#1 22.05.08 14:59
[Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
Сейчас перед современными учёными стоит ряд нетривиальных задач, от решения которых зависит очень многое.
С одной стороны, это проблемы использования не возобновляемых ресурсов, которые вскорости могут закончиться, таких, как нефть, уголь или природный газ, а с другой - безопасность того же человека и экологической обстановки на планете. "Мирный" атом нам уже дал с десяток Хиросим буквально в центре Европы, и его использование сейчас не выглядит так заманчиво, как раньше. Что касается других экологических аспектов, то за последние сто лет природа потерпела столько отрицательных воздействий со стороны человека, сколько не было практически за всю нашу совместную историю.
Вообще, проблема более глобальна, чем кажется на первый взгляд. Нам нужно значительно уменьшить количество загрязнений от использования ископаемого топлива для того, чтобы можно было удобно жить следующим поколениям. Поэтому ученые сейчас вовсю взялись за четыре ключевые составляющие: солнце, воздух, вода, земля. Причем то, что прорабатывается сейчас, в скором времени может вполне изменить экономическую карту мира. Например...
Газовые гидраты
На данный момент широко обсуждается вопрос использования так называемых газовых гидратов (замерзшего метана, связанного с водой). Изначально огромные залежи его нашли в космосе, например, на Юпитере. Но потом оказалось, что океанические пространства Земли также обладают большим количеством этого вещества. И не просто большим. По проведенным подсчетам, у нас на планете его запасов оказалось больше, чем угля, нефти и газа вместе взятых. Правда, пока само ноу-хау находится в стадии идейной проработки, и о промышленной разведке залежей речь пока не идет.
Причем в данном случае мы говорим всё-таки о неком возобновляемом ресурсе, поскольку он постоянно производится на океанских глубинах.
Биотопливо
Биотопливо - это возобновляемый ресурс, правда, он может хорошо потребляться и человеком, а перепроизводства в данной сфере никогда нет:). Все дело в том, что биотопливо - это замена дизельному, но созданное из биологических компонентов: масла и спирта. Данному направлению несколько лет назад предрекали очень большое развитие, хотя в одно время все застопорилось, посему саму идею оставляем... на будущее.
Солнце
Солнечная энергия как альтернативный источник получения электричества рассматривается уже очень давно. Но пока он остается одной из самых дорогих альтернатив из-за низкого КПД преобразования и дорогого производства комплектующих. К тому же имеется прямая зависимость от Солнца - это нужен и регион соответствующий плюс решения насчет того, что делать ночью, и так далее.
Хотя, не так давно в области микро и нанотехнологий начали разработку небольших электростанций, состоящих из огромного количества микро/нано антеннок. Вся прелесть данных решений состоит в том, что они улавливают электромагнитные волны в области инфракрасного спектра. Проработкой идеи занимаются исследователи из национальной лаборатории Айдахо в сотрудничестве со специалистами из американской компании MicroContinuum и университета Миссури. В принципе, и название "микроэлектростанции" подходит как нельзя лучше. Само ИК излучение имеется в наличии и ночью от нагретых в течение дня поверхностей. Чем же интересна эта разработка? Ученые сказали об очень высоком КПД и крайне низкой себестоимости получившихся преобразователей. То есть, уже сейчас можно говорить о рождении нового направления. Как знать, может быть, именно эти микроэлектростанции в скором будущем станут основными кирпичиками больших сооружений. Хотя у новоизобретенной технологии есть несколько проблем, а именно - выпрямление тока с очень большой частотой и изучение воздействия рядом стоящих микроантенн друг на друга. По существу, обе решаемы, нужно только время на качественную доработку.
С появлением солнечных электростанций с высоким КПД и низкой себестоимостью уже можно решить ряд проблем.
Солнце плюс воздух
Это очень интересный австралийский проект, который, во-первых, великолепно подходит для самой Австралии с ее засушливыми нежилыми пространствами, а во-вторых, достаточно только построить... больше ничего докупать не нужно.
А суть такова. Каждый знает, что горячий воздух поднимается вверх. Ученые предложили сделать некий колпак-теплицу огромного диаметра, причем построенный таким образом, что нагретому солнцем воздуху некуда деваться, кроме как течь к центральной трубе, в которой формируется очень мощный поток, вращающий турбины. Можно сказать, живая физика в действии. Причем, ни вредных отходов, ни вообще использования каких-либо невозобновляемых ресурсов. Пока натуральной реализации нет, но известно, что австралийское правительство тратит на это деньги. Если идея заработает, то проблема экологической электроэнергии в пустынях практически решена.
Водород
Вот-вот. Кстати, будущее автомобилей на водородном топливе предсказал еще Жюль Верн в произведении "Париж XX века". А этот "предсказатель", как демонстрирует история, ошибается очень редко.
Но сегодня мы поговорим не об автомобилях, а о проекте Torus (Объединенный Европейский Центр Ядерного Синтеза). Чем они занимаются, попробуем объяснить простыми словами, да простят нас ядерщики. В качестве топлива там выступает водород, который разогревается до температуры 150 млн градусов Цельсия, превращаясь в плазму, атомы которой сталкиваются и сливаются, а когда положительно заряженные ионы преодолевают свою естественную силу отталкивания, выделяется энергия. Данный метод в миллион раз эффективнее современных атомных электростанций на радиоактивных уране и плутоне. А тут мы говорим о водороде, который, мало того, что безопасен, так еще и имеется в огромном количестве на Земле.
Пока проект находится на стадии тестирования, а практическую реализацию смогут увидеть наши дети.
Пьезоэффект
Данное направление пока мало изучено, но оно дает очень много перспектив впоследствии исключительно для наноуровня. Сама идея преобразования механических вибраций в электрический ток известна практически любому нашему современнику, начиная от примеров тех же головок звукоснимателей в проигрывателях грампластинок и современных звукоснимателей для музыкальных инструментов. Но этим дело не ограничивается. Например, в последние годы сразу несколько лабораторий, которые решили заняться сложным делом питания нанороботов, применяемых в медицине (тех, которые должны чистить стенки сосудов и регулировать давление), остановили свой выбор на пьезоэффекте. То есть, пример идеи: такая батарейка станет давать ток, если на нее будет проецироваться ультразвуковое излучение. То есть, в любом случае необходим внешний механический возбудитель.
Что интересно, уже есть попытки-предположения вывести все и на макроуровень, проблема одна - нужно найти постоянный природный источник таких вибраций. Да и вообще, сама идея с макроуровнем для пьезоэффекта выглядит очень неправдоподобно.
В завершение
Пожалуй, использование энергии ветра - самый распространенный вариант среди альтернативных. Как пример можно привести уже достаточно большое количество современных зданий, архитекторы которых предусмотрели возможность их "питания" от ветряных электростанций, встроенных прямо в сооружения. У этого направления огромное будущее.
На энергию ветра огромное внимание обратила та же Европа, и, например, сейчас там уже осталось мало мест, где есть постоянный ветер и не стоят ветряки. Причем та же Голландия имеет целую мощную ветроэлектростанцию, расположенную в 16 км от берега в Северном море. Хоть в чем-то географически им повезло (имеется в виду опасность затопления).
Активное развитие сейчас наблюдается в области использования геотермальных источников. Но это, опять же, у тех, кому "повезло". У кого есть реки с большим течением, используют это течение в качестве источника. Например, сейчас идет грандиозный план по альтернативному энергоснабжению Манхэттена (район Нью-Йорка). Энергия морских волн начинает использоваться.
В общем и целом, в каждом из случаев требуется индивидуальный подход, иногда требующий гибридного снабжения. А вкупе человечество начинает поворачиваться в правильном русле. Ведь пословица "После меня хоть трава не расти" в некоторых случаях оказалась буквально правдивой. Действительно, где-то трава уже не растёт.
http://kv.by
Исправлено Freeman (22.05.08 15:00)
Offline
#2 22.05.08 16:47
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
Хорошо что этой проблемой занимаются, не так активно как хотелось бы новсе же...
Но вот это наглай плагиат:
Freeman написал(а):
А суть такова. Каждый знает, что горячий воздух поднимается вверх. Ученые предложили сделать некий колпак-теплицу огромного диаметра, причем построенный таким образом, что нагретому солнцем воздуху некуда деваться, кроме как течь к центральной трубе, в которой формируется очень мощный поток, вращающий турбины. Можно сказать, живая физика в действии. Причем, ни вредных отходов, ни вообще использования каких-либо невозобновляемых ресурсов. Пока натуральной реализации нет, но известно, что австралийское правительство тратит на это деньги. Если идея заработает, то проблема экологической электроэнергии в пустынях практически решена.
.... года 2 назад помню смотрел - по новостям показывали, как где-то в Новосибирске наши ученые уже сделали опытный образец такого генератора, только тогда сказали что, как это у нас всегда бывает нет денег на доработку и наладку промышленного производства таких электростанций((((
Исправлено Gordon (22.05.08 16:48)
Offline
#3 22.05.08 17:32
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
Freeman написал(а):
"Мирный" атом нам уже дал с десяток Хиросим буквально в центре Европы, и его использование сейчас не выглядит так заманчиво, как раньше.
Уже после этих строк видно, что автор статьи немного "не в теме". Уран кончится раньше, чем нефть, по этому, на него и не расчитывают.
Freeman написал(а):
Биотопливо - это возобновляемый ресурс, правда, он может хорошо потребляться и человеком, а перепроизводства в данной сфере никогда нет:). Все дело в том, что биотопливо - это замена дизельному, но созданное из биологических компонентов: масла и спирта. Данному направлению несколько лет назад предрекали очень большое развитие, хотя в одно время все застопорилось, посему саму идею оставляем... на будущее.
На производство одной био каллории тратится несколько минеральных - где экономия? ;)
Исправлено Я (22.05.08 17:35)
Offline
#5 22.05.08 22:06
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
Gordon написал(а):
.... года 2 назад помню смотрел - по новостям показывали, как где-то в Новосибирске наши ученые уже сделали опытный образец такого генератора, только тогда сказали что, как это у нас всегда бывает нет денег на доработку и наладку промышленного производства таких электростанций((((
Да ноги ростут помоему вовсе и не в Австралии. Давно подобные проекты уже встречал. И в Австралии они эту электростанцию не первый год строят. И наши конечно о таких проектах знают. Чего такого-то? Обмен научной информацией.... Для антиплагиата есть патентование, которое хорошо помогает.
По статье: да, и правда смешная она ) Про водород особливо :) "проект на стадии тестирования". Автор ещё б написал что вот-вот запустят :)
И про тепловые насосы тоже ни слова не сказано, хотя ои стоят внимания, тем более у нас вроде как глобальное потепление...
Offline
#9 23.05.08 13:33
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
KocT9I написал(а):
Ведь есть
Ведь нет. На полном серьезе. И бабло в эти дела вкладывается нехилое, поскольку все, кроме нефтедобывающих стран, хотят соскочить с нефтяной иглы. А это вся западная европа, северная америка, Япония, Корея и Китай
Offline
#10 23.05.08 18:09
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
Я, если честно,я давно смотрел передачу,где рассказывали об изобретении,по мойму даже нашего ученого,которое способно дешево добывать энергию,но таинственным образом и сам ученый,и проект изобретения куда то пропали,причем бесследно...одна из версий,нефтянные бароны об этом пронюхали,и естественно наверно убили...так что пока есть спрос на энергоресурсы эти проекты не осуществлятся...
Исправлено KocT9I (23.05.08 18:10)
Offline
#11 23.05.08 19:36
#12 23.05.08 22:01
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
Есть еще неплохой фильм художественный с Киану Ривзом, забыл как называется но там про то как ученые создали термоядерную установку и хотели поделиться со всем миром технологией, но узнав про это правительство США "позаботилось" об ученом и их производств. помещении на заброшенном заводе...
Offline
#13 24.05.08 04:50
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
KocT9I написал(а):
Ведь есть же настоящие рабочие проекты на нетрадиционных источниках..
Это какие?=) Электричество?=) Биотопливо?=)
wer7 написал(а):
И бабло в эти дела вкладывается нехилое, поскольку все, кроме нефтедобывающих стран, хотят соскочить с нефтяной иглы. А это вся западная европа, северная америка
Нуу... не совсем. В пиндосии и западной европе скорее делают вид что желают соскачить с нефтяной иглы, прекрасно понимая, что сделать им это в ближайшее время не удасться, плюсом у невтедобывающих и нефтеперерабатывающих компаний очень мощное лобби в их правительстве. Но деньги в разработку альтернативных источников они, действительно, вкладывают немалые, что, в принципе, больше похоже на планомерное развитие, для того чтобы безболезненно пережить момент кризиса когда нефть закончится. А то, что человечество высосет всю нефть из недр, лично у меня, сомнений не вызывает, потому что, даже, если завтра изобретут что то "новое", то для внедрения этого "нового" во все ортрасли где используются природные ресурсы, в частности нефть, понадобится 20-30 лет.
wer7 написал(а):
Япония, Корея и Китай
А вот эти страны, действительно, крайне заинтересованны в поиске альтернативных источников, но, опять же, чтоб внедрить их повсеместно потребуется уйма времени. Единственной страной которая может, довольно быстро, перестроится на них является - Китай, но вот китайцы врятли смогут придумать что то "новое".=)
P.S. немного сумбурно но вроде мысль донести получилось.=)
Offline
#14 24.05.08 11:14
#15 24.05.08 12:45
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
плюс нефти-ее дешевизна.
Все эти альтернативные источники они конечно хороши,но себестоимость энергии,полученной с их помощью очень велика по сравнению с тупым сжиганием углеводородов.Так что вот так,зачем себе усложнять жизнь и начинать производить дорогю энергию,когда дешевая под рукой?а наработок я думаю много,другое дело целесообразность их немедленного внедрения
Offline
#16 24.05.08 12:57
#17 24.05.08 19:34
#18 23.07.08 20:17
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
Новость дня: биотопливо прекратит отнимать еду у голодающих
23.07.2008 [15:00] http://www.3dnews.ru/news/biotoplivo_pr … lodaushih/
Широкий диапазон растительных материалов может быть превращен в биотопливо благодаря крупному открытию, позволившему превращать молекулы растений, такие как лигнин, в жидкие углеводороды. В результате реакции лигнин, содержащийся, например, в опилках, превращается в химические прекурсоры этанола и биодизеля.
В последние годы угрозы глобального потепления и дефицита традиционных видов топлива привели к распространению биодизеля в транспортном секторе. Но как подтверждает пищеварительная система человека, расщепление таких сложных молекул как целлюлоза или лигнин является сложным делом. Поэтому индустрия биотоплива обращает внимание на такие культуры как кукуруза и сахарная свекла, используя их в качестве сырья для реакций. Но отнимая при этом пищу у голодающих регионов планеты и вызывая рост цен на продовольствие.
Биотопливо второго поколения может снизить нагрузку на сельскохозяйственные культуры путем расщепления больших молекул — сотни миллионов долларов вложены в исследования по снижению расходов для производства этанола из целлюлозы. Но целлюлоза способна решить только часть вопроса. Лигнин, составной элемент древесины, является другим важным компонентом, и использование его для получения жидкого топлива может высвободить часть урожая.
При этом лигнин — это сложная молекула, и имеющимися методами расщепляется непредсказуемым образом на множество веществ, лишь часть которых может быть использована для производства биотоплива. Юан Коу (Yuan Kou) из Пекинского университета вместе со своими коллегами разработали технологию разложения лигнина на алканы и спирты.
Лигнин состоит из углерод-кислород-углеродных (С-О-С) соединений, которые связаны с короткими углеводородными цепочками. Разрыв связей С-О-С является способом освобождения углеводорода, который будет затем задействован при производстве алканов и спиртов. Но в пределах связей углерод-водород (С-Н) также располагаются связи С-О-С, которые важны для производства спиртов. Задача состоит в том, чтобы разрушить одни связи и одновременно сохранить другие.
Ученые Пекинского университета, используя предыдущий опыт по расщеплению связей С-О-С, остановили свой выбор на горячей воде, находящейся под избыточным давлением, как лучшем растворителе для реакции. Вода достигает почти критического уровня при температуре 250-300 °С и внешнем давлении в 7 МПА. При этих условиях и в присутствии необходимого катализатора и водорода лигнин распадается на свои мономеры и димеры.
Исследователи экспериментировали с различными катализаторами и органическими добавками для оптимизации реакции и остановились на комбинации платиново-углеродного катализатора и диоксана, которая позволяется получить большое количество мономеров и димеров.
При идеальных условиях, которые теоретически возможно достичь, массовая доля мономеров будет составлять 44-56%, а димеров — 28-29%. В Пекинском университете очень близко приблизились к этим показателям — выход мономеров составил 45%, а димеров — 12%.
Выделение углеводородов из водного раствора происходит довольно просто — нужно охладить воду, и необходимые углеводороды автоматически отделяются от воды. И после этого довольно легко можно преобразовать эти мономеры и димеры в необходимые продукты. В результате, можно получить алканы с 8-9 углеродами в цепи для получения бензина, предельные углеводороды длиной цепи в 12-18 атомов углерода для дизеля и метанол.
Значительная часть исходного материала превращается в полезные продукты, говорят исследователи. Но эта работа находится еще в самом начале своего пути, поэтому некоторые аспекты, связанные с экономическими проблемами будут оцениваться в будущем. Однако уже сейчас многие ученые считают итоги эксперимента огромным прорывом и всерьез рассчитывают использовать их на практике.
Offline
#19 23.07.08 21:48
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
kosssmos - вы слегка не понимаете что значит "нефтяная игла". к концу 70хх нефть стоила прилично - ссср жил хорошо: не было хороших машин - купили завод фиат, с/х не обеспечивало потребности - покупали зерно в канаде и т.д., и вот сброс цены на нефть до 5 долларов ссср не пережил. аналочичное увеличение цены на нефть не привело к крисису (только не надо вопить про банковкий кризис и прочую фигню - нет у них голодных очередей на прочих явлений поздней перестройки), даже наоборот - штаты все активнее развивают свое влияние, строит дорогие объекты за границей и т.д.(кста есть мнение чо сша этот энергитический кризис выгоден - растет конкурентоспоосбность продукции сша + техаское лобби, великую дипрессию говорят справоцировали специально, что бы купить страну).
вся деятельность нашего гос-ва направлена энергетику - идут законы для нефтяников, газпрому разрешили иметь собственную армию и т.д., до остального просто нет дела, пр-во в жопе - оборонка едва вытягивает на экспорте, да нормально торгуют те, у кого есть заточки в таможне и т.д. (дела об 3 кита, эльдорадо, арбат пристиж - да капнуть можно под любого), возможности создать собсвенное капиталоемкое пр-во практически невозможно. дожили до того, что цены на нефтепродукты в странах-импортерах ниже, чем у нас.
и если опять упадут цены - опять в жопе. лучшее что может для россии может быть - это (как не пародоксально) лишиться нефти и газа. может быть тогда начнут заниматься действительно экономикой.
Offline
#20 24.07.08 00:50
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
солнце это жизнь))
вот говорилось про низкий КПД солнечных батарей.
о каких цифрах шла речь и каких технологиях создания солнечных батарей?
8%, 16%, 25%?????
кто в курсе о подробностях разработок российских ученых в этой области? какой максимальный кпд солнечных батарей созданных в нашей стране? общее описание технологии и какова себестоимость киловатта?
...
что по поводу биотоплива второго поколения говорили на саммите G8?
....
за какие научные разработки недавно присуждали гос премии в России?
почему в связи с этими разработками в Канаде нефти больше чем в ОАЭ?
почему ребенок моделирует ситуацию в которой на земле человек использует только энергию солнца, а нефть благодаря этой энергии лишь изменяеть форму воплощаясь то в один, то в другой товар?
Offline
#21 24.07.08 08:51
Re: [Рассуждения] Энергетическое будущее планеты
передачу недавно смотрел - КПД солнечных батарей 12%
А вот нашел:
Нанокристаллы кремния увеличат КПД солнечных батарей до 40%
16.09.2007 [01:39], Вячеслав Кононов
Коллектив исследователей из американской Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) на днях заявила, что наблюдала выход до трех электронов при прохождении одного фотона сквозь нанокристалл кремния. Результат обследования вселяет надежды в перспективы развития источников энергии на основе фотогальванических элементов. Напомним, что при стандартном подходе: один фотон – один электрон, без применения концентраторов солнечного света, КПД фотогальванических солнечных батарей не превышает 20-30%.
Стоить отметить, что целый ряд исследователей уже сообщали о выходе нескольких электронов при прохождении фотона в различных экзотических материалах, не способных, однако, повлиять на развитие индустрии фотогальванических батарей в целом. В работе ученых NREL использовался обычный кремний, вернее его кристаллы наноскопических размеров. При этом научную ценность составляет и сам факт того, что фотоэффект (явление выбивания фотоном электрона со его орбиты) в кристаллах с размерами, приближающимися к атомарным, и в больших кристаллах кремния протекает, по-видимому, немного по разному.
В случае удачной технологической адаптации идеи, о чем, кстати, в исследовании не сказано ни слова, промышленность сможет выйти на уровень КПД порядка 40% для фотогальванических солнечных батарей.
http://www.3dnews.ru/news/nanokristalli … 40-268477/
Исправлено Игорь (24.07.08 08:52)
Offline
