرعت تخلیه می شود و این دوباره بشریت را به سمتی سوق خواهد داد. آستانه بحران انرژی، بنابراین انرژی هسته ای، هرچند مدرن شده، تنها یک اقدام موقتی است.
سوخت گیاهی
حتی هنری فورد که مدل T خود را ساخته بود، انتظار داشت که از قبل با سوخت زیستی کار کند. با این حال، در آن زمان میادین نفتی جدید کشف شد و نیاز به منابع انرژی جایگزین برای چندین دهه ناپدید شد، اما اکنون دوباره بازگشته است.
در پانزده سال گذشته، استفاده از سوخت های گیاهی مانند اتانول و بیودیزل چندین برابر افزایش یافته است. آنها هم به عنوان منابع مستقل انرژی و هم به عنوان افزودنی به بنزین استفاده می شوند. مدتی پیش امیدها به محصول ارزن ویژه ای به نام کلزا بسته شد. این کاملاً برای غذا یا برای افراد یا دام ها نامناسب است، اما دارای مقدار زیادی روغن است. از این روغن آنها شروع به تولید "بیودیزل" کردند. اما اگر بخواهید به اندازه کافی از آن بکارید تا سوخت حداقل بخشی از سیاره را تامین کنید، این محصول فضای زیادی را اشغال خواهد کرد.
اکنون دانشمندان در مورد استفاده از جلبک صحبت می کنند. میزان روغن آنها حدود 50 درصد است که استخراج نفت را آسان می کند و ضایعات را می توان به کود تبدیل کرد و بر اساس آن جلبک های جدید پرورش می یابد. این ایده جالب در نظر گرفته می شود، اما هنوز قابلیت آن را ثابت نکرده است: آزمایش های موفق در این زمینه هنوز منتشر نشده است.
فیوژن
به گفته دانشمندان مدرن، بخش انرژی آینده جهان بدون فناوری غیرممکن است.
B از انرژی شکافت استفاده می کند. این خطرناک است زیرا خطر یک واکنش کنترل نشده وجود دارد که راکتور را از بین می برد و منجر به انتشار مقدار زیادی مواد رادیواکتیو می شود: شاید همه حادثه در نیروگاه هسته ای چرنوبیل را به خاطر داشته باشند.
واکنش های همجوشی، همانطور که از نام آن پیداست، از انرژی آزاد شده در هنگام جوش خوردن اتم ها استفاده می کنند. در نتیجه، بر خلاف شکافت اتمی، هیچ زباله رادیواکتیو تولید نمی شود.
مشکل اصلی این است که در نتیجه همجوشی گرما هسته ای ماده ای تشکیل می شود که دارای چنین چیزی است دمای بالاکه می تواند کل راکتور را نابود کند.
آینده واقعیت است. و در حال حاضر فانتزی ها در اینجا نامناسب هستند، ساخت یک راکتور از قبل در خاک فرانسه آغاز شده است. چندین میلیارد دلار در این پروژه آزمایشی سرمایه گذاری شده است که توسط بسیاری از کشورها تامین می شود که علاوه بر اتحادیه اروپا شامل چین و ژاپن، ایالات متحده آمریکا، روسیه و سایر کشورها می شود. در ابتدا قرار بود اولین آزمایش ها در سال 2016 راه اندازی شود، اما محاسبات نشان داد که بودجه بسیار ناچیز است (به جای 5 میلیارد، 19 مورد نیاز بود) و پرتاب برای 9 سال دیگر به تعویق افتاد. شاید چند سال دیگر ببینیم که انرژی گرما هسته ای چه توانایی هایی دارد.
مشکلات حال و فرصت های آینده
نه تنها دانشمندان، بلکه نویسندگان علمی تخیلی نیز ایده های زیادی برای پیاده سازی فناوری آینده در بخش انرژی ارائه می دهند، اما همه قبول دارند که تاکنون هیچ یک از گزینه های پیشنهادی نمی تواند به طور کامل تمام نیازهای تمدن ما را برآورده کند. به عنوان مثال، اگر همه خودروها در ایالات متحده با سوخت زیستی کار کنند، مساحتی معادل نیمی از کل کشور باید با مزارع کلزا کاشته شود، بدون در نظر گرفتن این واقعیت که زمین چندان مناسب برای کشاورزی در ایالات متحده وجود ندارد. . علاوه بر این، تا کنون تمام روش های تولید انرژی جایگزین گران هستند. شاید هر ساکن عادی شهر موافق باشد که استفاده از منابع تجدیدپذیر و سازگار با محیط زیست مهم است، اما نه زمانی که هزینه چنین انتقالی در حال حاضر به آنها گفته شود. دانشمندان هنوز در این زمینه کارهای زیادی برای انجام دادن دارند. اکتشافات جدید، مواد جدید، ایده های جدید - همه اینها به بشریت کمک می کند تا با موفقیت با بحران منابع در حال ظهور کنار بیاید. سیارات را تنها با اقدامات جامع می توان حل کرد. در برخی مناطق استفاده از تولید انرژی بادی راحت تر است، در برخی دیگر استفاده از پنل های خورشیدی و غیره راحت تر است. اما شاید عامل اصلی کاهش مصرف انرژی به طور کلی و ایجاد فناوری های صرفه جویی در انرژی باشد. هر فردی باید بفهمد که مسئول زمین است و همه باید این سوال را از خود بپرسند: "چه نوع انرژی را برای آینده انتخاب می کنم؟" قبل از رفتن به منابع دیگر، همه باید بدانند که این واقعا ضروری است. فقط وقتی رویکرد یکپارچهقادر به حل مشکل مصرف انرژی خواهد بود.
رویدادها
اکثر مردم موافق هستند که سوخت های فسیلی باید پایان یابد. عامل آلودگی محیط زیست، جنگ و تغییرات آب و هوایی است.
خوشبختانه سال هاست که دانشمندان در حال جستجو بوده اند راه حل های جایگزینمانند انرژی باد و انرژی خورشیدی. اما استفاده از انرژی باد و خورشید در همه جا امکان پذیر نخواهد بود.
بنابراین، دانشمندان به جستجو ادامه می دهند انرژی ارزان و کارآمد، کاوش در منابع کمتر شناخته شده. برخی از آنها ممکن است کمی غیر معمول، حتی خنده دار و غیر واقعی و در برخی موارد وحشتناک به نظر برسند.
"من فکر می کنم که راه حل برای آینده است نیازهای انرژیاو می گوید، ما باید آن را کاملا جدی بگیریم بابی سامپتر، دانشمند ارشد در آزمایشگاه ملی اوک ریج. می تواند چیزی طبیعی باشد و در عین حال به صورت رایگان نزد ما بیاید و موثر باشد.
"ما نباید حتی بیشتر را رد کنیم ایده های غیر معمول"، یادداشت ها دیگو دل کاستیلو نگرتهاز همین آزمایشگاه
بنابراین، 10 منبع انرژی غیرعادی و عجیب ، که عملا خارج از هنجارهای شناخته شده و پذیرفته شده هستند. اما چه کسی می‌داند، شاید روزی از شکر برای شارژ لپ‌تاپ، از باکتری‌ها برای سوخت خودرو یا اجساد برای گرم کردن ساختمان‌ها استفاده کنیم.
شکر
اگر شکر را در باک بنزین ماشین بریزید، می توانید موتور آن را خراب کنید - این یک واقعیت شناخته شده است. اما ممکن است روزی شکر سوخت عالی برای خودرو شود.
محققان و شیمیدانان از دانشگاه صنعتیویرجینیا در حال توسعه روشی برای تبدیل قند به هیدروژن است که می تواند در سلول های سوختی استفاده شود.
دانشمندان شکر، آب و 13 آنزیم قدرتمند را در یک راکتور ترکیب می کنند و این مخلوط را به هیدروژن و دی اکسید کربن تبدیل می کنند. هیدروژن برای تولید انرژی از طریق پیل سوختی پمپ می شود. این فرآیند سه برابر بیشتر از سایر روش های سنتی هیدروژن تولید می کند و در نتیجه باعث صرفه جویی در هزینه می شود.
اما متأسفانه، ده‌ها سال می‌گذرد تا مصرف‌کنندگان واقعاً شکر را به مخازن بنزین خود اضافه کنند. در عوض، خیلی زودتر لپ‌تاپ‌ها، تلفن‌های همراه و سایر وسایل الکترونیکی را با باتری‌های قندی شارژ خواهیم کرد: در کوتاه‌مدت برنامه‌هایی برای استفاده از همین فناوری برای ایجاد باتری‌های مشابه وجود دارد.
باد خورشیدی
صد میلیارد برابر بیشتر از تمام نیاز بشر در حال حاضر در فضا در دسترس است. این انرژی نامیده می شود باد خورشیدی- جریانی از ذرات باردار که از خورشید پخش می شوند.
بروکس هاروپ و دیرک شولز ماکوچ امیدوارند بتوانند این ذرات را با استفاده از ماهواره ای که به دور خورشید و زمین می چرخد، ثبت کنند.
این ماهواره دارای سیم مسی بلندی برای گرفتن الکترون خواهد بود. این انرژی از طریق لیزر مادون قرمز به زمین ارسال می شود.
اما این ماهواره دارای برخی مشکلات فنی است که محققان در تلاش هستند بر آنها غلبه کنند: هیچ حفاظتی در برابر زباله های فضایی ندارد و بخشی از انرژی از بین می رود و ساخت پرتو لیزری که می تواند میلیون ها مایل را طی کند نیز کار آسانی نیست.
استفاده از این ماهواره برای تامین انرژی فضاپیماهای مجاور واقعی تر به نظر می رسد.
فضولات
بسیاری از مردم فکر می کنند که مدفوع باید فورا دفع شود. اما مدفوع حاوی متان است، گازی بی رنگ و بی بو که می تواند مانند گاز طبیعی مورد استفاده قرار گیرد.
بنابراین، دو پروژه با هدف تبدیل مدفوع سگ وجود دارد - Park Spark در کمبریج و Norcal Waste در سانفرانسیسکو.
در هر دو مورد، کسانی که حیوانات خانگی خود را پیاده روی می کنند تشویق می شوند از کیسه های زیست تخریب پذیر استفاده کنند که پس از پر شدن در یک ظرف بزرگ راکتور قرار می گیرند. در داخل آن، میکروارگانیسم ها فضولات را پردازش می کنند و متان را به عنوان یک محصول جانبی آزاد می کنند.
در پنسیلوانیا، یک مزرعه لبنیات از کود گاوی برای انرژی استفاده می کند. ششصد گاو که روزانه 18000 گالن کود تولید می کنند، سالانه 60000 دلار در مزرعه صرفه جویی می کنند.
این زباله ها برای تولید برق، به عنوان کود و به عنوان سوخت گرمایش استفاده می شود.
زباله های انسانی نیز از قلم نیفتاده است. مهندسان شرکت Wessex Water محاسبه کردند که زباله های 70 خانه می توانند گاز کافی برای رانندگی یک ماشین 10000 مایل تولید کنند.
در دانشکده مهندسی و علوم فیزیکی ادینبورگ، دانشمندان به دنبال راهی برای ایجاد اولین سلول سوختی جهان از ادرار هستند. اوره یک ترکیب آلی در دسترس، غیر سمی و غنی از نیتروژن است.
مردم: زنده و مرده
وقتی در اواسط تابستان در متروی شلوغ ایستاده اید، به یاد داشته باشید که گرمای بدن انسان می تواند تمام ساختمان ها از جمله ادارات، آپارتمان ها و مغازه ها را گرم کند.
این دقیقاً همان چیزی است که Jernhuset قصد دارد ساختمان های استکهلم، سوئد و پاریس را گرم کند. گرمای حاصل از مسافرانی که از ایستگاه مرکزی استکهلم سفر می کنند، آب لوله ها را گرم می کند و سپس از طریق سیستم های تهویه ساختمان پمپ می شود.
پروژه ای در پاریس اجرا می شود که بر اساس آن از گرمای بدن انسان برای گرم کردن 17 آپارتمان در ساختمانی که دقیقاً بالای ایستگاه مترو قرار دارد استفاده می شود.
در انگلستان، در یکی از کوره‌سوزی‌ها، گازهایی که پس از سوزاندن سوزانده می‌شوند نیز برای گرم کردن ساختمان استفاده می‌شوند.
ارتعاشات
کلوپ Watt در روتردام هلند از ارتعاشات افراد در زمین رقص برای ایجاد یک نمایش نور استفاده می کند. ارتعاشات توسط مواد "پیزوالکتریک" گرفته می شود.
استفاده از فناوری های پیزوالکتریک برای تولید انرژی نیز در ارتش آمریکا مورد توجه قرار گرفته است. آنها در چکمه های سربازان قرار می گیرند و انرژی برای شارژ رادیو و سایر دستگاه های قابل حمل استفاده می شود.
در حالی که این یک منبع انرژی تجدیدپذیر جالب با پتانسیل زیاد است، اما ذاتاً گران است.
این باشگاه 257 هزار دلار در 270 متر مربع زمین رقص هزینه کرد. اما برنامه‌هایی برای بهبود تولید در آینده وجود دارد، بنابراین حرکت‌های رقص ممکن است در واقع الکتریکی باشند.
لجن
شهرداری کالیفرنیا به تنهایی 700 هزار تن لجن - رسوبات نامحلول از آب در دیگ های بخار به شکل لجن یا توده های جامد تولید می کند. این ماده برای تولید 10 میلیون کیلووات ساعت برق در روز کافی است.
در دانشگاه نوادا، این لجن خشک می‌شود تا سوخت برای فرآیند گازی‌سازی تولید شود که آن را به برق تبدیل می‌کند. این دستگاه لجن چسبنده را در دمای نسبتاً پایین در بستر سیال ماسه و نمک به پودر سوخت زیستی تبدیل می کند.
هدف این فناوری این است که شرکت ها را قادر سازد در حمل و نقل زباله و برق صرفه جویی کنند. و اگرچه تحقیقات هنوز ادامه دارد، تخمین های اولیه نشان می دهد که این سیستم به طور بالقوه می تواند 25 هزار کیلووات ساعت در روز تولید کند.
چتر دریایی
چتر دریایی که در تاریکی می درخشد حاوی مواد خام برای نوع جدیدی از پیل سوختی است. درخشش آنها توسط یک پروتئین فلورسنت سبز به نام GFP تولید می شود.
تیمی از دانشمندان دانشگاه فناوری چالمرز در گوتنبرگ سوئد، قطره ای از GFP را روی الکترودهای آلومینیومی قرار دادند و آن را در معرض نور فرابنفش قرار دادند.
این پروتئین الکترون هایی را آزاد کرد که می توان از آنها برای تولید الکتریسیته استفاده کرد.
از همین پروتئین ها برای ایجاد سلول های سوخت زیستی استفاده شده است که بدون منبع نور خارجی برق تولید می کنند. در عوض، دستگاه از مخلوطی استفاده کرد مواد شیمیاییمانند آنزیم های منیزیم و لوسیفراز که کرم شب تاب دارند.
این سلول‌های سوختی را می‌توان در نانو دستگاه‌های کوچکی که می‌توان برای تشخیص یا درمان بیماری‌ها کاشت کرد، استفاده کرد.
دریاچه های در حال انفجار
سه دریاچه در حال انفجار شناخته شده در جهان وجود دارد که به دلیل محتوای بالای متان و متان نامگذاری شده اند. دی اکسید کربن، که به دلیل اختلاف دما و چگالی آب انباشته می شوند.
وقتی دما تغییر می کند، گازها به سطح می آیند: اثری شبیه تکان دادن بطری نوشابه. این گازها حیوانات و افرادی را که در نزدیکی زندگی می کنند می کشند. اتفاق مشابهی در 15 آگوست 1984 رخ داد، زمانی که دریاچه نیوس در کامرون ابر عظیمی از دی اکسید کربن غلیظ را آزاد کرد که بلافاصله صدها انسان و حیوان را خفه کرد.
در رواندا چنین مکانی دریاچه کیوو است. اما دولت محلی ابتکار عمل را به دست گرفت و یک نیروگاه ساخت که گازهای مضر دریاچه را می مکد و سه ژنراتور بزرگ را تامین می کند.
آنها 3.6 مگاوات برق تولید می کنند. امید است در یکی دو سال آینده انرژی کافی برای یک سوم کشور وجود داشته باشد.
باکتری ها
میلیاردها باکتری در طبیعت زندگی می کنند. مانند هر موجود زنده ای، وقتی عرضه غذا محدود است، استراتژی بقای خود را دارند.
باکتری E. coli سوخت را به شکل اسیدهای چرب شبیه پلی استر ذخیره می کند. اسیدهای چرب برای تولید بیودیزل مورد نیاز است.
بنابراین، دانشمندان به دنبال راهی برای اصلاح ژنتیکی میکروارگانیسم های E. coli برای تولید بیش از حد اسید هستند.
آنها آنزیم ها را از باکتری ها حذف کردند تا میزان اسیدهای چرب را افزایش دهند.
سپس اسیدهای چرب برای حذف اکسیژن آبگیری شدند و در نتیجه باکتری ها به سوخت دیزل تبدیل شدند.
معلوم می شود که همین باکتری ها ما را بیمار می کنند و می توانند به عنوان سوخت برای حمل و نقل استفاده کنند.
نانولوله های کربنی
نانولوله های کربنی لوله های توخالی از اتم های کربن هستند.
کاربردهای بالقوه این لوله ها از پارچه زرهی گرفته تا آسانسوری که می تواند بین زمین و ماه حرکت کند، متغیر است.
دانشمندان موسسه فناوری ماساچوست راهی برای استفاده از نانولوله ها برای برداشت انرژی خورشیدی یافته اند.
نانولوله ها می توانند به عنوان یک آنتن برای برداشت نور خورشید در صفحات خورشیدی کار کنند.