Наступает эра бестопливной энергетики — Энергетика и промышленность России — № 08 (148) апрель 2010 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 08 (148) апрель 2010 года

Но мировые тенденции научно-технического прогресса, а именно, распространение информации о способах генерирования энергии, не требующих топлива, в ближайшие годы неизбежно разрушат устаревшую экспортно-сырьевую концепцию развития энергетики. Очевидно, что для России и других стран, активно экспортирующих углеводородное топливо, нужны срочные меры по созданию других источников дохода в бюджет страны, так как спрос на топливо и наши прибыли будут резко снижаться.

Свободная энергия

В настоящее время во многих странах появляются научно-технические разработки и опытные образцы автономных энергоприводов, не использующих топливо. Фактически, в ближайшее десятилетие сформируется новый сектор на мировом рынке энергоресурсов. В англоязычной литературе данные разработки относят к классу «free energy» – устройств, которые работают на принципах «свободной энергии», а не за счет преобразования материи, то есть топлива.

Доминирующим направлением на рынке небольших мощностей (от 5 до 100 кВт) являются энергоприводы на постоянных магнитах, в которых перемещение ротора обеспечивается градиентом магнитного поля постоянных магнитов. Для оценки нижнего уровня себестоимости энергии, генерируемой такими приводами, разумно изучить данные по китайским разработчикам. Например, исследовательская группа под руководством Ван Шун-хо разработала привод на постоянных магнитах мощностью 5 кВт. По оценкам авторов, при несерийном производстве его цена на рынке оценивается в 1200 долларов США, а при серийном производстве она может составить 300 долларов. Итак, уровень цен на приводы, не требующие топлива, может составлять от 60 до 250 долларов США за 1 кВт генерируемой мощности.

Необходимо отметить, что такие приводы могут найти применение только в секторе рынка частных потребителей и в автомобилестроении. Уровни в сотни киловатт и более мощные приводы на постоянных магнитах представляются не совсем практичными. Для таких мощностей существуют другие технические решения.

В данном конструктивном направлении развивается фирма ЕВМ, ведущая свои разработки более 30 лет в лабораториях Торонто, Лондона, Хьюстона и Будапешта. Компания декларирует производство автономных электромагнитных энергоприводов, имеющих ротор и статор специальной топологии, мощностью от 50 кВт до 150 МВт. Для начала работы требуется внешний источник питания, но после достижения номинальной мощности привод внешнего источника не требует. Патент на данный способ получен профессором Венгерского национального университета Ласло Шабо 10 лет назад.

Не опоздать

ЗАО «Резонанс» начало переговоры с компанией ЕВМ по приобретению лицензии на производство приводов данной конструкции в России, но уже сейчас очевидно желание владельцев компании удержать монопольную позицию. Такими методами они пытаются сохранять высокий уровень цен, которые в несколько раз выше цен на газотурбинные приводы аналогичной мощности.

Тем не менее потребителей привлекает бестопливный режим работы, при котором генерирующее оборудование окупается за несколько лет. Надо отметить, что производитель дает 30 лет гарантии и обеспечивает техобслуживание.

Перспективно создание в России серьезного партнерства, чтобы успешно провести переговоры с компанией ЕВМ и начать российское производство генераторов энергии, не требующих топлива. Конструктивно данная технология незначительно отличается от обычных электрогенераторов. Основные материалы – электротехническая сталь и медь. При серийном производстве в России возможно снижение себестоимости одного киловатта установочной мощности до уровня 500‑300 долларов.

Наиболее интересными представляются перспективы внедрения технологий Николы Теслы. Сегодня стало широко известно имя грузинского изобретателя Тариэля Капанадзе, который демонстрирует генераторы энергии высоковольтного типа по концепции Теслы. Капанадзе заявил о создании 5‑киловаттного генератора еще несколько лет назад, а в 2009 году он получил международные патенты совместно с турецкой фирмой TMZ. Турецкие разработчики представили демонстрационный образец 100‑киловаттного трехфазного генератора, который работает в автономном режиме и требует всего 2 кВт для запуска и поддержания рабочего номинального режима. Данный тип генератора не имеет вращающихся частей и дешевле в производстве по себестоимости, чем приводы ЕВМ. К сожалению, развитие контактов с турецкой компанией разработчиков для российских предприятий складывается очень сложно.

Работы подобного характера требуют не только финансовых, но и организационных мер на достаточно высоком уровне власти. Примеры с технологиями ЕВМ и TMZ не являются единственными вариантами развития событий. Известны несколько авторов и компаний, получивших практические результаты в области создания источников энергии, не требующих топлива. Дальнейшего развития таких технологий по обычному бизнес-плану не происходит, для решения комплекса задач, возникающих в подобных проектах, целесообразно создать специализированный фонд или ассоциацию альтернативной энергетики при участии государственных структур.

Российский путь

При получении необходимого финансирования и организационной поддержки на всех уровнях власти можно будет заключить контракты с ведущими российскими и мировыми разработчиками данных технологий, организовать патентование и приобрести лицензии. Затем, на базе российских предприятий, можно будет создать производственный цикл по выпуску унифицированного ряда генераторов электроэнергии для различных отраслей промышленности, военно-промышленного комплекса, сельского хозяйства и для бытовых нужд. В структуре данного производства будет также организовано специализированное конструкторское бюро с привлечением российских ученых и разработчиков, что позволит объединить лучшие технические решения различных исследовательских групп для создания отечественного продукта и выхода на новый сектор мирового рынка – продажи генераторов электроэнергии, не требующих топлива.

Применение новых технологий не только позволит уменьшить нагрузку на существующие энергосети.

Эти технологии постепенно приведут к качественным изменениям в энергетическом секторе экономики. Генерирование энергии в любом месте, то есть без строительства линий электропередачи, позволит начать развитие пустующих российских территорий и их промышленное освоение, что является важнейшим условием решения демографической проблемы. Снижение себестоимости продукции даст положительный эффект во всех отраслях российской экономики, особенно в сельском хозяйстве, где цены на энергоносители существенно влияют на цены продуктов питания.

Необходимо также отметить роль данных технологий в создании новых энергоемких типов вооружения и боевой техники. Благодаря внедрению новых технологий бюджет страны будет ежегодно экономить на расходах на топливо, а также на ремонте устаревшего оборудования. Экспорт высокотехнологичных продуктов на мировой рынок новой энергетики восполнит потери российского бюджета от снижения спроса на углеводородное топливо и атомные электростанции. Эти процессы потребуют значительных изменений в сырьевой и энергетической отраслях промышленности, но разумный подход при активной государственной поддержке позитивно изменит экономику страны.

Внедрение новых технологий в других странах уже началось, и это может поставить Россию перед глубоким экономическим кризисом, если не начать собственные шаги в данном направлении. Необходимо срочно инвестировать достаточные средства на приобретение образцов новых технологий. Еще раз отмечу, что здесь речь не идет о науке и исследованиях. Пришло время просто разумно сменить устаревшую топливную концепцию на концепцию свободной энергетики и закупить лицензии на реальные технологии, приобрести образцы оборудования и организовать работу специалистов в данной области для технического переоснащения энергетической отрасли.

Изменения не должны быть революционными и катастрофическими. Постепенное развитие новых технологий будет уменьшать роль топливно-энергетического сектора экономики. В связи с этим сегодня необходимо осознать перспективы структурного изменения всего энергетического сектора. Разумно принять меры по созданию в Министерстве энергетики отдельного департамента альтернативной энергетики с особыми функциями и задачами, чтобы перераспределить финансирование задач в общем секторе энергетики от устаревших направлений в сторону перспективных технологий.

Итак, новый этап развития цивилизации приближается. Новый мир не будет зависеть от топливных ресурсов, и их роль значительно уменьшится. Это не значит, что мы должны прекратить торговать нефтью и газом. В современном мире еще есть спрос на топливо, поэтому надо торговать и повышать цены… пока есть спрос. При этом крайне важно понимать тенденции развития энергетики при решении задач реконструкции, планирования или строительства новых генерирующих мощностей, чтобы не инвестировать свои и бюджетные средства в заведомо устаревшие технические решения, которые вскоре будут неконкурентоспособны. Выигрывает тот, кто видит перспективу.

Куйбышевский железнодорожник

Железнодорожники соберут подарки детям, которым так нужна вера в чудо

Вчера, 10 июня, на Куйбышевской дороге стартовала масштабная благотворительная акция «Коробка храбрости», во время которой железнодорожники будут собирать подарки для детей, находящихся на длительном лечении.

Связисты занимают лидирующие позиции в сфере охраны труда

Самарский региональный центр связи, структурное подразделение Самарской дирекции связи, вошёл в число победителей XIII Областного смотра-конкурса по охране труда в Самарской области, заняв третье место в номинации «Лучшая организация работы по охране труда среди организаций производственной сферы (с численностью работников до 500 человек)».

Опытный кадровик знает, как помочь работникам позаботиться о будущем

Ведущий специалист по управлению персоналом Путевой машинной станции № 38 Светлана Лукаушке стала победительницей конкурса «Семейные ценности. Благосостояние».

Машинист Павел Исупов освоил печать на 3D-принтере

Машинист эксплуатационного локомотивного депо Кинель Павел Исупов уже несколько лет увлекается 3D-печатью. За плечами – множество напечатанных предметов и деталей, сотни проведённых за калибровкой и настройкой принтера часов и бесценный опыт.

Магнитный бестопливный генератор энергии

Загрязнение окружающей среды, проблемы истощения ресурсов, повышение их стоимости приводят к тому, что необходимо искать способы получения энергии, которые будут одновременно доступными и безопасными для экологии планеты. Человечество уже давно успешно использует энергию солнца, ветра, воды, но остаётся ещё множество вариантов, позволяющих получать энергию альтернативными способами. В работе рассматривается возможность использования магнитной энергии.

Цель

Изготовить работающий прототип магнитного бестопливного генератора энергии и использовать прототип как зарядное устройство.

Задачи

• Изучить свойства ферритовых и неодимовых магнитов.
• Изучить законы электромагнитной индукции.
• Спроектировать модель генератора:
  • произвести расчёты для создания деталей конструкции;
  • начертить чертежи деталей вручную;
  • на базе чертежей смоделировать 3D-модель в программе Avtodesk Inventor.
• Изготовить детали корпуса путём распечатки на 3D-принтере.
• Произвести сборку генератора и крепление конструкции к колесу самоката.
• Провести измерения силы тока и рассчитать напряжение с использованием мультиметра.
• Провести анализ полученных результатов и перспективы использования.

Описание

Изначальный прототип генератора был собран из подручных средств. Конструкция генератора представляла собой основание с установленным на нём валом, на которое надет диск с установленными катушками с намоткой из медной проволоки диаметром 0,1 мм, по 500 оборотов на катушку.

На втором диске размещались неодимовые магниты диаметром 30 мм, диск тоже надевался на вал и был закреплён на некотором расстоянии от катушек.

При вращении верхнего диска магниты, проходя над катушками, вызывают явление электромагнитной индукции. При замыкании выведенных от катушек проводов на клеммах, ведущих к мультиметру, можно было зафиксировать возникающее напряжение. Далее на базе прототипа была разработана и реализована посредством печати на 3D-принтере конструкция, которая должна крепиться на колесо самоката:

• магниты устанавливаются на подвижной части самоката – переднем колесе;
• катушки устанавливаются таким образом, чтобы при вращении колеса магниты проходили над катушками;
• для повышения получаемого напряжения используется повышающий DC DC-преобразователь с USB.

Таким образом, конструкция представляет собой две независимые друг от друга детали, закреплённые на устройстве (самокате).

Такое устройство практически не подвержено поломкам, т. к. сами детали не взаимодействуют друг с другом.

Результат

Испытания подтвердили работоспособность конструкции.

При разгоне самоката до 10 км/час получаемое напряжение достигает значения от 3 до 5 V.

Устройство надёжно закрепляется на самокате.

Наличие USB позволяет заряжать телефон и другие устройства.

Оснащение и оборудование

1. Неодимовые магниты 30х5 − 5 штук.

2. Провод эмалированный лудящийся (обмоточный), d=0.1 мм

3. Катушки для намотки провода − 4 штуки.

4. Повышающий DC DC-преобразователь (0.9 ~ 5В – 5В, 600 мА).

5. Портативный мультиметр DT830B.

6. Клеевой пистолет Bosch РКР 18.

7. Набор для пайки.

8. 3D-принтер – UlTi.

9. PLA – пластик.

Перспективы использования результатов работы

Конструкция генератора может использоваться на таких транспортных средствах, как велосипеды, автомобили.

Увеличение количества витков на катушке позволит увеличить получаемое напряжение.

В дальнейшем автор планирует использовать в конструкции Power bank для максимального использования получаемой энергии.

Сотрудничество с вузом/учреждением при создании работы

РТУ МИРЭА

Особое мнение

«Участие в проекте «Инженерный класс в московской школе» предоставило мне возможность заниматься в лаборатории РТУ МИРЭА и в технопарке при МГТУ им. Баумана. Под руководством опытных наставников у меня получилось воплотить идею в реальное изделие, которое работает. А участие в конференции мотивирует к новым проектам и изучению новых областей физики»

Бестопливная энергетика

Бестопливная энергетика давно уже занимает умы ведущих ученых всего мира. По сути, бестопливные технологии доказали свое право на существование еще в 1882 г., когда Н.Тесла создал резонансный трансформатор, давший на выходе энергию, многократно превышающую энергетические затраты на входе. Но, несмотря на успешность изобретения и его практическую пользу, разработки Теслы были приостановлены, а в дальнейшем подобные исследования пресекались со стороны правительства.

По мнению большинства специалистов, бестопливная энергетика не смогла прижиться в мировой энергетической системе по причине господства капиталистических отношений. Топливно-энергетическая отрасль всегда была лакомым кусочком для инвестиций, а основой энергетики стало углеводородное топливо, приносящее колоссальные прибыли и определяя внешнюю политику большинства стран мира. Таким образом, бестопливная энергетика способна разрушить неприкосновенность энергетической отрасли, находящейся под попечительством мировой «элиты».

Но технический прогресс неизменно приближает новую эпоху, в которой бестопливная энергетика займет свое законное место. Наряду с этим человечество столкнулось с проблемой будущего дефицита топливно-энергетических ресурсов, а также с проблемами экологического характера. Поэтому сегодня бестопливной энергетике уделяется особое внимание при изучении альтернативных способов получения энергии. Бестопливная энергетика характеризуется как нетрадиционное направление получения электрической, тепловой и механической энергии, без использования углеводородного или ядерного горючего, а также без использования природных источников энергии, вместо которых используется свободная энергия окружающей среды.

Бестопливная энергетика имеет различные направления:

 Использование генераторов электроэнергии на основе трансформаторов Н.Теслы. например, не так давно грузинский ученый Тариэль Капанадзе создал генератор высоковольтного типа, основанный на принципе вихревого эффекта в эфире, на который получил международный патент еще в 2009 г. Также известны устройства С.Марка, использующие тороидальный трансформатор.

 Использование генераторов электроэнергии на основе магнитов или зарядов, которые двигаются в неоднородном магнитном поле. Известными примерами являются генераторы «Перендев», «Лютек» и «Тестатика».

 Использование двигателей на основе газа Брауна, работающих на резонансном разложении молекул воды в высокочастотном электрическом поле. Эти двигатели можно отнести к вечным двигателям второго рода, существование которых опровергает статистическая физика и законы термодинамики. В России в этом направлении активно работал Ю.Краснов.

Бестопливная энергетика позволяет экономить природные ресурсы, использование свободной энергии совершенно безвредно и очень экологично. Бестопливная энергетика высокоавтономна и мобильна, а ее локализация возможна вблизи источника потребления (здания, дома, квартиры и т.д.). Благодаря использованию свободной энергии, по предварительным подсчетам, тарифы в электроэнергетике могут быть снижены в 15-20 раз. Бестопливная энергетика в разы увеличивает получение электроэнергии на выходе, удовлетворяя нужды промышленности и населения и ускоряя темпы экономического роста. А единожды запущенные концентраторы энергии требуют минимального обслуживания и работают более 50 лет.

С учетом вышесказанного, большинство ведущих стран мира уже начало осознанный переход к освоению свободной энергии. По предварительным прогнозам бестопливная энергетика станет основной отраслью к 2050 г. США, страны Евросоюза, Китай и Индия уже ведут активную инвестиционную политику в этом отношении, Россия же пока отстает и в вопросах оснащения, и в вопросах финансирования, и с точки зрения оценки целесообразности нововведений. Но и у нас наметились определенные сдвиги, а учитывая потенциал отечественных ученых, можно надеяться, что когда-нибудь и наша страна будет гордиться собственной бестопливной энергетикой.

Еще по этой теме

Метки: альтернативная энергетика, альтернативные источники энергии, бестопливная энергетика, новости альтернативной энергетики, современная альтернативная энергетика

Интересная статья? Поделитесь ей с друзьями:

Бестопливный генератор: видео, двигатели на постоянных магнитах

Тот, кто хочет сделать свое жилье независимым, обращает внимание на устройство, которое называют «бестопливный генератор». Что же это такое, как работает, выгодно ли использовать? Страшно даже представить себе, что будет с жителями современного населенного пункта без электричества. Люди зависят от источников тока в городах и поселках любой страны мира. Холодильники и телевизоры, микроволновки и телефоны, отопление квартир, движение транспорта – все зависит от наличия энергии.

Зачем изобретать велосипед

Действительно, для чего создавать себе головную боль, подыскивая способы получения тока, когда его вполне хватает в розетках обычной сети? Ответ прост: учеными доказано, что запасы топлива на планете конечны: этих ресурсов с трудом хватит миру на 50-60- лет. Кроме того, строительство гигантских ГЭС, ТЭЦ и водохранилищ способствует глобальному изменению климата, а от отходов атомных станций невозможно избавиться. Огромное количество плодородной земли уничтожено, нечистоты и ядовитые жидкости портят воды рек и родников, промышленными выбросами засоряется атмосфера.

Земля – это наш дом, и люди просто обязаны, в своих же интересах, бережно использовать то, что даром получили при рождении. Существуют технологии выработки тепла и электричества, для которых не нужны ни гигантские сооружения, ни огромные топливные ресурсы. Их называют альтернативными или свободными источниками энергии.

Солнце, ветер и вода – наши лучшие друзья

Приборы и установки, работающие совсем без топлива известны с давних времен. Ветряные и водяные мельницы обеспечивали мукой окрестные деревни, используя только движение воздуха и речного потока. Используя возобновляемые источники энергии: ветер, солнечное тепло, движение волн и рек, силу магнитных полей, человечество получает независимость от централизованных систем подачи электричества. Бестопливный генератор – устройство, работающее на свободной энергии. Какие же преимущества сулит использование альтернативы?

1. Полная автономность и мобильность.
2. Несравнимая с нынешней дешевизна кВт-часов.
3. Экологичное, безопасное и безвредное производство.
4. Экономия, сохранение и восстановление природных ресурсов.
5. Чистый атмосферный воздух.
6. Повышение комфорта и уровня благосостояния населения планеты.
7. Доступность и дешевизна получения в любой местности.
8. Снижения себестоимости производства продуктов питания, одежды, бытовых приборов, мебели.
9. Отсутствие шлаковых и радиоактивных отходов.

Перечисленные пункты являются только небольшой долей из списка преимуществ от использования населением планеты альтернативной энергетики.

Что такое БТГ

Генераторы – это приборы для выработки электрического тока. Они состоят из статора (неподвижной детали) и вращающегося ротора. Именно для работы этого устройства автомобильные и другие двигатели сжигают в своих камерах бензин или солярку, выделяя ядовитые пары и выхлопные газы, отравляя атмосферу.

Бестопливный генератор не потребляет, а добывает энергию из, так называемых, возобновляющихся и бесплатных природных источников: из ветра, из воды, из земли и воздуха.

Разработки в этом направлении велись исследователями еще в 19 веке. Создано несколько десятков отличающихся друг от друга технологий. Среди самых перспективных направлений специалисты называют следующие:

• установки, использующие силы постоянных магнитных полей;
• реактивные полевые двигатели;
• использование солнечного тепла;
• устройства, подобные трансформатору Тесла, генератору Капанадзе;
• приборы, работающие на энергии резонансного разложения воды;
• малые индивидуальные ветровые установки;
• монополярные магнитные двигатели.

Есть много других разработок, основанных на использовании бестопливных технологий. Наш информационный мир дает огромные возможности для получения знаний. Немного старания – и человечеству перестанут грозить кризисы и истощение топливных запасов. Мировая реформа энергетики не за горами!

Николо Тесла и его знаменитый прибор

Бестопливный генератор, представленный миру в конце 19-го века, работал на энергии эфира, который Н.Тесла называл упругой структурированной материей, космическими лучами. Традиционной физикой отрицается наличие данного вещества. Несмотря на это, эксплуатируя свои установки, Тесла получал и передавал беспроводным способом электричество, выделенное при взаимодействии разноименных зарядов Земли и окружающего пространства. Посредством собственного резонансного трансформатора и турбины Ниагарской ГЭС, изобретатель обеспечил электроэнергией весь штат, применив беспроводной способ передачи тока.

Исследователь создал устройство, работа которого основана на взаимодействии двух потоков энергии. Он объединил положительно заряженное пространство и отрицательный потенциал земной поверхности, получив заряды мощностью в тысячи киловатт. Принцип действия и конструкция запатентованы изобретателем в 1901 году.

На основе схемы трансформатора Тесла уже в наше время грузинским изобретателем Тариэлем Капанадзе изготовлен и продемонстрирован беспроводной бестопливный генератор. Электростанции подобного типа с успехом работают в Турции, так как на родине изобретатель не получил поддержки действующей власти.

В приборе задействованы автомобильные аккумуляторы (для первого импульса), понижающие и повышающие трансформаторы, конденсаторы, заземляющий прут. Конечно, не стоит искать в интернете полного и подробного описания конструкции. Желающим повторить данные опыты приходится начинать все с начала и добиваться результатов опытным путем.

Совет: создавая прибор по этому принципу, нужно соблюдать технику безопасности, так как на выходе устройство выдает ток высокого напряжения.

Почему же такой выгодный, с точки зрения получения дешевого электрического тока, прибор не получил распространения после обнародования? Согласно рассекреченной прессой информации, правящая верхушка и финансирующая ее банковская элита США во главе с Морганом, увидели в исследованиях Теслы опасность для монополии на получение и продажу электроэнергии в стране. Полигон и лаборатория исследователя были уничтожены, понятие «эфир» изъято из физики, патенты засекречены и скрыты. Сохранилась лишь информация, напечатанная в газетах и научных журналах.

Двигатели на постоянных магнитах

Если взять кулер, отсоединенный от компьютера и приблизить магнит к его контактам, вентилятор начнет вращаться. Полученный электромеханический контур – это образец автономной энергетической системы с устойчивыми электрическими колебаниями. Бестопливный генератор на постоянных магнитах обладает одним из самых необходимых свойств: способностью к непрерывному функционированию. Согласно законам физики, магнитные потоки – это неисчерпаемые источники энергии, они не расходуются. Работоспособность подобного двигателя зависит только от мощности используемого магнита. Концентрируя силовые линии магнитных потоков, а также используя текстолитовый якорь, можно добиться наилучших показателей мощности прибора. Чтобы усилить поле, увеличивают количество силовых магнитных линий. Для этого уменьшают площадь магнитных полюсов и увеличивают их количество. Осталось замкнуть полюса и – готово, можно ехать. Дополнительным плюсом этого источника энергии является независимость от погодных условий, компактные размеры, экологическая безопасность.

О малых ветряных установках

Вертикальные, горизонтальные, парусные и лопастные, роторные – все это разновидности ветряков. Большим минусом, над преодолением которого работают энтузиасты, является сложность запуска при малой скорости воздушного потока. Рентабельно использовать бестопливный генератор, крутящийся от движения атмосферы, в местностях с частыми ветрами. При изготовлении подобной установки обязательно учитывают возможность и частоту ураганов. Чтобы лопасти не поломались, они должны складываться при сильном усилении скорости ветра. Ротор устанавливают на открытом участке местности на верхушке мачты, высотой более 3-х метров.

Совет: мощность установки зависит от произведения ометаемой площади рабочего колеса и среднего значения скорости ветра в кубе.

Некоторые конструкции вентиляторов закрепляют на крышах домов. Для малых, индивидуальных электростанций рентабельно установить комплекс из ветряка и солнечных батарей. Это позволит получать энергию в солнечную и дождливую погоду, независимо от штиля или наличия туч на небе. Остаточные мощности накапливаются в аккумуляторах и используются по мере необходимости.

В последние 15-20 лет энтузиасты данного вида получения энергии активно используют парусные ветряные колеса. Среди их плюсов называют такие как:

• легкий вес и захват даже самого слабого движения воздуха;
• беззвучное вращение;
• безлопастная конструкция;
• получение большой мощности даже при слабом ветре;
• самозапуск;
• самая дешевая из конструкций ветрогенераторов;
• доступность материалов для самостоятельного изготовления;
• безвибрационная работа.

Жаль, что такие агрегаты громоздки, а то бы нашлись умельцы, которые оборудовали бы ими свои автомобили! Установил на крыше – и пользуйся бесплатной энергией. Сам едет – сам и вырабатывает, мечта, а не машина. Ни тебе выхлопных газов, ни бесконечной зависимости от автозаправочных станций.

Опасны ли новые технологии

Кое-кто из особо осторожных ученых считает, бестопливный генератор небезопасным. Мол, излучение, высоковольтные разряды, размеры могут повлиять на здоровье человека. В противовес таким утверждениям достаточно напомнить, что Николо Тесла, работая с тысячеватными показателями напряжения, дожил до 86 лет.

Разве кто-то прекратил пользоваться сотовыми телефонами? А ведь уже доказано учеными, что есть вред и от такого маленького излучения. Неужели население планеты предпочтет ходить пешком, а не передвигаться на автомобилях, испугавшись печальной хроники бесконечных аварий на дорогах? Нет смысла отвечать на такие вопросы. Но во имя сохранения планеты Земля, природных ресурсов, да и собственных финансов, все большее количество граждан старается перевести свои жилища на использование источников альтернативной энергии.

https://youtu.be/24qzaBT16eA

С помощью графена создан генератор «бесконечной» энергии

Физики из Университета Арканзаса разработали схему на основе графена, которую условно можно считать «вечным двигателем» — генератором бесконечной и чистой энергии. В этом нет противоречия законам термодинамики. Энергию научились добывать из теплового движения атомов углерода.

Как выяснилось в ходе эксперимента, под действием никогда не прекращающегося хаотического теплового движения внутри графена одиночно закреплённая пластинка этого вещества толщиной в один атом углерода медленно колеблется и изгибается.

Фактически это вариант одной из версии микроэлектромеханических устройств (MEMS), которые промышленность научилась выпускать и, так или иначе, пристроила к делу, включая создание генераторов электричества из механических колебаний. Но никто ещё не рискнул создать генератор на основе улавливания колебаний теплового движения атомов, что считалось невозможным.

Чтобы колебания графена и полученный в результате этого переменный ток был преобразован в постоянный ток, физики из Арканзаса предложили схему с двумя диодами. Поставленный эксперимент доказал, что схема генерирует добавочную мощность на нагрузке. Как считают учёные, миллионы подобных схем на кристалле могут стать источником маломощного питания автономных систем, датчиков и другого.

«Мы перенаправили ток в цепи и превратили его во что-то полезное. Следующая цель команды — определить, можно ли хранить постоянный ток в конденсаторе для последующего использования. Эта цель требует миниатюризации схемы и нанесения ее на кремниевую пластину или кристалл. Если бы миллионы этих крошечных схем могли быть построены на микросхеме размером 1 на 1 миллиметр, они могли бы служить заменой маломощной батареи», — сказал один из авторов исследования профессор физики Пол Тибадо (Paul Thibado).

Если вы заметили ошибку — выделите ее мышью и нажмите CTRL+ENTER.

(PDF) Конструирование генераторов свободной энергии по законам симметрии

сама собой», а при выполнении определенных условий, в определенных

устройствах и конструкциях.

Реальные генераторы свободной энергии, в которых используется такой

антиэнтропийный процесс, могут быть построены на основе циклов заряда-

разряда нелинейных конденсаторов или перемагничивания ферромагнетиков.

Николая Емельянович Заев писал о таких устройствах еще в 1991 году: «Другой

способ использования («концентрирования», по словам Фридриха Энгельса)

рассеянной энергии может быть основан на свойстве нелинейных конденсаторов

изменять свою емкость в зависимости от величины электрического поля… Хотя

добавка эта обычно чрезвычайно мала, все же имеются диэлектрики, которые в

таком конденсаторе обеспечивают добавку до 20%. Следовательно, уже сейчас их

КПД 120%, и это не предел. Здесь тоже оказывается, что разрядка — не зеркальное

отображение зарядки. Если теперь собрать колебательный контур с таким

конденсатором и мощностью в 1000 Вт, этот контур мало того, что будет

самоподдерживающимся, он будет в состоянии отдавать на сторону, на полезную

нагрузку 200 Вт мощности. Нечего и говорить о том, что конденсатор этот будет

охлаждаться, и к нему будет притекать тепло окружающей среды (эксэргия её

станет отрицательной)» [6]. Подробнее, технические детали данных систем

показаны в патенте Н.Е. Заева RU 2227947 от 11.09.2002.

Возвращаясь к теории параллельных миров, напомню о связи процесса роста

энтропии с обычным направлением хода времени в нашем пространстве.

Обратный процесс должен иметь противоположное направление хода времени.

Интересные выводы о возможности конструирования физических систем с

обратным ходом времени сделал известный ученый Николай Александрович

Козырев [7]. Переходя от астрофизических масштабов к общим вопросам

механики, Козырев пишет: «Характер условий… показывает, что энергия в

звездах получается в результате некоторых электродинамических процессов.

Однако, принцип, согласно которому замкнутая система может производить

энергию, должен быть настолько глубоким, чтобы заключаться и в простых

законах механики. Поэтому, в первую очередь, должны быть поставлены

следующие вопросы: каким образом замкнутая механическая система может

производить энергию и откуда будет получаться эта избыточная энергия?»

Козырев полагал, что антиэнтропийные системы могут получать дополнительную

энергию «из хода времени», то есть, взаимодействуя с антимиром.

Вернемся от вопросов о конверсии энергии, негативной энтропии и обратном

ходе времени к теме о параллельных мирах. В статье 1964 года [1], Академик

Наан говорил о симметрии мира и антимира. Позже, он высказал гипотезу о семи

параллельных мирах, учитывая возможные комбинации трех компонент

мироздания: пространства, времени и вещества [8].

Развитие данной концепции возможно обосновать и без привлечения трех

компонент, по теории Академика Наан. Достаточно рассмотреть варианты

отражения (реверса) трех пространственных координат. Они дают восемь

вариантов трехмерных миров, образующих единую конструкцию более высокой

размерности. Необходимо учесть, что в каждом из трехмерных миров есть свое

направление вектора времени, следовательно, это четырехмерные системы.

Безуглеродный источник энергии — обзор

1.2.4 Другие чистые и устойчивые источники энергии и производственные технологии

Геотермальная, морская и приливная энергия — еще один жизненно важный класс устойчивых источников энергии. По оценкам, к 2024 году потребление геотермальной энергии превысит потребление энергии крупными гидроэлектростанциями [41]. Как и солнечная энергия, геотермальная энергия также имеет широкий спектр применений, включая производство электроэнергии, обогрев и охлаждение помещений, спа, связанные с уходом за здоровьем, рыбоводство, отопление теплиц, горячие ванны, тепловые насосы и в промышленности.Однако 42% прямого использования геотермальной энергии приходится на плавание, купание и спа [42]. Поскольку геотермальная энергия зависит от содержания тепла внутри Земли, ее реализация зависит от географического положения. По состоянию на 2001 год 58 стран в той или иной форме использовали геотермальную энергию, а 21 страна производила из нее электроэнергию [42]. Исландия является основным пользователем геотермальной энергии, которая удовлетворяет 50% ее спроса на энергию. Геотермальная энергия также является безуглеродным источником энергии; таким образом, наиболее полное использование геотермальной энергии может привести к экономии 1000 миллионов тонн выбросов CO ₂ [43].Геотермальная энергия обычно извлекается из теплоты внутри Земли с использованием сложных блоков извлечения энергии, основанных на цикле Ренкина. Внутреннее тепло Земли образуется в результате ядерных реакций внутри земной коры. Чтобы использовать эту энергию, глубоко в земле просверливают отверстия, и затем в них вводят воду. Когда вода вступает в контакт с более высокими температурами, она поглощает энергию, а нагретая вода превращается в пар, который в конечном итоге производит электричество путем преобразования тепловой энергии в кинетическую, а затем из кинетической энергии в электричество [44]. Первая коммерческая установка по извлечению геотермальной энергии датируется 1913 годом [42].

Существует несколько других методов коммерческого производства энергии из геотермальных источников энергии, таких как цикл Ренкина и органический цикл Ренкина (ORC). Однако такие методы не были эффективны при использовании энергии от низкотемпературных источников. Таким образом, исследователи попытались повысить эффективность ORC, внося соответствующие изменения в конфигурацию и используя дополнительное оборудование. Например, добавление паропоглощающего охладителя (VAC) увеличивает эффективность ORC, или абсорбционный теплопреобразователь (AHT) может быть соединен с ORC для повышения эффективности процесса на 40–70% [45].Помимо VAC и AHT, за последние три десятилетия были предложены и реализованы несколько других усовершенствованных конструкций, в том числе цикл флэш-памяти с ORC, разработка процесса двоичного цикла и разработка процессов комбинированного цикла. Все геотермальные жгуты можно условно разделить на три широкие категории в зависимости от их способности работать в различных диапазонах температур источников геотермальной энергии: (1) ORC, используемый для низкой энтальпии до 160 ° C, (2) бинарная двухфазная конфигурация, используемая для средняя энтальпия от 160 ° C до 190 ° C, и (3) установка комбинированного геотермального цикла, используемая для высокой энтальпии выше 190 ° C [45].Есть определенные технические, экономические, социальные и политические проблемы, связанные с добычей геотермальной энергии. Одной из таких серьезных проблем является масштабирование оборудования с низкой эффективностью преобразования, нечеткое понимание нормативных требований, более высокая стоимость и строгие земельные нормы по сравнению с нефтью и природным газом, уменьшение количества глинистых частиц, передача электроэнергии на большие расстояния и проблемы технического обслуживания [46] . Теплосодержание внутри Земли варьируется от места к месту, поэтому стоимость производства может сильно различаться, поскольку в некоторых местах требуется более глубокое бурение, чем в других, чтобы достичь желаемой температуры [47].

Подобно солнечной, ветровой и геотермальной энергии, морская энергия является еще одним важным и устойчивым источником энергии [48]. Примечательно, что морская энергия также известна как энергия океана, которая включает энергию приливов, энергию волн, тепловую энергию, энергию океанских течений и энергию градиента солености. Косвенный источник энергии волн можно отнести к энергии ветра и солнца, поскольку волны возникают из-за комбинированного воздействия этих источников энергии. Таким образом, извлечение энергии волн можно также учитывать при использовании энергии ветра и солнца.Волновая энергия обладает кинетической и потенциальной энергией; таким образом, он способен производить электричество как из кинетической, так и из потенциальной энергии. Используется широкий спектр систем извлечения волновой энергии, которые можно условно разделить на три блока: (1) морская система, (2) береговая система и (3) широко используемая береговая система [49]. Поскольку волновая энергия обладает кинетической и потенциальной энергией, было разработано несколько механизмов, позволяющих использовать обе формы энергии. Один метод похож на метод извлечения энергии потока ветряной мельницы, где кинетическая энергия воды используется для вращения турбины, соединенной с генератором, который преобразует ее в электричество.Другой метод производства электроэнергии включает преобразование энергии волн в жидкость под высоким давлением. Электромагнитная система без механических соединений также может использоваться для производства электричества из энергии волн.

В отличие от энергии волн, которая в первую очередь обусловлена ​​энергией солнца и ветра, энергия приливов обусловлена ​​гравитационными силами, связанными с вращением Земли относительно Солнца, а также вращением Луны вокруг Земли. Комбинированный эффект положения Земли, Солнца и Луны вместе с гравитационными силами заставляет воду в океане подниматься и опускаться, создавая приливные течения.Поскольку приливные течения движутся вперед, оборудование, подобное ветряным турбинам, используется для производства электроэнергии из этого движения [48]. Тепловая энергия — еще один важный источник морской энергии, поскольку большая часть поверхности Земли имеет воду; поэтому максимум солнечной энергии поглощается океанами. Преобразователи энергии океана, аналогичные установкам для извлечения геотермальной энергии, используются для использования этой энергии [49,50]. Следует отметить, что поглощение солнечной энергии водой также приводит к образованию океанских течений, в которых энергия может быть использована с помощью турбин, таких как те, которые используются в малых гидроэнергетических установках.Энергия градиента солености возникает из-за разницы осмотического давления между пресной и соленой водой. Следует отметить, что, хотя морская энергия обладает большим потенциалом, существует ряд экологических и экологических проблем, таких как нарушение бентосных местообитаний, изменение потока, перенос отложений и питательных веществ, искусственные рифы, охраняемые морские территории, биообрастание, электромагнитные поля, риск столкновения и т. Д. подводный шум и влияние на общество, которые необходимо учитывать перед добычей морской энергии [51–53].

Что такое чистая энергия? — Сан-Хосе Clean Energy

«Чистая» энергия — это энергия, при которой выбросы парниковых газов практически отсутствуют, а также возобновляемые и безуглеродные источники. Это контрастирует с ископаемым топливом, которое производит значительное количество выбросов парниковых газов, включая углекислый газ и метан.

Возобновляемая и безуглеродная энергия — в чем разница?

Возобновляемая энергия — это энергия, которая поступает из природных ресурсов, таких как солнечный свет и ветер.В отличие от ископаемых видов топлива, таких как нефть, природный газ и уголь, которые невозможно заменить, возобновляемая энергия восстанавливается естественным путем за короткий период времени.

Ядерная энергия и даже большая гидроэнергетика не считаются возобновляемыми по закону штата Калифорния, но не вызывают выбросов парниковых газов, что делает их безуглеродными источниками энергии.

• Примеры возобновляемых источников энергии: ветер, солнце, биомасса, геотермальная энергия и малая гидроэнергетика
• Примеры безуглеродных источников энергии: более крупная гидроэнергетика и атомная энергия, а также все возобновляемые источники энергии, перечисленные выше
• Примеры источников энергии из ископаемого топлива: природный газ, уголь и нефть

Стандартный продукт GreenSource компании San José Clean Energy содержит не менее 40% возобновляемой энергии из таких источников, как солнце и ветер.

Преимущества возобновляемых источников энергии

Возобновляемые источники энергии не только лучше для окружающей среды, но и становятся дешевле, чем традиционные ресурсы! В отличие от ископаемого топлива, цены на возобновляемую энергию в долгосрочной перспективе стабильны, поскольку отсутствуют расходы на топливо. Цены на уголь и природный газ могут вызвать резкий скачок затрат на электроэнергию при перебоях в поставках топлива, поэтому использование энергии солнца и ветра в изобилии помогает нам сохранять стабильные и конкурентоспособные расценки.

Преимущества возобновляемых источников энергии не ограничиваются стабильными конкурентоспособными ценами.Это тоже полезно для нашего здоровья! Когда энергия ископаемого топлива заменяется ветровой или солнечной, например, воздух, которым мы дышим, и вода, которую мы пьем, становятся чище.

Когда SJCE покупает и создает экологически чистую энергию, это дает дополнительный бонус в виде создания большего количества рабочих мест в области экологически чистой энергии. Наличие контроля над нашим будущим энергоснабжением позволяет сообществу поддерживать проекты, которые создают более чистую и зеленую экономику.

SJCE гордится тем, что поддерживает движение города и штата к более устойчивому будущему для наших семей и будущих поколений:

Источников энергии — У.S. Управление энергетической информации (EIA)

Большая часть нашей энергии невозобновляема

В Соединенных Штатах и ​​многих других странах большинство источников энергии для выполнения работы являются невозобновляемыми источниками энергии:

Эти источники энергии называются невозобновляемыми, потому что их запасы ограничены объемами, которые мы можем добывать или извлекать из земли. Уголь, природный газ и нефть образовывались на протяжении тысяч лет из захороненных останков древних морских растений и животных, которые жили миллионы лет назад.Вот почему мы также называем эти источники энергии ископаемым топливом .

Большинство нефтепродуктов, потребляемых в Соединенных Штатах, производится из сырой нефти, но жидкие углеводороды также могут быть получены из природного газа и угля.

Ядерная энергия производится из урана, невозобновляемого источника энергии, атомы которого расщепляются (посредством процесса, называемого ядерным делением) для получения тепла и, в конечном итоге, электричества. Ученые считают, что уран был создан миллиарды лет назад, когда образовались звезды.Уран находится повсюду в земной коре, но его добывать и перерабатывать в топливо для атомных электростанций слишком сложно или слишком дорого.

Существует пять основных возобновляемых источников энергии

Основными видами или источниками возобновляемой энергии являются:

Их называют возобновляемыми источниками энергии, потому что они восполняются естественным образом. День за днем ​​светит солнце, растут растения, дует ветер, текут реки.

Возобновляемая энергия была основным источником энергии на протяжении большей части истории человечества

На протяжении большей части истории человечества биомасса растений была основным источником энергии, которую сжигали для получения тепла и корма животных, используемых для транспортировки и вспашки.Невозобновляемые источники начали заменять большую часть возобновляемых источников энергии в Соединенных Штатах в начале 1800-х годов, а к началу 1900-х годов ископаемое топливо было основным источником энергии. Использование биомассы для отопления домов оставалось источником энергии, но в основном в сельской местности и для дополнительного тепла в городских районах. В середине 1980-х годов использование биомассы и других форм возобновляемой энергии начало расти в основном из-за стимулов к их использованию, особенно для производства электроэнергии. Многие страны работают над увеличением использования возобновляемых источников энергии, чтобы сократить и избежать выбросов углекислого газа.

Узнайте больше об истории использования энергии в США и сроках использования источников энергии.

На приведенной ниже диаграмме показаны источники энергии в США, их основные виды использования и их процентные доли в общем потреблении энергии в США в 2020 году.

Скачать изображение Энергопотребление в США по источникам, 2020 г. потребление энергии по источникам, 2020 биомасса возобновляемые источники тепла, электричество, транспорт 4,9% гидроэнергия возобновляемые источники электроэнергии 2,8% ветро возобновляемые источники электроэнергии 3.2% солнечная возобновляемая энергия отопление, электричество 1,3% геотермальная энергия возобновляемая энергия отопление, электричество 0,2% бензин без возобновляемой энергии транспорт, производство, электроэнергия 34,7% природный газ невозобновляемая энергия отопление, производство, электричество, транспорт 33,9% уголь Не указанное выше количество источников — это чистый импорт электроэнергии и угольный кокс. Сумма отдельных процентов может не равняться 100% из-за независимого округления. Источник: U.S. Energy Information Administration, Monthly Energy Review, таблица 1.3, апрель 2021 г., предварительные данные

Последнее обновление: 7 мая 2021 г.

Альтернативы энергии: Электричество без углерода

У вас есть полный доступ к этой статье через ваше учреждение.

Эту статью лучше всего просматривать в формате PDF

Производство электроэнергии обеспечивает 18 000 тераватт-часов энергии в год, около 40% от общего потребления энергии человечеством.При этом он производит более 10 гигатонн углекислого газа ежегодно, что является крупнейшим отраслевым вкладом в выбросы человечества от ископаемого топлива. Тем не менее, существует широкий спектр технологий — от солнечной и ветровой до ядерной и геотермальной, — которые могут генерировать электричество без чистых выбросов углерода из топлива.

Самый простой способ сократить выбросы углерода при производстве электроэнергии — повысить эффективность. Но у такой выгоды есть пределы, и есть известный парадокс, что большая эффективность может привести к большему потреблению.Таким образом, глобальный ответ на изменение климата должен включать переход на безуглеродные источники электроэнергии. Это требует свежего осмысления цен на углерод и, в некоторых случаях, новых технологий; это также означает новые системы передачи и более умные сети. Но, прежде всего, необходимо увеличить масштабы различных источников безуглеродной генерации, чтобы они могли обеспечить все более требовательный мир. В этой специальной функции Природа Команда News рассматривает, сколько в конечном итоге безуглеродной энергии может быть доступно — и какие источники имеют наибольший смысл.

Предоставлено: J. TAYLOR

.

В мире много плотин — 45 000 крупных, по данным Мирового энергетического совета, и еще больше плотин малых размеров. Его гидроэлектростанции имеют генерирующую мощность 800 гигаватт (информацию о мощности см. В разделе «По цифрам»), и в настоящее время они производят почти одну пятую электроэнергии, потребляемой во всем мире. В качестве источника электроэнергии плотины уступают только ископаемому топливу и производят в 10 раз больше энергии, чем геотермальная, солнечная и ветровая энергия вместе взятые.Плотина «Три ущелья» в Китае, заявленная полная мощность которой составляет 18 гигаватт, может генерировать примерно вдвое больше энергии, чем все солнечные батареи в мире. Еще 120 гигаватт мощности находятся в стадии разработки.

Одна из причин успеха гидроэнергетики заключается в том, что это широко распространенный ресурс — 160 стран в той или иной степени используют гидроэнергетику. В некоторых странах гидроэнергетика вносит наибольший вклад в электроэнергию из сетей — в развивающихся странах нередко большая плотина является основным источником выработки электроэнергии.Тем не менее, именно в крупных промышленно развитых странах, где есть большие реки, гидроэнергетика проявляется в наиболее ярком аспекте. Бразилия, Канада, Китай, Россия и США в настоящее время производят более половины мировой гидроэнергетики.

Стоимость: По данным Международной гидроэнергетической ассоциации (IHA), затраты на установку обычно находятся в диапазоне от 1 миллиона долларов США до более 5 миллионов долларов США на мегаватт мощности, в зависимости от места расположения и размера станции. Плотины в низинах и плотины с небольшим перепадом между уровнем воды и турбиной, как правило, дороже; большие плотины дешевле на ватт мощности, чем маленькие плотины в аналогичных условиях.Годовые эксплуатационные расходы низкие — 0,8–2% от капитальных затрат; электроэнергия стоит 0,03–0,10 доллара за киловатт-час, что делает плотины конкурентоспособными по сравнению с углем и газом.

Вместимость: Абсолютный предел гидроэнергетики — это скорость, с которой вода течет вниз по рекам мира, превращая потенциальную энергию в кинетическую энергию при движении. Количество энергии, которое теоретически могло бы быть произведено, если бы весь мировой сток был «спущен» до уровня моря, составляет более 10 тераватт. Однако редко когда можно использовать 50% мощности реки, и во многих случаях эта цифра ниже 30%.

По данным IHA, эти цифры по-прежнему открывают значительные возможности для новых мощностей. В настоящее время Европа устанавливает ориентир для использования гидроэнергетики: 75% того, что считается возможным, уже эксплуатируется. Чтобы Африка достигла такого же уровня, ей необходимо увеличить мощность гидроэлектроэнергии в 10 раз до более чем 100 гигаватт. Азия, которая уже имеет наибольшую установленную мощность, также имеет наибольший потенциал роста. Если бы он утроил свои генерирующие мощности, используя таким образом почти европейскую часть своего потенциала, он удвоил бы общие гидроэлектрические мощности в мире.IHA заявляет, что при достаточных инвестициях мощность может утроиться во всем мире.

Преимущества: Тот факт, что гидроэлектрические системы не требуют топлива, означает, что они также не требуют инфраструктуры для извлечения топлива и транспорта топлива. Это означает, что гигаватт гидроэлектроэнергии спасает мир не только на гигаватт угля, сжигаемого на электростанции, работающей на ископаемом топливе, но также и на углеродных затратах на добычу и транспортировку этого угля. Поскольку кран легко открыть, плотины могут почти мгновенно реагировать на изменение спроса на электроэнергию независимо от времени суток или погоды.Такая простота включения делает их полезной резервной копией менее надежных возобновляемых источников. Тем не менее, вариации в использовании в зависимости от потребности и сезона означают, что плотины вырабатывают около половины своей номинальной мощности.

Гидроэлектрические системы уникальны среди генерирующих систем тем, что они могут, если они правильно спроектированы, накапливать энергию, произведенную в другом месте, перекачивая воду в гору, когда энергии много. Создаваемые ими водохранилища также могут обеспечивать водой для орошения, что является способом борьбы с наводнениями и создания условий для отдыха.

Недостатки: Не все регионы обладают большими гидроэнергетическими ресурсами — например, Ближний Восток относительно дефицитен. А водоемы занимают много места; сегодня площадь искусственных озер достигает двух Италии. Большие плотины и водохранилища, которые составляют большую часть этой площади и производят более 90% электроэнергии, вырабатываемой гидроэлектростанциями во всем мире, требуют длительного и дорогостоящего планирования и строительства, а также переселения людей с территории водохранилища. За последние несколько десятилетий миллионы людей были переселены в Индию и Китай.Плотины оказывают экологическое воздействие на экосистемы вверх и вниз по течению и являются препятствием для миграции рыб. Накопление наносов может сократить срок их эксплуатации, а отложения, захваченные плотиной, недоступны для тех, кто находится ниже по течению. Биомасса, которая разлагается в резервуарах, выделяет метан и углекислый газ, и в некоторых случаях эти выбросы могут иметь такой же порядок величины, что и выбросы, которых можно избежать, если не сжигать ископаемое топливо. Изменение климата само по себе может ограничить пропускную способность плотин в некоторых районах за счет изменения количества и характера годового стока из таких источников, как ледники Тибета.

Поскольку гидроэнергетика является зрелой технологией, возможности для повышения эффективности генерации практически отсутствуют. Кроме того, были использованы более очевидные и легкие места, поэтому можно ожидать, что остающийся потенциал будет труднее использовать. Небольшие (менее 10 мегаватт) «русловые» схемы, вырабатывающие энергию из естественного потока воды — как это делали мукомолы на протяжении четырех тысячелетий — привлекательны, поскольку они, естественно, имеют меньшее воздействие. Однако они примерно в пять раз дороже и их сложнее масштабировать, чем более крупные схемы.

Вердикт: Дешевая и зрелая технология, но со значительными экологическими издержками; можно добавить примерно тераватт мощности.

Предоставлено: J. TAYLOR

.

Когда 26 апреля 1986 года таял четвертый реактор Чернобыльской атомной электростанции в Украине, выпадение радиоактивных осадков заразило большую часть Европы. Эта катастрофа и более ранний инцидент на Три-Майл-Айленде в Пенсильвании на целое поколение разрушили ядерную промышленность Запада.Однако во всем мире картина не изменилась так кардинально.

В 2007 году строилось 35 атомных станций, почти все в Азии. По последним данным Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ), которое выполняет функции мировой ядерной инспекции, 439 уже действующих реакторов имеют общую мощность 370 гигаватт и дают около 15% электроэнергии, производимой во всем мире.

Затраты: В зависимости от конструкции реактора, требований площадки и нормы амортизации легководные реакторы, составляющие большую часть мировых ядерных мощностей, вырабатывают электроэнергию по цене от 0 долларов США.025 и 0,07 доллара за киловатт-час. Технология, которая делает это возможным, выиграла от десятилетий дорогостоящих исследований, разработок и закупок, субсидируемых правительствами; без этого ускорения трудно представить, что в настоящее время использовалась бы ядерная энергия.

Вместимость: Поскольку ядерная энергетика требует топлива, она ограничена запасами топлива. Согласно последнему изданию «Красной книги», в которой МАГАТЭ и Организация экономического сотрудничества могут с выгодой извлечь около 5,5 миллионов тонн урана в известных запасах по цене 130 долларов США за килограмм или меньше, Операция и развитие (ОЭСР) оценивают ресурсы урана.При текущем использовании 66 500 тонн в год, это примерно на 80 лет топлива. Текущая цена на уран превышает этот порог в 130 долларов.

Геологически схожие месторождения руды, которые еще не доказаны — «неоткрытые запасы», как полагают, примерно вдвое превышают доказанные запасы, а руды с более низким содержанием содержат значительно больше. Уран — не особо редкий элемент — он почти так же часто входит в состав земной коры, как цинк. Оценки конечных извлекаемых ресурсов сильно различаются, но 35 миллионов тонн можно считать доступными.И уран — не единственный элемент природного происхождения, из которого можно сделать ядерное топливо. Хотя они еще не разработаны, реакторы на ториевом топливе возможны; введение тория в игру удвоило бы доступные запасы топлива.

Кроме того, хотя в нынешних конструкциях реакторов топливо используется только один раз, это можно изменить. Реакторы-размножители, которые производят плутоний из изотопов урана, которые сами по себе не используются для производства энергии, могут эффективно создавать больше топлива, чем они используют.Система, построенная на таких реакторах, могла бы получить в 60 раз больше энергии на каждый загруженный килограмм природного урана, хотя более низкие коэффициенты могут быть более реалистичными.

С реакторами-размножителями, которые еще предстоит испытать на коммерческой основе, мир в принципе мог бы стать на 100% ядерным. Без них все еще возможно, что объем ядерных мощностей вырастет в два или три раза и будет работать на этом уровне в течение столетия или более.

Преимущества: Атомная энергетика имеет относительно низкие затраты на топливо и может работать на полную мощность почти постоянно — электростанции в США вырабатывают 90% своей номинальной мощности.Это делает их хорошо подходящими для обеспечения постоянного питания «базовой нагрузки» для национальных сетей. Уран достаточно широко распространен, поэтому мировым запасам ядерного топлива вряд ли угрожают политические факторы.

Недостатки: Не существует согласованного решения проблемы обращения с ядерными отходами, образовавшимися на атомных станциях за последние 50 лет. Без долгосрочных решений, которые требуют больше с политической, чем с технической точки зрения, развитие ядерной энергетики, по понятным причинам, является трудной задачей.Еще одна проблема заключается в том, что распространение ядерной энергии трудно отделить от распространения возможностей ядерного оружия. Особую тревогу вызывают топливные циклы, которые включают рециркуляцию и, следовательно, обязательно производят плутоний. Даже без опасений по поводу распространения ядерного оружия, атомные электростанции могут стать заманчивыми целями для террористов или сил противника (хотя в последнем случае то же самое можно сказать и о гидроэлектростанциях).

Долгосрочная приверженность значительному расширению использования ядерной энергии потребует признания общественностью не только существующих технологий, но и новых — например, ториевых реакторов и реакторов-размножителей.Эти технологии также должны будут привлечь инвесторов и регулирующих органов (о ядерном синтезе см. «Дальше»).

Атомная энергетика также является чрезвычайно капиталоемкой; Затраты на электроэнергию в течение всего срока службы установки сравнительно невысоки только потому, что растения долговечны. Таким образом, в краткосрочной перспективе атомная энергетика является дорогостоящим вариантом. Еще одним препятствием может быть нехватка квалифицированных рабочих. Для строительства и эксплуатации атомных станций требуется очень много высококвалифицированных специалистов, и расширение этого резерва талантов, достаточное для того, чтобы удвоить скорость ввода в эксплуатацию новых станций, может оказаться очень сложной задачей.Инженерные мощности для изготовления ключевых компонентов также потребуют увеличения.

В свете этих препятствий прогнозы относительно будущей роли ядерной энергетики значительно различаются. В «Перспективе мировых энергетических технологий — 2050» Европейской комиссии содержится оптимистичный сценарий, который предполагает, что при принятии общественностью и разработке новых реакторных технологий ядерная энергия может обеспечить около 1,7 тераватт к 2050 году. Аналитики МАГАТЭ более осторожны. Ханс-Хольгер Рогнер, руководитель отдела планирования и экономических исследований агентства, считает, что к 2050 году мощность увеличится не более чем до 1200 гигаватт.В междисциплинарном исследовании, проведенном в 2003 году Массачусетским технологическим институтом, описан конкретный сценарий увеличения мощности в три раза до 1000 гигаватт к 2050 году, сценарий, основанный на лидерстве США, продолжении приверженности Японии и возобновлении активности со стороны Европы. Этот сценарий основывался только на улучшенных версиях сегодняшних реакторов, а не на какой-либо радикально другой или улучшенной конструкции.

Вердикт: Достижение мощности в тераваттном диапазоне технически возможно в течение следующих нескольких десятилетий, но может оказаться трудным с политической точки зрения.Атмосфера общественного мнения, которая пришла к согласию с ядерной энергией, вполне могла быть очень уязвима перед неблагоприятными событиями, такими как еще одна авария масштаба Чернобыля или террористический акт.

Предоставлено: J. TAYLOR

.

Биомасса была первым источником энергии человечества и до двадцатого века оставалась самым крупным; даже сегодня он уступает только ископаемым видам топлива. Древесина, растительные остатки и другие биологические источники являются важным источником энергии для более чем двух миллиардов человек.В основном это топливо сжигается в кострах и кухонных печах, но в последние годы биомасса стала источником электроэнергии, не содержащей ископаемого топлива. По оценкам Всемирного энергетического совета, по состоянию на 2005 год мощность производства биомассы составляла не менее 40 гигаватт, что больше, чем у любого возобновляемого ресурса, кроме ветра и гидроэнергии. Биомасса может дополнять уголь или, в некоторых случаях, газ на обычных электростанциях. Биомасса также используется во многих когенерационных установках, которые могут улавливать 85–90% доступной энергии за счет использования отходящего тепла, а также электроэнергии.

Затраты: Цена на электроэнергию из биомассы широко варьируется в зависимости от наличия и типа топлива, а также стоимости его транспортировки. Капитальные затраты аналогичны затратам на электростанции, работающие на ископаемом топливе. Затраты на электроэнергию могут составлять всего 0,02 доллара за киловатт-час, когда биомасса сжигается вместе с углем на обычной электростанции, но возрастают до 0,03–0,05 доллара за киловатт-час на специальной электростанции, работающей на биомассе. Затраты увеличиваются до 0,04–0,09 долл. США за киловатт-час для когенерационной установки, но рекуперация и использование отходящего тепла делает процесс намного более эффективным.Самая большая проблема для новых электростанций, работающих на биомассе, — это найти надежное и концентрированное сырье, доступное на месте; Снижение транспортных расходов означает, что электростанции, работающие на биомассе, будут привязаны к местному доступному топливу и будут достаточно небольшими, что увеличивает капитальные затраты на мегаватт.

Вместимость: Биомасса ограничена доступной поверхностью земли, эффективностью фотосинтеза и запасом воды. Круглый стол ОЭСР в 2007 году подсчитал, что около полумиллиарда гектаров земли, не используемой в сельском хозяйстве, будут пригодны для производства неорошаемой биомассы, и предположил, что к 2050 году эта земля, а также растительные остатки, лесные остатки и органические отходы могут поставлять достаточно горючего материала каждый год, чтобы обеспечить 68 000 тераватт-часов.Преобразованный в электричество с КПД 40%, он может обеспечить максимум 3 тераватта. Межправительственная группа экспертов по изменению климата оценивает потенциал примерно на уровне 120 000 тераватт-часов в 2050 году, что составляет чуть более 5 тераватт на основе более крупной оценки доступной земли.

Эти прогнозы включают некоторые довольно крайние допущения относительно преобразования земли для производства энергетических культур. И даже в той степени, в которой эти предположения оказываются жизнеспособными, электричество — не единственное возможное применение таких плантаций.Сохраняя солнечную энергию в форме химических связей, биомасса лучше других возобновляемых источников энергии поддается производству топлива для транспорта (см. Стр. 841). Хотя превращение биомассы в биотопливо не так эффективно, как простое сжигание, оно позволяет производить более ценный продукт. Биотопливо может легко превзойти производство электроэнергии в качестве использования биомассы в большинстве случаев.

Преимущества: Растения по своей природе углеродно-нейтральные и возобновляемые, хотя в сельском хозяйстве используются ресурсы, особенно если для этого требуется большое количество удобрений.Технологии, необходимые для сжигания биомассы, являются зрелыми и эффективными, особенно в случае когенерации. Небольшие системы, использующие пожнивные остатки, могут минимизировать транспортные расходы.

При сжигании на электростанциях, оснащенных оборудованием для улавливания и хранения углерода, биомасса из углеродно-нейтральной становится углеродно-отрицательной, эффективно высасывая диоксид углерода из атмосферы и сохраняя его в земле (см. «Улавливание и хранение углерода» ). Это делает его единственной энергетической технологией, которая действительно может снизить уровень углекислого газа в атмосфере.Однако, как и в случае с углем, улавливание углерода связано с расходами как с точки зрения создания капитала, так и с точки зрения эффективности.

Недостатки: В мире не так много земли, и большая ее часть потребуется для обеспечения продовольствием растущего населения планеты. Неясно, желательно ли позволить рыночным механизмам управлять распределением земли между топливом и продуктами питания, или это политически осуществимо. Изменение климата само по себе может повлиять на доступность подходящей земли.Вероятно, будет противодействие расширению и все более интенсивному выращиванию энергетических культур. Использование отходов и остатков может удалить углерод с земли, который в противном случае обогатил бы почву; долгосрочная устойчивость может оказаться недостижимой.

Зависимость от биоэнергетики также может открыть двери для энергетических кризисов, вызванных засухой или эпидемиями, а изменения в землепользовании могут иметь собственные климатические последствия: расчистка земель для выращивания энергетических культур может привести к выбросам в такой степени, которую сами культуры трудно компенсировать .

Вердикт: Если значительное увеличение урожая энергетических культур окажется приемлемым и устойчивым, большая его часть может быть использована в топливном секторе. Однако маломасштабные системы могут быть желательны во все большем числе условий, а возможность использования углеродно-отрицательных систем, которые подходят для производства электроэнергии, но не для биотоплива, является уникальной и привлекательной возможностью.

Предоставлено: J. TAYLOR

.

Энергия ветра расширяется быстрее, чем несколько лет назад могли бы пожелать даже ее самые ярые сторонники.Соединенные Штаты добавили 5,3 гигаватт ветровой мощности в 2007 году — 35% новых генерирующих мощностей страны — и еще 225 гигаватт находятся на стадии планирования. В Соединенных Штатах планируется больше ветроэнергетических мощностей, чем для угольных и газовых электростанций вместе взятых. По данным Глобального совета по ветроэнергетике, в мире за последние пять лет мощность увеличивалась почти на 25%.

Wind Power Monthly оценивает, что установленная мощность ветра в мире на январь 2008 года составляла 94 гигаватта.Если рост продолжится на уровне 21%, эта цифра утроится за шесть лет.

Несмотря на это, цифры остаются небольшими в глобальном масштабе, особенно с учетом того, что ветряные электростанции исторически производили только 20% своей мощности.

Затраты: Стоимость установки ветроэнергетики составляет около 1,8 миллиона долларов США за мегаватт для наземных разработок и от 2,4 до 3 миллионов долларов США для морских проектов. Это составляет 0,05–0,09 доллара за киловатт-час, что делает ветер конкурентоспособным по сравнению с углем в нижней части диапазона.При субсидиях, которыми пользуются многие страны, затраты намного ниже, чем на уголь — отсюда и бум. Основным ограничением для ветроэнергетических установок на данный момент является то, насколько быстро производители могут производить турбины.

Эти затраты представляют собой значительные улучшения в технологии. В 1981 году ветряная электростанция могла состоять из набора 50-киловаттных турбин, которые производили энергию примерно по 0,40 доллара за киловатт-час. Сегодняшние турбины могут производить в 30 раз больше энергии при одной пятой цены с гораздо меньшим временем простоя.

Вместимость: Количество энергии, генерируемой движением атмосферы Земли, огромно — сотни тераватт. В статье 2005 года пара исследователей из Стэнфордского университета подсчитала, что по крайней мере 72 тераватта могут быть эффективно произведены с использованием 2,5 миллионов современных более крупных турбин, размещенных в 13% мест по всему миру со скоростью ветра не менее 6,9 метра в секунду. и, таким образом, являются практическими сайтами (CL Archer и MZ Jacobson J. Geophys.Res. 110, Д12110; 2005).

Преимущества: Главное преимущество ветра состоит в том, что он, как и гидроэнергетика, не требует топлива. Таким образом, единственные затраты связаны со строительством и обслуживанием турбин и линий электропередач. Турбины становятся больше и надежнее. Развитие технологий улавливания ветра на больших высотах могло бы предоставить источники с небольшими следами, способными генерировать энергию гораздо более устойчивым образом.

Недостатки: Конечным ограничением ветра может быть его прерывистость.Обеспечить от ветра до 20% мощности сети не так уж и сложно. Помимо этого, коммунальным предприятиям и операторам сетей необходимо предпринять дополнительные шаги, чтобы справиться с изменчивостью. Еще одна проблема с сетью, которая определенно ограничивает в ближайшем будущем, заключается в том, что самые ветреные места редко бывают самыми густонаселенными, и поэтому ветровая электроэнергия требует развития инфраструктуры, особенно для морских установок.

Средняя мощность мировых ветров зимой (вверху) и летом.Возвратная энергия примерно на два порядка ниже из-за расположения турбин и технических ограничений. Предоставлено: W. T. Liu et al. Geophys. Res. Lett. 35, L13808 (2008)

Ветровая энергия не только прерывистая, но и, как и другие возобновляемые источники энергии, по своей природе имеет довольно низкую плотность. Большая ветряная электростанция обычно вырабатывает несколько ватт на квадратный метр — 10 — очень много. Таким образом, энергия ветра зависит от дешевой земли, или от земли, используемой для других целей одновременно, или от того и другого.Кроме того, его трудно развернуть в районе, где население придает большое значение безтурбинному ландшафту.

Энергия ветра также распределяется неравномерно: она благоприятствует странам, имеющим доступ к ветреным морям и их береговым бризам или большим пустым равнинам. Германия покрыла большую часть своей самой ветреной земли турбинами, но, несмотря на эти новаторские усилия, ее совокупная мощность в 22 ГВт обеспечивает менее 7% потребностей страны в электроэнергии. По данным Британской ассоциации ветроэнергетики, Великобритания, которая гораздо медленнее внедряла ветроэнергетику, на сегодняшний день обладает самым большим в Европе оффшорным потенциалом — достаточным для трехкратного удовлетворения ее потребностей в электроэнергии.По оценкам отрасли, Европейский Союз может удовлетворить 25% своих текущих потребностей в электроэнергии за счет освоения менее 5% территории Северного моря.

Согласно исследованию Дэвида Кейта, главы Группы по энергетическим и экологическим системам Университета Калгари в Канаде, такое действительно крупномасштабное развертывание схем ветроэнергетики может повлиять на местный и потенциально глобальный климат за счет изменения характера ветров. Ветер имеет тенденцию к охлаждению, поэтому температура вокруг очень большой ветряной электростанции может повыситься, поскольку турбины замедляют ветер для извлечения его энергии.Кейт и его команда предполагают, что мощность ветра в 2 ТВт может повлиять на температуру примерно на 0,5 ° C, с потеплением в средних широтах и ​​похолоданием на полюсах — возможно, в этом отношении компенсирует эффект глобального потепления (DW Keith et al . Proc. Natl Acad. Sci. USA 101, 16115–16120; 2004).

Вердикт: При широкомасштабном развертывании на равнинах Соединенных Штатов и Китая и более дешевом доступе к морю, мощность ветроэнергетики в тераватт или более является вероятной.

Предоставлено: J. TAYLOR

.

Внутри Земли содержится огромное количество тепла, часть которого осталась от первоначального слияния планеты, а часть образовалась в результате распада радиоактивных элементов. Поскольку порода плохо проводит тепло, скорость, с которой это тепло течет к поверхности, очень низкая; если бы это было быстрее, ядро ​​Земли замерзло бы, и ее континенты давно перестали бы дрейфовать.

Медленный поток тепла Земли делает ее трудным ресурсом для выработки электроэнергии, за исключением нескольких конкретных мест, например, тех, где много горячих источников.Лишь пара десятков стран производят геотермальную электроэнергию, и только пять из них — Коста-Рика, Сальвадор, Исландия, Кения и Филиппины — вырабатывают таким образом более 15% своей электроэнергии. Установленная мощность геотермальной электроэнергии в мире составляет около 10 гигаватт и растет очень медленно — около 3% в год в первой половине этого десятилетия. Десять лет назад мощность геотермальной энергии превышала мощность ветра; теперь это почти в десять раз меньше.

Тепло Земли также можно использовать напрямую.В самом деле, небольшие геотермальные тепловые насосы, которые напрямую обогревают дома и предприятия, могут внести самый большой вклад, который тепло Земли может внести в мировой энергетический бюджет.

Стоимость: Стоимость геотермальной системы зависит от геологических условий. Джефферсон Тестер, инженер-химик, входивший в команду, которая подготовила влиятельный отчет Массачусетского технологического института (MIT) по геотермальной технологии в 2006 году, объясняет ситуацию как «похожую на минеральные ресурсы».Существует целый ряд категорий ресурсов — от неглубоких высокотемпературных областей высокопористой породы до более глубоких низкопористых областей, которые сложнее эксплуатировать ». В этом отчете стоимость эксплуатации лучших участков — участков с большим количеством горячей воды, циркулирующей близко к поверхности — составляет около 0,05 доллара США за киловатт-час. Гораздо более богатые ресурсы с низким содержанием полезных ископаемых можно эксплуатировать с помощью современных технологий только по гораздо более высоким ценам.

Абсолютная мощность: Земля теряет тепло от 40 до 50 ТВт в год, что составляет в среднем чуть меньше одной десятой ватта на квадратный метр.Для сравнения, солнечный свет в среднем составляет 200 Вт на квадратный метр. Сегодняшние технологии позволяют использовать 70 ГВт глобального теплового потока. С более продвинутыми технологиями можно было бы использовать как минимум вдвое больше. Исследование Массачусетского технологического института показало, что использование усовершенствованных систем, которые закачивают воду на глубину с использованием сложных систем бурения, можно было бы установить 100 ГВт геотермальной электроэнергии только в Соединенных Штатах. При аналогичных предположениях может быть достигнута глобальная цифра в тераватт или около того, предполагая, что геотермальная энергия могла бы, с большими инвестициями, обеспечить столько же электроэнергии, сколько сегодня плотины.

Преимущества: Геотермальные ресурсы не требуют топлива. Они идеально подходят для электроснабжения при базовой нагрузке, поскольку питаются от очень регулярного источника энергии. При 75% геотермальные источники имеют более высокий коэффициент использования, чем любые другие возобновляемые источники. Низкопотенциальное тепло, оставшееся после выработки, можно использовать для отопления жилых помещений или в промышленных процессах.

Разведка и бурение ранее не использовавшихся геотермальных ресурсов стало намного проще благодаря картографической технологии и буровому оборудованию, разработанным в нефтяной промышленности.Значительная программа развития технологий — Tester предлагает 1 миллиард долларов на 10 лет — может значительно расширить достижимую мощность по мере открытия ресурсов более низкого качества.

Недостатки: Высококачественные ресурсы довольно редки, и даже низкокачественные ресурсы распределяются неравномерно. Углекислый газ может просачиваться из некоторых геотермальных полей, и могут возникнуть проблемы с загрязнением; вода, которая переносит тепло на поверхность, может переносить соединения, которые не должны попадать в водоносные горизонты.В засушливых регионах доступность воды может быть ограничением. Для крупномасштабной эксплуатации требуются технологии, которые, хотя и правдоподобны, не были продемонстрированы в виде надежных работающих систем.

Вердикт: Емкость может быть увеличена более чем на порядок. Без впечатляющих улучшений он вряд ли сможет обогнать гидро- и ветер и достичь тераватта.

Предоставлено: J. TAYLOR

.

Чтобы ничего не отнять от чуда фотосинтеза, но даже в самых лучших условиях растения могут превратить лишь около 1% солнечной радиации, попадающей на их поверхности, в энергию, которую может использовать любой другой.Для сравнения: стандартная коммерческая солнечная фотоэлектрическая панель может преобразовывать 12–18% энергии солнечного света в полезную электроэнергию; Высококачественные модели имеют КПД выше 20%. Увеличение производственных мощностей и снижение затрат привели к значительному росту отрасли за последние пять лет: в 2002 году по всему миру было отправлено 550 МВт ячеек; в 2007 году этот показатель был в шесть раз больше. Общая установленная мощность солнечных элементов оценивается примерно в 9 ГВт. Однако фактическое количество вырабатываемой электроэнергии значительно меньше, поскольку ночь и облака уменьшают доступную мощность.Из всех возобновляемых источников энергии у солнечной энергии самый низкий коэффициент использования мощности — около 14%.

Солнечные элементы — не единственная технология, с помощью которой солнечный свет можно превратить в электричество. Концентрированные солнечные тепловые системы используют зеркала для фокусировки солнечного тепла, обычно нагревая рабочую жидкость, которая, в свою очередь, приводит в движение турбину. Зеркала могут быть установлены в желобах, в параболах, отслеживающих Солнце, или в массивах, которые фокусируют тепло на центральной башне. Пока что установленная мощность довольно мала, и технология всегда будет ограничиваться местами, где много дней без облаков — для этого требуется прямое солнце, в то время как фотоэлектрические батареи могут обходиться более рассеянным светом.

Затраты: Стоимость производства солнечных элементов в настоящее время составляет 1,50–2,50 долларов США за ватт генерирующей мощности, а цены находятся в диапазоне 2,50–3,50 долларов США за ватт. Затраты на установку являются дополнительными; цена полной системы обычно примерно в два раза дороже ячеек. То, что это означает с точки зрения стоимости киловатт-часа в течение срока службы установки, зависит от местоположения, но получается около 0,25–0,40 доллара США. Снижаются производственные затраты и затраты на установку, поскольку фотоэлектрические элементы, интегрированные в строительные материалы, заменяют отдельно стоящие панели для бытовых применений.Текущие технологии должны производиться по цене менее 1 доллара за ватт в течение нескольких лет (см. _Nature_ 454, 558–559; 2008).

Стоимость киловатт-часа концентрированной солнечной тепловой энергии оценивается Национальной лабораторией возобновляемой энергии США (NREL) в Голдене, Колорадо, примерно в 0,17 доллара.

Вместимость: Земля получает около 100 000 ТВт солнечной энергии на своей поверхности — энергии каждый час достаточно, чтобы обеспечить потребности человечества в энергии в течение года. Есть части пустыни Сахара, пустыни Гоби в Центральной Азии, Атакамы в Перу или Большого бассейна в Соединенных Штатах, где гигаватт электроэнергии может быть произведен с использованием сегодняшних фотоэлектрических элементов в массиве 7 или 8 километров в поперечнике.Теоретически все мировые потребности в первичной энергии могут быть удовлетворены менее чем на десятой части площади Сахары.

Сторонники солнечных батарей указывают на расчет NREL, утверждающий, что солнечные панели на всех пригодных для использования поверхностях жилых и коммерческих крыш могут обеспечивать Соединенные Штаты таким же количеством электроэнергии в год, сколько страна использовала в 2004 году. В более умеренном климате дела обстоят иначе. так многообещающе: в Британии можно было бы ожидать ежегодной инсоляции около 1000 киловатт-часов на метр на южной панели, наклоненной с учетом широты: при 10% эффективности это означает, что потребуется более 60 квадратных метров на человека для соответствовать текущему потреблению электроэнергии в Великобритании.

Преимущества: Солнце представляет собой практически неограниченный запас топлива без каких-либо затрат, которое широко распространяется и не оставляет следов. Общественность принимает солнечные технологии и в большинстве мест одобряет их — они менее важны с геополитической, экологической и эстетической точек зрения, чем ядерные, ветровые или гидроэнергетические установки, хотя чрезвычайно большие установки в пустыне могут вызвать протесты.

Фотоэлектрические системы часто можно устанавливать по частям — дом за домом и бизнес за бизнесом.В этих условиях стоимость генерации должна конкурировать с розничной ценой на электроэнергию, а не со стоимостью ее производства другими способами, что дает значительный прирост солнечной энергии. Эта технология также, очевидно, хорошо подходит для автономной генерации и, следовательно, для районов без хорошо развитой инфраструктуры.

И фотоэлектрические, и концентрированные солнечные тепловые технологии нуждаются в улучшении. Вполне разумно представить, что через одно-два десятилетия новые технологии могут снизить стоимость ватта для фотоэлектрической энергии в десять раз, что практически невозможно представить для любого другого неуглеродного источника электроэнергии.

Недостатки: Конечным ограничением солнечной энергии является темнота. Солнечные элементы не производят электричество ночью, а в местах с частой и обширной облачностью генерация непредсказуемо колеблется в течение дня. Некоторые концентрированные солнечные тепловые системы обходят это, накапливая тепло в течение дня для использования в ночное время (расплавленная соль является одним из возможных средств хранения), что является одной из причин, по которой они могут быть предпочтительнее фотоэлектрических для больших установок. Другая возможность — распределенное хранение, возможно, в батареях электрических и гибридных автомобилей (см. Стр. 810).

Другая проблема заключается в том, что крупные установки обычно будут располагаться в пустынях, и поэтому распределение произведенной электроэнергии будет создавать проблемы. Исследование, проведенное в 2006 году Немецким аэрокосмическим центром, показало, что к 2050 году Европа может импортировать 100 ГВт из ассортимента фотоэлектрических и солнечных тепловых электростанций через Ближний Восток и Северную Африку. Но в отчете также отмечается, что для этого потребуются новые системы распределения электроэнергии постоянного тока высокого напряжения.

Возможный недостаток некоторых усовершенствованных фотоэлектрических элементов состоит в том, что они используют редкие элементы, стоимость которых может увеличиваться, а поставки могут быть ограничены.Однако неясно, является ли какой-либо из этих элементов действительно ограниченным — больше резервов можно было бы сделать экономически жизнеспособными, если бы спрос был выше, — или незаменимыми.

Вердикт: В среднесрочной и долгосрочной перспективе размер ресурса и потенциал для дальнейшего технологического развития не позволяют не рассматривать солнечную энергию как наиболее многообещающую безуглеродную технологию. Но без значительно расширенных возможностей хранения он не может решить проблему полностью.

Предоставлено: Дж.ТЭЙЛОР

Океаны обладают двумя видами доступной кинетической энергии — энергией приливов и волн. Ни один из них в настоящее время не вносит значительного вклада в мировое производство электроэнергии, но это не мешает энтузиастам разрабатывать схемы их использования. Несомненно, есть места, где благодаря особенностям географии приливы являются мощным ресурсом. В некоторых ситуациях этот потенциал лучше всего использовать плотиной, которая создает резервуар, похожий на водохранилище гидроэлектростанции, за исключением того, что он регулярно пополняется за счет притяжения Луны и Солнца, а не медленно пополняется за счет стока воды. падающий дождь.Но хотя обсуждаются различные схемы создания приливных заграждений — в первую очередь, Севернская плотина между Англией и Уэльсом, которая, по утверждениям сторонников, может предложить до 8 ГВт, — электростанция в устье Рэнса в Бретани, мощностью 240 МВт, остается мировым лидером. крупнейшая приливная электростанция спустя более 40 лет после ее ввода в эксплуатацию.

Есть также места, хорошо подходящие для систем приливного течения — подводные турбины, которые вращаются во время прилива, как ветряные мельницы в воздухе. Турбина мощностью 1,2 МВт, установленная этим летом в устье Странгфорд-Лох, Северная Ирландия, является самой крупной из установленных на сегодняшний день такой системой.

Большинство технологий для захвата мощности волн все еще находятся на стадии тестирования. Отдельные компании работают над множеством потенциальных проектов, включая машины, которые колеблются на волнах, как змея, подпрыгивают вверх и вниз, когда вода проходит по ним, или устраиваются на береговой линии, чтобы их регулярно переполняли волны, которые приводят в действие турбины, когда вода стекает. . Испытательный стенд Европейского центра морской энергии на Оркнейских островах Соединенного Королевства, где производители могут подключить прототипы к морской электросети и проверить, насколько хорошо они выдерживают удары волн, является ведущим центром исследований.Например, компания Pelamis Wave Power, базирующаяся в Эдинбурге, Великобритания, перешла от тестирования к установке трех машин у побережья Португалии, которые вместе в конечном итоге вырабатывают 2,25 МВт.

Затраты: Затраты на строительство плотин заметно различаются от площадки к площадке, но в целом сопоставимы с затратами на гидроэнергетику. При ориентировочной стоимости в 15 миллиардов фунтов стерлингов (30 миллиардов долларов США) или более капитальные затраты на строительство плотины Северн составят около 4 миллионов долларов на мегаватт. В отчете British Carbon Trust за 2006 год, который стимулирует инвестиции в неуглеродную энергетику, затраты на электричество приливных потоков оцениваются в 0 долларов.Диапазон 20–0,40 за киловатт-час, с волновыми системами, работающими до 0,90 доллара за киловатт-час. Ни одна из технологий не приближается к крупномасштабному производству, необходимому для значительного снижения таких затрат.

Вместимость: Взаимодействие массы Земли с гравитационными полями Луны и Солнца, по оценкам, производит около 3 ТВт приливной энергии — довольно скромно для такого астрономического источника (хотя и достаточно, чтобы играть ключевую роль в сохранении океаны смешанные — см. Nature 447, 522–524; 2007).Из них, возможно, 1 ТВт находится на достаточно мелководье, чтобы его можно было легко эксплуатировать, и только небольшая часть из них реально доступна. EDF, французская энергетическая компания, разрабатывающая приливную энергию у берегов Бретани, заявляет, что потенциал приливных потоков у берегов Франции составляет 80% от потенциала, доступного для всей Европы, и все же он все еще немногим больше гигаватта.

Мощность океанских волн оценивается более чем в 100 ТВт. Европейская ассоциация океанической энергетики оценивает, что доступный глобальный ресурс составляет от 1 до 10 тераватт, но считает, что с помощью современных технологий можно извлечь гораздо меньше.Анализ, сделанный в бюллетене MRS Bulletin в апреле 2008 г., показывает, что около 2% береговой линии мира имеют волны с плотностью энергии 30 кВт · м ₋₁ , что дает технический потенциал около 500 ГВт для устройств, работающих на 40 % эффективность. Таким образом, даже при большом объеме разработки мощность волн вряд ли приблизится к существующей установленной мощности гидроэлектростанций.

Преимущества: Приливы в высшей степени предсказуемы, а в некоторых местах плотины действительно предлагают потенциал для крупномасштабной генерации, которая будет значительной в масштабах страны.Заграждения также предлагают некоторый встроенный потенциал для хранения вещей. Волны непостоянны, но они надежнее ветра.

Недостатки: Доступный ресурс сильно зависит от географического положения; не у каждой страны есть береговая линия, и не на каждой береговой линии есть сильные приливы или приливные потоки, или особенно впечатляющие волны. Районы с особенно жаркими волнами включают западное побережье Австралии, Южную Африку, западное побережье Северной Америки и западноевропейское побережье. Строить турбины, которые могут десятилетиями работать в море в суровых условиях, сложно.Заграждения оказывают воздействие на окружающую среду, обычно затопляя ранее приливно-болотные угодья, а системы волн, окаймляющие длинные участки впечатляющей береговой линии, могут быть трудны для восприятия населением. Приливы и волны по своей природе имеют тенденцию обнаруживаться на дальнем конце электрических сетей, поэтому возвращение энергии представляет собой дополнительную трудность. Известно, что серферы возражают…

Вердикт: Маргинальное значение в мировом масштабе.

Вставка 1: По номерам

В 2005 году было произведено 18 000 тераватт-часов электроэнергии.При почти 9000 часов в год это в среднем составляет около 2 ТВт. Генерирующая мощность намного выше, потому что есть пики и спады, и ни одна из станций не работает на полную мощность все время.

Нет аналогии, чтобы легко вообразить тераватт. Тысячная часть тераватта, гигаватт, более понятна. Это мощность довольно большой электростанции: Sizewell B, одна из крупнейших атомных электростанций Великобритании, имеет мощность около 1,2 ГВт; плотина Гувера на реке Колорадо может производить около 1.8 ГВт.

Мегаватт — это одна тысячная гигаватта. Для питания большинства современных поездов требуется 3–5 МВт (или, если вы чувствуете вспышку, вы можете думать об одном как о мощности двух автомобилей Формулы-1). Киловатт легко представить как электрический тепловентилятор.

Внутреннее потребление энергии измеряется в киловатт-часах. В 2004 году самый высокий уровень потребления электроэнергии на душу населения был в Исландии, где он достиг 28 200 кВт / ч в год. В США это около 13 300 кВт / ч в год; Таким образом, 300 миллионов американцев потребляют около 400 ГВт электроэнергии.В Чили уровень на душу населения составляет 3100 кВтч, в Китае 1600 кВтч, в Индии 460 кВтч. Самый низкий уровень на Гаити — 30 кВтч.

Вставка 2: Дальше

Термоядерная энергия может удовлетворить все потребности Земли в энергии. Для этого нужны только два тяжелых изотопа водорода и технология их использования. Реакторы будут производить некоторые радиоактивные отходы с низким уровнем активности, но лишь в меньшем количестве по сравнению с ядерным делением. Проблема в необходимой технологии — коммерческие реакторы вряд ли появятся раньше 2040-х годов.

Еще одна далекая мечта — космический спутник на солнечной энергии. На орбите солнечные панели могут впитывать солнечный свет 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, излучая его на Землю в виде микроволн. Это требует действительно дешевых космических путешествий, чтобы вывести на орбиту тысячи тонн солнечных элементов. На данный момент, к сожалению, космические путешествия действительно дороги.

Вставка 3: Улавливание и хранение углерода

Предоставлено: J. TAYLOR

.

Альтернативой отказу от ископаемого топлива является отказ от выброса CO ² в атмосферу.Технология улавливания и хранения углерода (CCS) удаляет CO ² из выхлопных газов и хранит его под землей. Эта технология может снизить выбросы углерода электростанциями на 80–90%, хотя с учетом факторов жизненного цикла это число может снизиться до 67%. Оценки дополнительных затрат на CCS широко варьируются в зависимости от технологии и местоположения, но это может добавить 0,01–0,05 доллара США к стоимости киловатт-часа. На угольных электростанциях технология могла бы быть конкурентоспособной, если бы CO ² стоил около 50 долларов за тонну.

Часть дополнительных затрат на CCS — это капитал, вложенный в новый завод; частично из-за снижения эффективности из-за затрат энергии на удаление углерода. Для обычной угольной электростанции потеря эффективности может достигать 40%. На более современных электростанциях с комбинированным циклом с интегрированной газификацией (IGCC), капитальные затраты на которые выше, на стадии газификации образуется поток CO ² , с которым легче справиться. Таким образом, CCS снижает эффективность установок IGCC менее чем на 20%, и их эффективность изначально выше.Пока существует очень мало заводов IGCC, но возможность введения налогов на выбросы углерода или более дорогой уголь может склонить рынок в их сторону.

Хотя ранние реализации CCS, вероятно, будут сосредоточены на закачке CO ² в истощенные нефтяные месторождения (где он уже используется для извлечения осадка), технология, вероятно, в конечном итоге будет нацелена на солевые водоносные горизонты, которые представляют собой несомненные преимущества. самая большая емкость хранения CO ² . Оценки емкости глобального водоносного горизонта колеблются от 2 000 Гт CO ² до почти 11 000 Гт CO ² , хотя этот ресурс неравномерно распределен по миру.Программа стратегии глобальных энергетических технологий, возглавляемая исследователями из Университета Мэриленда в Колледж-Парке, оценивает, что 8 100 крупных предприятий по всему миру, которые могут быть кандидатами на УХУ, в настоящее время выбрасывают около 15 Гт CO ² ежегодно. Таким образом, водоносные горизонты могут обеспечивать столетия хранения при текущих уровнях CO ² , а также позволяют продолжать использование угля, пока продолжается работа по созданию менее грязной технологии базовой нагрузки.

Задача грандиозная, и серьезные промышленные исследования по проверке концепции осуществимости CCS еще только начинались.Вероятность широкого распространения CCS через 10 или даже 20 лет очень мала, если технология не будет продвигаться намного более агрессивно. Самая большая проблема — масштаб. По данным Массачусетского технологического института 2007 г., улавливание 60% CO ² на угольных электростанциях США будет означать ежедневную обработку объема CO ² , который конкурирует с 20 миллионами баррелей нефти, перемещаемых нефтяной промышленностью. изучение. Создание такой инфраструктуры не невозможно, но создать ее за одно-два десятилетия — непростая задача.

Вставка 4: Ветровая энергия

[изображение 10 справа] Средняя мощность мировых ветров во время северной зимы (вверху) и летом. Возвратная энергия примерно на два порядка ниже из-за расположения турбин и технических ограничений. Предоставлено: W. T. Liu et al. Geophys. Res. Lett. 35, L13808 (2008)

Ссылки

1. 1

   Основные статистические данные мировой энергетики, 2007 г. (Международное энергетическое агентство, 2007 г.).

2. 2

   Hohmeyer, O. & Trittin, T. (ред.) Proc. Предварительное совещание МГЭИК по возобновляемым источникам энергии 20–25 января 2008 г., Любек, Германия (Межправительственная группа экспертов по изменению климата, 2008 г.).

   Google Scholar

3. 3

   Смил В. Энергия в природе и обществе: общая энергетика сложных систем (MIT Press, 2008).

   Google Scholar

4. 4

   Мец, Б., Дэвидсон, О., Бош, П., Дэйв, Р., Мейер, Л. (ред.) Изменение климата 2007: Смягчение последствий изменения климата (Cambridge Univ. Press, 2007).

   Google Scholar

Скачать ссылки

Дополнительная информация

См. Редакционную статью, стр. 805 Авторы: Квирин Ширмайер, Джефф Толлефсон, Тони Скалли, Александра Витце и Оливер Мортон.

Об этой статье

Цитируйте эту статью

Schiermeier, Q., Толлефсон, Дж., Скалли, Т. и др. Альтернативы энергии: Электричество без углерода. Природа 454, 816–823 (2008). https://doi.org/10.1038/454816a

Ссылка для скачивания

Дополнительная литература

• Разработка донорных материалов на основе 5,10-дигидроиндоло [3,2-b] индола (DINI) для малых молекул органических солнечных элементов

  • Арой Фатима
  • , Афифа Фархат
  • , Рабиа Салим
  • , Рашид Ахмад Кера
  • , Салим Икбал
  • и Джавед Икбал

  Журнал вычислительной биофизики и химии (2021 год)

• Исследование агрегации наночастиц TiO2 с высоким светосбором для высокоэффективных сенсибилизированных красителем солнечных элементов

  • Zhongwei Ge
  • , Chenglei Wang
  • , Zhiyan Chen
  • , Tong Wang
  • , Tao Chen
  • , Rui Shi
  • , Shengqing Yu
  • и Jianqiang Liu

  Бюллетень исследований материалов (2021 год)

• Гидрофобные мембраны для извлечения аммиака из дигестатов в микробных электролизерах: оценка различных конфигураций

  • Мириам Черрилло
  • , Лаура Бургос
  • , Эрнесто Серрано-Финетти
  • , Виктор Риау
  • , Жоан Ногероль
  • и Август Бонмати

  Журнал экологической химической инженерии (2021 год)

• Двунаправленный трибоэлектрический наногенератор постоянного тока с механическим выпрямителем.

  • Guangda Qiao
  • , Jianlong Wang
  • , Xin Yu
  • , Rong Jia
  • , Tinghai Cheng
  • и Zhong Lin Wang

  Nano Energy (2021 год)

• UO22 + -Импринтный термочувствительный гидрогель для накопления урана из морской воды

  • Liwen Tang
  • , Shaobo Ren
  • , Tingting Zhang
  • , Xin Wei
  • , Mengting Li
  • , Xueqiong Yin
  • и Suying Wei

  Журнал химической инженерии (2021 год)

Комментарии

Отправляя комментарий, вы соглашаетесь соблюдать наши Условия и принципы сообщества.Если вы обнаружите что-то оскорбительное или не соответствующее нашим условиям или правилам, отметьте это как неприемлемое.

Nuclear обеспечивает безуглеродную энергию 24/7

Ядерная энергия — единственный источник энергии, обеспечивающий надежную безуглеродную энергию 24 часа в сутки. Наряду с ветровой, солнечной и хранением энергии ядерная энергия играет жизненно важную роль в нашем безуглеродном будущем.

Безуглеродная энергия, на которую можно рассчитывать 24/7/365

• Ядерная энергия не содержит углерода. Это крупнейший источник безуглеродной электроэнергии в Соединенных Штатах, который защищает качество нашего воздуха, производя электричество без других вредных загрязнителей, таких как оксид азота, диоксид серы, твердые частицы или ртуть.
• Ядерная надежна. Атомные станции — наиболее эффективный источник электроэнергии, работающий круглосуточно и без выходных, при средней загрузке более 93 процентов. (Коэффициент мощности — это отношение фактического количества электроэнергии, произведенной заводом, к максимальному количеству, которое оно потенциально может произвести.) Это более чем в два раза превышает коэффициент использования любого другого безуглеродного источника. Во время полярного вихря 2019 года предприятия в США работали с загрузкой более 98 процентов. Атомные станции могут достичь этих показателей благодаря работе мирового класса и потому, что станция заправляется только раз в 18-24 месяцев.
• Ядерная мощь. Одна таблетка уранового топлива — размером с мармеладного медведя — создает столько же энергии, сколько одна тонна угля, 149 галлонов нефти или 17 000 кубических футов природного газа.Один ядерный энергетический реактор вырабатывает в среднем достаточно электроэнергии, чтобы привести в действие 755 000 домов без выбросов парниковых газов — этого более чем достаточно для обеспечения энергией города размером с Филадельфию. Фактически, 94 атомные электростанции Америки производят достаточно электроэнергии, чтобы обеспечить электроэнергией 75 миллионов домов.

Наш главный источник безуглеродной электроэнергии

Ядерная энергия обеспечивает почти 55 процентов безуглеродной электроэнергии в Соединенных Штатах, больше, чем любой другой источник. Количество электроэнергии, произведенной с помощью ядерной энергии, позволяет избежать выбросов более 476 миллионов метрических тонн двуокиси углерода в год.Это больше, чем выбросы более 100 миллионов легковых автомобилей.

Незаменимое дополнение к ветровой и солнечной энергии

Ветряная, солнечная энергия и накопление энергии могут в значительной степени приблизить нас к безуглеродному будущему, но обеспечение сбалансированного сочетания с ядерной энергией поможет нам достичь этого быстрее и надежнее. Ядерная энергия обеспечивает надежную, постоянно включенную электроэнергию и дополняет другие безуглеродные источники энергии, которые не всегда доступны. Если объединить вклад ядерной энергии в безуглеродную электроэнергию с ветровой и солнечной энергией, это почти 80 процентов нашей чистой энергии.Малые реакторы смогут подключаться к источникам прерывистого действия и обеспечивать электроэнергию, когда не светит солнце и не дует ветер. Результат — более надежная и чистая подача электроэнергии.

Как ядерная энергия в структуре энергетики приносит пользу нашим сообществам

Ядерная энергия обеспечивает экологически чистую и надежную электроэнергию для разнообразной энергетической системы. Разнообразные поставки топлива уравновешивают преимущества и риски, связанные с каждым источником. Фактически, исследование глобальной информационной компании IHS Energy показывает, что потеря «разнообразия в U.Энергетическая сеть S. приведет к большим колебаниям цен, более высоким счетам за электроэнергию и окажет негативное влияние на всю экономику ».

Исследование показало, что текущий разнообразный портфель электроэнергии снижает среднюю розничную цену на электроэнергию на 27 процентов и снижает изменчивость ежемесячных счетов потребителей за электроэнергию примерно на 22 процента. Это дает значительную экономию для потребителей. Исследование также показало, что потеря этого разнообразия приведет к:

• снижение валового внутреннего продукта США на 158 миллиардов долларов
• сокращение 1 миллиона рабочих мест
• $ 845 минус располагаемый доход в год на семью.

Альтернативные виды топлива и современные автомобили

Более дюжины альтернативных видов топлива находятся в производстве или разработке для использования в транспортных средствах с альтернативным топливом и транспортных средствах с передовыми технологиями. Автопарки государственного и частного секторов являются основными потребителями большинства этих видов топлива и транспортных средств, но индивидуальные потребители проявляют к ним все больший интерес. Использование альтернативных видов топлива и современных транспортных средств вместо обычных видов топлива и транспортных средств помогает Соединенным Штатам экономить топливо и сокращать выбросы транспортных средств.

Биодизель — это возобновляемое топливо, которое можно производить из растительных масел, животных жиров или переработанного кулинарного жира для использования в транспортных средствах с дизельным двигателем.

Электричество можно использовать для питания подключаемых к электросети электромобилей, которые становятся все более доступными.Гибриды используют электричество для повышения эффективности.

Этанол — широко используемое возобновляемое топливо, получаемое из кукурузы и других растительных материалов. Он смешивается с бензином для использования в транспортных средствах.

Водород — это потенциально экологически чистое альтернативное топливо, которое можно производить из внутренних источников для использования в транспортных средствах на топливных элементах.

Природный газ — это газообразное топливо, имеющееся в большом количестве внутри страны, которое может иметь значительные преимущества по стоимости топлива по сравнению с бензином и дизельным топливом.

Пропан — легкодоступное газообразное топливо, которое на протяжении десятилетий широко используется в автомобилях по всему миру.

Несколько новых видов топлива считаются альтернативными видами топлива в соответствии с Законом об энергетической политике и могут находиться в стадии разработки или уже разработаны и доступны в Соединенных Штатах.

Обычные автомобили и двигатели могут быть модифицированы для работы на другом топливе или источнике энергии.

Цены на альтернативное топливо могут колебаться в зависимости от местоположения, времени года или политического климата.

Источники энергии, Возобновляемые источники энергии, Нефть, Уголь

СВОБОДА! Я стою в захламленной комнате, окруженной обломками электрического энтузиазма: обрывками проводов, кусочками меди, желтыми разъемами, изолированными плоскогубцами.Для меня это инструменты свободы. Я только что установил на крыше с десяток солнечных панелей, и они работают. Измеритель показывает, что 1285 ватт мощности направляются прямо от солнца в мою систему, заряжают мои батареи, охлаждают мой холодильник, гудят в моем компьютере, освобождая мою жизнь.

Эйфория энергетической свободы вызывает привыкание. Не поймите меня неправильно; Я люблю ископаемое топливо. Я живу на острове, на котором нет инженерных сетей, но в остальном мы с женой ведем нормальную американскую жизнь.Нам не нужны пропановые холодильники, керосиновые лампы или компостные туалеты. Нам нужно много розеток и устройство для приготовления капучино. Но когда я включаю эти панели, ничего себе!

Может быть, это потому, что для меня, как и для большинства американцев, тот или иной энергетический кризис омрачал большую часть последних трех десятилетий. От кризиса в ОПЕК в 1970-х годах до стремительного роста цен на нефть и бензин сегодня озабоченность мира по поводу энергии преследовала президентские речи, кампании в Конгрессе, книги о бедствиях и мое собственное чувство благополучия с той же мучительной тревогой, которая была характерна для холодная война.

Как сообщало агентство National Geographic в июне 2004 года, нефть, которая больше не дешевая, может вскоре подешеветь. Нестабильность там, где находится большая часть нефти, от Персидского залива до Нигерии и Венесуэлы, делает этот спасательный круг хрупким. Природный газ трудно транспортировать, и он подвержен дефициту. В ближайшее время у нас не закончится уголь или в значительной степени неиспользованные месторождения битуминозных песков и горючего сланца. Но очевидно, что углекислый газ, выделяемый углем и другими ископаемыми видами топлива, нагревает планету, как сообщил этот журнал в сентябре прошлого года.

Избавиться от этого беспокойства заманчиво. С моими новыми панелями ничто не стоит между мной и безграничной энергией — никакой иностранной нации, никакой энергетической компании, никакой вины за выбросы углерода. Я свободен!

Ну почти. Вот и облако.

Тень крадется по моим панелям и моему сердцу. Счетчик показывает всего 120 Вт. Мне придется запустить генератор и сжечь еще бензина. В конце концов, это будет непросто.

Проблема с энергетической свободой в том, что она вызывает привыкание; когда у тебя мало, ты хочешь много.В микрокосме я похож на людей в правительстве, промышленности и частной жизни во всем мире, которые попробовали немного этой любопытной и неотразимой свободы и полны решимости найти больше.

Некоторые эксперты считают это стремление даже более важным, чем война с терроризмом. «Терроризм не угрожает жизнеспособности нашего высокотехнологичного образа жизни», — говорит Мартин Хофферт, профессор физики Нью-Йоркского университета. «Но энергия действительно есть».

Экономия энергии может предотвратить день расплаты, но, в конце концов, вы не можете сберечь то, чего у вас нет.Так что Хофферт и другие не сомневаются: пришло время активизировать поиск следующего великого топлива для голодного двигателя человечества.

Есть такое топливо? Короткий ответ: нет. Специалисты произносят это как мантру: «Серебряной пули не бывает». Хотя некоторые истинно верующие утверждают, что между нами и бесконечной энергией космического вакуума или ядра Земли стоят только обширные заговоры или недостаток средств, правда в том, что в основе уравнения или в конце сверла.

Увлечение водородными автомобилями может произвести неверное впечатление. Водород не является источником энергии. Он находится вместе с кислородом в простой старой воде, но его нельзя принимать. Водород должен быть освобожден, прежде чем он станет полезным, а это стоит больше энергии, чем водород возвращает. В наши дни эта энергия в основном поступает из ископаемого топлива. Никакой серебряной пули.

Однако длинный ответ о нашем следующем топливе не такой уж мрачный. Фактически, множество претендентов на энергетическую корону, в настоящее время удерживаемую ископаемым топливом, уже под рукой: ветряная, солнечная, даже ядерная, и это лишь некоторые из них.Но преемником должен быть конгресс, а не король. Практически каждый энергетический эксперт, которого я встречал, делал что-то неожиданное: он продвигал не только свою, но и все остальные.

«Нам понадобится все, что мы можем получить из биомассы, все, что мы можем получить от солнечной энергии, все, что мы можем получить от ветра», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики, входящего в Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии ( NREL) в Голдене, штат Колорадо. «И все же вопрос в том, сможем ли мы насытиться?»

Большая проблема — большие числа.В мире ежедневно используется около 320 миллиардов киловатт-часов энергии. Это равно примерно 22 непрерывно горящим лампочкам на каждого человека на планете. Не зря искры видны из космоса. По оценкам группы Хофферта, в следующем столетии человечество сможет использовать в три раза больше. Ископаемые виды топлива удовлетворяют растущий спрос, потому что они упаковывают энергию Солнца за миллионы лет в компактную форму, но мы больше не найдем им подобных.

Воодушевленный моим вкусом энергетической свободы, я начал искать технологии, которые могут решить эти проблемы.«Если у вас есть большая проблема, вы должны дать серьезный ответ», — говорит гениальный гуру энергетики по имени Герман Шеер, член парламента Германии. «Иначе люди не верят».

Ответы есть. Но всем им требуется еще одна вещь от нас, людей, которые ютятся вокруг костра ископаемого топлива: нам придется сделать большой прыжок — в мир другого типа.

Солнечная энергия: бесплатная энергия по цене

В пасмурный день недалеко от города Лейпциг в бывшей Восточной Германии я прошел через поле со свежей травой мимо пруда, где паслись дикие лебеди.Поле также было засеяно 33 500 фотоэлектрическими панелями, высаженными рядами, как серебряные цветы, обращенные к солнцу, плавно изгибающиеся по контурам земли. Это одна из самых больших солнечных батарей в истории. Когда появляется солнце, поле производит до пяти мегаватт энергии, чего в среднем достаточно для 1800 домов.

Рядом зияющие ямы, где поколениями добывали уголь для питания электростанций и фабрик. Небо было коричневым от дыма и едким от серы. Теперь шахты превращаются в озера, а энергия, которая когда-то производилась из угля, производится в печи, находящейся на расстоянии 93 миллионов миль (150 миллионов километров).

Солнечные электрические системы получают энергию непосредственно от солнца — без огня и выбросов. Некоторые лаборатории и компании испытывают взрослую версию детской лупы: гигантские зеркальные чаши или желоба для концентрации солнечных лучей, выделяющих тепло, которое может приводить в действие генератор. Но на данный момент солнечная энергия в основном означает солнечные батареи.

Идея проста: солнечный свет, падающий на слой полупроводника, толкает электроны, создавая ток. Тем не менее, стоимость клеток, некогда астрономическая, по-прежнему высока.Моя скромная система стоила более 15000 долларов США, около 10 долларов за ватт мощности, включая батареи для хранения энергии, когда солнце не светит.

Как и большинство электронных устройств, солнечная энергия становится все дешевле. «Тридцать лет назад использование спутников было рентабельным, — говорит Дэниел Шугар, президент PowerLight Corporation, быстрорастущей калифорнийской компании, которая построила солнечные установки для клиентов, включая Toyota и Target. «Сегодня это может быть рентабельным для электроснабжения домов и предприятий», по крайней мере, там, где электроэнергия дорогая или недоступна.Завтра, говорит он, это будет иметь смысл почти для всех.

Мартин Рошайзен, генеральный директор компании Nanosolar, видит это будущее во флаконах с красной крышкой, заполненных крошечными частицами полупроводника. «Я нанес немного этого на свой палец, и он исчез прямо на моей коже», — говорит он. Он не скажет, что именно представляют собой частицы, но «нано» в названии компании является намеком: они меньше ста нанометров в поперечнике — размером с вирус, и настолько малы, что проникают сквозь кожу.

Рошайзен считает, что эти частицы обещают недорогой способ создания солнечных элементов. Вместо того, чтобы делать ячейки из пластин кремния, его компания будет рисовать частицы на фольге, где они будут самоорганизовываться, образуя поверхность полупроводника. Результат: гибкий материал для солнечных батарей в 50 раз тоньше, чем сегодняшние солнечные панели. Roscheisen надеется продавать его листами примерно по 50 центов за ватт.

«Пятьдесят центов за ватт — это своего рода Святой Грааль», — говорит Дэвид Пирс, президент и генеральный директор Miasolé, одной из многих других компаний, работающих над «тонкопленочными» солнечными элементами.По этой цене солнечная энергия может конкурировать с коммунальными услугами и может стать популярной. Если цены продолжат падать, солнечные элементы могут полностью изменить представление об энергии, сделав ее дешевым и легким для людей собирать для себя. Это то, что технари называют «прорывной технологией».

«Автомобили разрушили бизнес лошадей и багги», — говорит Дэн Шугар. «Компьютеры разрушили индустрию пишущих машинок. Мы считаем, что солнечные электрические системы разрушат энергетику».

И все же цена — не единственное препятствие для солнечных панелей.Есть такие мелочи, как облака и темнота, которые требуют лучших способов хранения энергии, чем громоздкие свинцово-кислотные батареи в моей системе. Но даже если эти препятствия будут преодолены, сможет ли солнечная энергия действительно производить большую энергию, в которой мы нуждаемся?

Поскольку солнечная энергия в настоящее время обеспечивает менее одного процента мировой энергии, это потребует «огромного (но не непреодолимого) масштабирования», — заявили Хофферт из Нью-Йоркского университета и его коллеги в статье в Science . При нынешнем уровне эффективности потребуется около 10 000 квадратных миль (25 900 квадратных километров) солнечных панелей — площадь больше, чем Вермонт, — чтобы удовлетворить все потребности Соединенных Штатов в электроэнергии.Но требования к земле звучат более устрашающе, чем есть на самом деле: открытая местность не должна быть покрыта. Все эти панели могли уместиться менее чем на четверти площади кровли и тротуаров в городах и пригородах.

Ветер: праздник или голод

Ветер, в конечном счете приводимый в движение нагретым солнцем воздухом, — это еще один способ сбора солнечной энергии, но он работает в пасмурные дни. Однажды днем ​​я стоял в поле недалеко от западного побережья Дании под таким темным и тяжелым небом, что мои собственные солнечные батареи могли бы впасть в кому.Но прямо надо мной мегаватт вырабатывал чистую энергию. Лезвие длиннее крыла самолета медленно вращалось на сильном южном ветру. Это был ветряк.

Ленивая развертка турбины вводила в заблуждение. Каждый раз, когда одно из трех 130-футовых (40-метровых) лезвий проходило мимо, оно шипело, рассекая воздух. Наклонная скорость может превышать 100 миль (161 км) в час. Эта единственная башня была способна производить два мегаватта, почти половину всей мощности солнечной фермы в Лейпциге.

В Дании вращающиеся лезвия всегда видны на горизонте, маленькими или большими группами, как спицы колес, катящихся в странный новый мир.Общая установленная энергия ветра в Дании в настоящее время составляет более 3 000 мегаватт, что составляет около 20 процентов потребности страны в электроэнергии. По всей Европе щедрые стимулы, направленные на сокращение выбросов углерода и отлучение экономики от нефти и угля, привели к ветровому буму. Континент является мировым лидером в области ветроэнергетики — почти 35 000 мегаватт, что эквивалентно 35 крупным угольным электростанциям. Северная Америка, хотя и обладает огромным потенциалом ветроэнергетики, остается на втором месте с чуть более 7000 мегаватт.За исключением гидроэлектроэнергии, которая веками приводила в движение машины, но имеет мало возможностей для развития в развитых странах, ветер в настоящее время является самым большим успехом в области возобновляемых источников энергии.

«Когда я начинал в 1987 году, я много времени просидел в фермерских домах до полуночи, разговаривая с соседями, просто продавая одну турбину», — говорит Ханс Буус. Он директор по развитию проекта датской энергетической компании Elsam. «Я не мог представить, какой он сегодня уровень.»

Он означает не только количество турбин, но и их размеры. В Германии я видел прототип из стекловолокна и стали, который имеет высоту 600 футов (183 метра), имеет лопасти длиной 200 футов (61 метр) и может генерируют пять мегаватт. Это не только памятник инженерной мысли, но и попытка преодолеть некоторые новые препятствия на пути развития ветроэнергетики.

Одно из них — эстетическое. Озерный край Англии — это захватывающий пейзаж из заросших папоротником холмов и уединенных долин, в основном защищенных национальный парк.Но на гребне рядом с парком, хотя и не за пределами великолепия, запланировано 27 башен, каждая размером с двухмегаваттную машину в Дании. Многие местные жители протестуют. «Это качественный пейзаж», — говорит один из них. «Они не должны класть эти вещи сюда».

Датчане, похоже, любят турбины больше, чем британцы, возможно потому, что многие датские турбины принадлежат кооперативам местных жителей. Труднее сказать «не на моем заднем дворе», если вещь на заднем дворе помогает оплачивать ваш дом.Но противодействие окружающей среде — не единственная проблема, с которой сталкивается развитие ветроэнергетики. По всей Европе многие из самых ветреных мест уже заняты. Таким образом, немецкая машина мощностью пять мегаватт разработана, чтобы помочь перенести энергию ветра с ландшафта на новые места в море.

Многие береговые линии имеют обширные участки мелководного континентального шельфа, где ветер дует более устойчиво, чем на суше, и где, как выразился один эксперт по ветру, «чайки не голосуют». (Однако настоящие избиратели иногда все еще возражают против вида башен на горизонте.Строительство и обслуживание турбин на море обходится дороже, чем на суше, но подводный фундамент для башни мощностью пять мегаватт дешевле на мегаватт, чем фундамент меньшего размера. Отсюда немецкий гигант.

Есть и другие проблемы. Как и парусники, ветряные турбины можно успокаивать на несколько дней. Чтобы сеть продолжала гудеть, другие источники, такие как угольные электростанции, должны быть готовы восполнить пробел. Но когда сильный ветер сбрасывает электроэнергию в сеть, другие генераторы должны быть отключены, а установки, сжигающие топливо, нельзя быстро отрегулировать.Золотое дно ветроэнергетики может превратиться в перенасыщение. Дания, например, иногда вынуждена выгружать электроэнергию по нерентабельной ставке таким соседям, как Норвегия и Германия.

То, что нужно не только солнечной энергии, но и ветру, — это способ хранить большой избыток энергии. Уже существует технология, позволяющая превратить его в топливо, такое как водород или этанол, или использовать его для сжатия воздуха или вращения маховиков, аккумулируя энергию, которая позже может производить электричество. Но большинству систем еще предстоит пройти десятилетия до того, как они станут экономически целесообразными.

С другой стороны, и ветер, и солнце могут обеспечивать так называемую распределенную энергию: они могут производить энергию в небольших масштабах рядом с пользователем. У вас не может быть частной угольной электростанции, но у вас может быть собственная ветряная мельница с батареями для спокойных дней. Чем больше домов или сообществ вырабатывают собственные ветряные электростанции, тем меньше и дешевле могут быть центральные электростанции и линии электропередачи.

В стремительном движении Европы к ветроэнергетике, турбины продолжают расти. Но во Флагстаффе, штат Аризона, компания Southwest Windpower производит турбины с лопастями, которые можно поднять одной рукой.Компания продала около 60 000 маленьких турбин, большинство из них для автономных домов, парусных лодок и удаленных объектов, таких как маяки и метеостанции. При мощности 400 Вт на штуку они не могут запитать больше, чем несколько ламп.

Но Дэвид Гэлли, президент Southwest, отец которого построил свою первую ветряную турбину из деталей стиральной машины, тестирует новый продукт, который он называет энергетическим прибором. Он будет стоять на башне высотой с телефонный столб, вырабатывать до двух киловатт при умеренном ветре и поставляться со всей электроникой, необходимой для подключения к дому.

Многие коммунальные предприятия США обязаны платить за электроэнергию, которую люди возвращают в сеть, поэтому любой, кто находится в относительно свежем месте, может установить энергетический прибор во дворе, использовать электроэнергию, когда это необходимо, и вернуть ее в сеть. когда это не так. За исключением больших нагрузок на отопление и кондиционирование воздуха, такая установка могла бы снизить годовой счет за электроэнергию дома почти до нуля. Если, как надеется Галлей, он сможет продать это устройство менее чем за 3000 долларов, оно окупится за счет экономии энергии в течение нескольких лет.

Где-то в этой смеси грандиозного и личного могут быть и большие числа в ветре.

Биомасса: выращивание топлива

В Германии, проезжая от гигантской ветряной турбины недалеко от Гамбурга до Берлина, я регулярно чувствовал странный запах: что-то вроде аппетитного запаха фаст-фуда. Это было загадкой, пока не проехал грузовик-цистерна с надписью «биодизель». Запах горелого растительного масла. Германия использует около 450 миллионов галлонов (1,7 миллиарда литров) биодизеля в год, что составляет около 3 процентов от общего потребления дизельного топлива.

Энергия биомассы имеет древние корни. Бревна в вашем огне — это биомасса. Но сегодня биомасса означает этанол, биогаз и биодизель — топливо, которое так же легко сжигать, как нефть или газ, но оно производится из растений. Эти технологии проверены. Этанол, произведенный из кукурузы, идет в бензиновые смеси в США; этанол из сахарного тростника обеспечивает 50 процентов автомобильного топлива в Бразилии. В США и других странах биодизель из растительного масла сжигается в чистом виде или в смеси с обычным дизельным топливом в немодифицированных двигателях. «Биотопливо — это топливо, которое легче всего вставить в существующую топливную систему», — говорит Майкл Пачеко, директор Национального центра биоэнергетики.

Что ограничивает биомассу, так это земля. Фотосинтез, процесс улавливания солнечной энергии в растениях, гораздо менее эффективен на квадратный фут, чем солнечные панели, поэтому улавливание энергии растениями поглощает еще больше земли. По оценкам, использование биотоплива для всех транспортных средств в мире означало бы удвоение площади земель, отведенных под сельское хозяйство.

В Национальном центре биоэнергетики ученые пытаются повысить эффективность топливного хозяйства. Сегодняшние виды топлива из биомассы основаны на растительном крахмале, маслах и сахаре, но центр занимается тестированием организмов, которые могут переваривать древесную целлюлозу, которой много в растениях, чтобы из нее тоже могло получиться жидкое топливо.Также могут помочь более продуктивные топливные культуры.

Один из них — просо, растение, произрастающее в прериях Северной Америки, которое растет быстрее и требует меньше удобрений, чем кукуруза, источник большей части этанольного топлива, производимого в США. Оно также растет на землях, непригодных для выращивания других культур, и выполняет двойную функцию как источник корм для животных, что еще больше снижает нагрузку на сельхозугодья.

«Предварительные результаты выглядят многообещающими, — говорит Томас Фуст, технический менеджер центра. «Если вы повысите эффективность автомобиля до уровня гибрида и перейдете на смесь просеянных культур, вы сможете удовлетворить две трети U.Спрос на горючее для транспорта без дополнительных земель ».

Но технически возможный не означает политически осуществимый. От кукурузы до сахарного тростника — у всех культур есть свои лоббисты.« Мы смотрим во многие переулки », — говорит Пачеко. «И в каждом переулке есть свои группы интересов. Откровенно говоря, одна из самых больших проблем с биомассой заключается в том, что существует так много вариантов ».

Ядерная энергия: все еще претендент

Деление ядер, казалось, лидировало в гонке как энергетическая альтернатива несколько десятилетий назад, когда страны начали строить реакторы.В настоящее время во всем мире около 440 станций вырабатывают 16 процентов электроэнергии на планете, а некоторые страны перешли на ядерную энергетику. Франция, например, получает 78 процентов своей электроэнергии за счет деления ядер.

Очарование очевидное: изобилие энергии, отсутствие выбросов углекислого газа, никаких пятен на ландшафте, за исключением случайного купола и градирни. Но наряду с известными бедами — авариями на Три-Майл-Айленде и Чернобыле, слабой экономикой по сравнению с установками, работающими на ископаемом топливе, и проблемой утилизации радиоактивных отходов — ядерная энергия далека от возобновляемой энергии.Легкодоступного уранового топлива хватит не более чем на 50 лет.

Но энтузиазм возрождается. Китай, столкнувшийся с нехваткой электроэнергии, начал строить новые реакторы быстрыми темпами — один или два в год. В США, где некоторые водородные автомобильные ускорители рассматривают атомные станции как хороший источник энергии для производства водорода из воды, вице-президент Дик Чейни призвал «по-новому взглянуть» на атомную энергетику. А Япония, которой не хватает собственной нефти, газа и угля, продолжает поощрять программу расщепления.Юми Акимото, старший японский государственный деятель ядерной химии, еще мальчиком видел вспышку бомбы в Хиросиме, но при этом описывает ядерное деление как «столп следующего столетия».

В городе Роккашо на самой северной оконечности острова Хонсю Япония работает над ограничением поставок урана. Внутри нового комплекса стоимостью 20 миллиардов долларов работники носят бледно-голубые рабочие костюмы и выглядят терпеливо поспешно. Я посмотрел на цилиндрические центрифуги для обогащения урана и бассейн, частично заполненный стержнями с отработавшим ядерным топливом, охлаждение.Отработавшее топливо богато плутонием и остаточным ураном — ценным ядерным материалом, для утилизации которого предназначена установка. Он будет «перерабатывать» отработанное топливо в смесь обогащенного урана и плутония, называемую МОКС, для получения смешанного оксидного топлива. МОКС-топливо можно сжигать в некоторых современных реакторах, и запас топлива может увеличиться на десятилетия и более.

Заводы по переработке в других странах также превращают отработавшее топливо в МОКС. Но эти заводы изначально производили плутоний для ядерного оружия, поэтому японцы любят говорить, что их завод, который должен быть запущен в 2007 году, является первым таким заводом, построенным полностью для мирного использования.Чтобы убедить мир в том, что так и будет, комплекс Роккашо включает в себя здание для инспекторов Международного агентства по атомной энергии, ядерного сторожевого пса Организации Объединенных Наций, которые будут следить за тем, чтобы ни один плутоний не был перенаправлен на оружие.

Это не удовлетворяет противников атомной энергетики. Оппозиция усилилась в Японии после несчастных случаев со смертельным исходом на атомных станциях страны, в том числе одной, в результате которой погибли двое рабочих и подверглись облучению другие. Вскоре после моего визита в Роккашо около сотни протестующих вышли за пределы завода в метель.

Большой спор вызвал бы то, что некоторые сторонники ядерной энергетики считают важным следующим шагом: переход к реакторам-размножителям. Селекционеры могут производить больше топлива, чем потребляют, в виде плутония, который может быть извлечен путем переработки отработавшего топлива. Но экспериментальные реакторы-размножители оказались темпераментными, и полномасштабная программа-размножитель может стать кошмаром по контролю над вооружениями из-за всего плутония, который она пустит в обращение.

Акимото, например, считает, что общество должно привыкнуть к переработке топлива, если оно хочет рассчитывать на ядерную энергию.Он говорил со мной через переводчика, но, чтобы подчеркнуть этот момент, он перешел на английский: «Если мы собираемся принять ядерную энергию, мы должны принять всю систему. Иногда мы хотим получить первый урожай фруктов, но забываем, как это сделать. выращивать деревья «.

Fusion: The Fire Some Time

Fusion — самая яркая из надежд, огонь звезд в человеческом очаге. Полученная при слиянии двух атомов в один термоядерная энергия может удовлетворить огромные потребности в будущем. Топлива хватило бы на тысячелетия.Термоядерный синтез не будет производить долгоживущих радиоактивных отходов и ничего, что террористы или правительства не могли бы превратить в оружие. Это также требует некоторых из самых сложных механизмов на Земле.

Несколько ученых заявили, что холодный синтез, который обещает энергию из простого сосуда, а не из высокотехнологичного тигля, может работать. Вердикт на данный момент: нет такой удачи. Горячий синтез с большей вероятностью увенчается успехом, но это будет длиться десятилетия и будет стоить миллиарды долларов.

Горячий синтез — это сложно, потому что топливо — разновидность водорода — необходимо нагреть до 180 миллионов градусов по Фаренгейту (100 миллионов градусов Цельсия) или около того, прежде чем атомы начнут плавиться.При таких температурах водород образует бурлящий непослушный пар электрически заряженных частиц, называемый плазмой. «Плазма — наиболее распространенное состояние материи во Вселенной, — говорит один физик, — но она также является наиболее хаотичной и наименее управляемой». Создание и удержание плазмы настолько сложно, что ни один термоядерный эксперимент еще не дал более 65 процентов энергии, необходимой для начала реакции.

Сейчас ученые в Европе, Японии и США совершенствуют этот процесс, изучают лучшие способы управления плазмой и пытаются увеличить выработку энергии.Они надеются, что в испытательном реакторе ITER стоимостью шесть миллиардов долларов США зажгется термоядерный костер — то, что физики называют «зажиганием плазмы». Следующим шагом будет демонстрационная установка для фактического производства электроэнергии, а через 50 лет — коммерческие установки.

«Я на 100 процентов уверен, что мы можем зажечь плазму», — говорит Джером Памела, руководитель проекта термоядерной машины под названием Joint European Torus, или JET, в британском научном центре Калхэма. «Самая большая проблема — это переход от плазмы к внешнему миру.«Он имеет в виду найти подходящие материалы для футеровки плазменной камеры ИТЭР, где они должны будут выдерживать бомбардировку нейтронами и передавать тепло электрическим генераторам.

В Калхэме я видел эксперимент в токамаке, устройстве, удерживающем плазму в магнитном поле в форме бублика — стандартная конструкция для большинства термоядерных технологий, включая ИТЭР. Физики послали огромный электрический заряд в заполненный газом контейнер, уменьшенную версию JET. Он поднял температуру примерно до десяти миллионов градусов по Цельсию, недостаточно, чтобы начать термоядерный синтез, но достаточно, чтобы создать плазму.

Эксперимент длился четверть секунды. Его запечатлела видеокамера, снимающая 2250 кадров в секунду. Во время воспроизведения слабое свечение расцвело в комнате, заколебалось, превратилось в дымку, видимую только на ее остывающих краях, и исчезло.

Это было… ну, разочаровывающе. Я ожидал, что плазма будет похожа на кадр из фильма взрывающегося автомобиля. Это было больше похоже на привидение в библиотеке, обшитой английскими панелями.

Но этот фантом был воплощением энергии: универсальная, но неуловимая магия, которую все наши разнообразные технологии — солнечная, ветровая, биомасса, деление, синтез и многие другие, большие или малые, обычные или сумасшедшие — стремятся сразиться на нашу службу.

Укрощение этого призрака — не просто научная задача. Проект ИТЭР сдерживается, казалось бы, простой проблемой. С 2003 года страны-участницы, в том числе большая часть развитого мира, зашли в тупик относительно того, где строить машину. Выбор сводился к двум сайтам, одному во Франции и одному в Японии.

Как скажут вам все эксперты в области энергетики, это доказывает устоявшуюся теорию. Есть только одна сила, с которой труднее справиться, чем с плазмой: политика.

Хотя некоторые политики считают, что задача разработки новых энергетических технологий должна быть оставлена ​​на усмотрение рыночных сил, многие эксперты с этим не согласны.Это не только потому, что запускать новые технологии дорого, но и потому, что правительство часто может пойти на риск, которого частное предприятие не будет.

«Большая часть современных технологий, управляющих экономикой США, не возникла спонтанно благодаря рыночным силам», — говорит Мартин Хофферт из Нью-Йоркского университета, говоря о реактивных самолетах, спутниковой связи, интегральных схемах, компьютерах. «Интернет в течение 20 лет поддерживался военными и еще 10 лет — Национальным научным фондом, прежде чем его открыла Уолл-Стрит.«

Без большого толчка со стороны правительства, — говорит он, — мы можем быть обречены полагаться на все более грязные ископаемые виды топлива, поскольку более чистые, такие как нефть и газ, исчерпываются, что имеет ужасные последствия для климата». Если у нас не будет активных действий Энергетическая политика, — говорит он, — мы просто прекратим использовать уголь, затем сланец, затем битуминозный песок, и это будет постоянно уменьшаться, и в конечном итоге наша цивилизация рухнет. Но это не должно так заканчиваться. У нас есть выбор ».

Это вопрос личных интересов, — говорит Герман Шеер, член парламента Германии.«Я не призываю людей изменить свою совесть», — сказал он в своем берлинском офисе, где небольшая модель ветряной турбины лениво вращалась в окне. «Вы не можете ходить, как священник». Вместо этого его послание состоит в том, что создание новых форм энергии необходимо для экологически и экономически безопасного будущего. «Альтернативы нет».

Изменения уже начинаются на низовом уровне. В США правительства штатов и местные органы власти продвигают альтернативные источники энергии, предлагая субсидии и требуя, чтобы коммунальные предприятия включали возобновляемые источники в свои планы.А в Европе финансовые стимулы как для ветровой, так и для солнечной энергии пользуются широкой поддержкой, даже несмотря на то, что они увеличивают счета за электричество.

Альтернативная энергия также завоевывает популярность в тех частях развивающегося мира, где это необходимость, а не выбор. Солнечная энергия, например, проникает в африканские общины, у которых отсутствуют линии электропередач и генераторы. «Если вы хотите преодолеть бедность, на чем нужно сосредоточить внимание людей?» — спрашивает министр окружающей среды Германии Юрген Триттин. «Им нужна пресная вода и энергия.Для удовлетворения потребностей отдаленных деревень возобновляемые источники энергии очень конкурентоспособны ».

В развитых странах есть ощущение, что альтернативная энергия — когда-то считавшаяся причудливым энтузиазмом хиппи — больше не является альтернативной культурой. Она постепенно становится мейнстримом. Энергетическая свобода кажется заразной.

Однажды днем ​​в прошлом году недалеко от деревни к северу от Мюнхена небольшая группа горожан и рабочих открыла солнечную электростанцию. Вскоре она превзойдет Лейпцигское месторождение как крупнейшее в мире с мощностью в шесть мегаватт. .

Около 15 человек собрались на небольшом искусственном холме рядом с солнечной фермой и посадили четыре вишневых дерева на вершине. Мэр опрятного соседнего городка принес сувенирные бутылки шнапса. Глоток выпили почти все, в том числе и мэр.

Затем он сказал, что будет петь руководителю строительства проекта и художнику-пейзажисту, американским женщинам. Две женщины стояли вместе, ухмыляясь, а солнечные панели поглощали энергию позади них. Немецкий мэр поправил свой темный костюм, а остальные оперлись на лопаты.

Пятьдесят лет назад, подумал я, в городах Европы все еще были разрушенные бомбежкой руины. Советский Союз планировал спутник. Нефть в Техасе стоила 2,82 доллара за баррель.