Warum stellt sich heute mehr denn je die Frage: Was erwartet die Menschheit – Energiehunger oder Energieüberfluss? Artikel über die Energiekrise haben die Seiten von Zeitungen und Zeitschriften nicht verlassen. Wegen des Öls kommt es zu Kriegen, Staaten gedeihen und werden ärmer, und Regierungen wechseln. Berichte über die Einführung neuer Installationen oder neuer Erfindungen im Energiebereich wurden als Zeitungssensationen eingestuft. Es werden gigantische Energieprogramme entwickelt, deren Umsetzung enorme Anstrengungen und enorme Materialkosten erfordern wird.

Wenn am Ende des letzten Jahrhunderts die heute am weitesten verbreitete Energie - Energie - im Weltgleichgewicht im Allgemeinen eine untergeordnete und unbedeutende Rolle spielte, dann produzierte die Welt bereits 1930 rund 300 Milliarden Kilowattstunden Strom. Die Prognose ist durchaus realistisch, wonach im Jahr 2000 30 Milliarden Kilowattstunden produziert werden! Riesige Zahlen, beispiellose Wachstumsraten! Trotzdem wird es wenig Energie geben und der Bedarf dafür wächst noch schneller.

Der Grad der materiellen und letztlich auch der spirituellen Kultur der Menschen steht in direktem Verhältnis zu der ihnen zur Verfügung stehenden Energiemenge. Um Erz abzubauen, Metall daraus zu schmelzen, ein Haus zu bauen, alles zu tun, muss man Energie verbrauchen. Und die menschlichen Bedürfnisse wachsen ständig, und die Menschen werden immer mehr.

Wozu dient die Haltestelle? Wissenschaftler und Erfinder haben seit langem zahlreiche Möglichkeiten der Energieerzeugung, vor allem elektrischer, entwickelt. Dann lasst uns immer mehr Kraftwerke bauen, und es gibt so viel Energie wie nötig! Es stellt sich heraus, dass eine so offensichtliche Lösung für ein komplexes Problem mit vielen Fallstricken behaftet ist.

Unerbittliche Naturgesetze besagen, dass man nur durch seine Umwandlungen aus anderen Formen gebrauchstaugliche Energie gewinnen kann. Perpetuum mobile Maschinen, die angeblich Energie produzieren und diese nirgendwo mitnehmen, sind leider unmöglich. Und die Struktur der Weltenergiewirtschaft hat sich bisher so entwickelt, dass vier von fünf produzierten Kilowatt im Prinzip so gewonnen werden, wie der Urmensch zur Erwärmung, also beim Verbrennen von Brennstoffen, genutzt hat, oder Wird darin gespeicherte chemische Energie genutzt, wird diese in thermischen Kraftwerken in elektrische Energie umgewandelt.

Natürlich sind die Verbrennungsverfahren für Kraftstoff viel ausgeklügelter und ausgeklügelter geworden.

Neue Faktoren - gestiegene Ölpreise, die rasante Entwicklung der Kernenergie und gestiegene Anforderungen an den Umweltschutz - erforderten einen neuen Umgang mit Energie.

An der Entwicklung des Energieprogramms haben die bekanntesten Wissenschaftler unseres Landes, Spezialisten verschiedener Ministerien und Abteilungen teilgenommen. Mithilfe neuester mathematischer Modelle haben elektronische Computer mehrere hundert Varianten der Struktur der zukünftigen Energiebilanz des Landes berechnet. Es wurden grundlegende Entscheidungen getroffen, die die Energieentwicklungsstrategie des Landes für die kommenden Jahrzehnte bestimmen.

Auch wenn der Energiesektor der nahen Zukunft noch auf nicht erneuerbarer Wärme und Strom basieren wird, wird sich seine Struktur ändern. Der Ölverbrauch sollte reduziert werden. Die Stromerzeugung in Kernkraftwerken wird deutlich zunehmen. Die Nutzung der noch unberührten riesigen Reserven an billiger Kohle wird beispielsweise in den Becken von Kusnezk, Kansk-Achinsk und Ekibastuz beginnen. Weit verbreitet wird Erdgas sein, dessen Reserven im Land die in anderen Ländern bei weitem übersteigen.

Das Energieprogramm des Landes ist die Basis unserer Technologie und Wirtschaft an der Schwelle zum 21. Jahrhundert.

Wissenschaftler blicken aber auch über die Fristen des Energieprogramms hinaus. An der Schwelle zum 21. Jahrhundert geben sie sich nüchtern einen Countdown in die Realitäten des dritten Jahrtausends. Leider sind die Reserven an Öl, Gas und Kohle keineswegs endlos. Die Natur hat Millionen von Jahren gebraucht, um diese Reserven zu schaffen, und sie werden in Hunderten von Jahren aufgebraucht sein. Heute hat die Welt begonnen, ernsthaft darüber nachzudenken, wie die räuberische Ausplünderung des irdischen Reichtums verhindert werden kann. Denn nur unter dieser Bedingung können die Treibstoffreserven über Jahrhunderte reichen. Leider leben heute viele ölproduzierende Länder. Sie geben die ihnen von der Natur gespendeten Ölreserven gnadenlos aus. Jetzt schwimmen viele dieser Länder, insbesondere in der Region des Persischen Golfs, buchstäblich im Gold, ohne zu denken, dass diese Reserven in ein paar Jahrzehnten aufgebraucht sein werden. Was passiert dann – und das wird früher oder später passieren – wenn die Öl- und Gasfelder erschöpft sind? Der daraus resultierende Anstieg der Ölpreise, der nicht nur für den Energiesektor, sondern auch für den Verkehr und die Chemie notwendig ist, ließ über andere Kraftstoffe nachdenken, die sich als Ersatz für Öl und Gas eignen. Besonders nachdenklich waren die Länder, in denen es keine eigenen Öl- und Gasreserven gibt und diese kaufen müssen.

Inzwischen suchen immer mehr wissenschaftliche Ingenieure weltweit nach neuen, unkonventionellen Quellen, die die Energieversorgung der Menschheit zumindest teilweise übernehmen könnten. Auf verschiedenen Wegen suchen Forscher nach einer Lösung für dieses Problem. Am verlockendsten ist natürlich die Nutzung ewiger, erneuerbarer Energiequellen – Energie von fließendem Wasser und Wind, Meeresgezeiten, die Wärme des Erdinneren, die Sonne. Viel Aufmerksamkeit wird der Entwicklung der Kernenergie geschenkt, Wissenschaftler suchen nach Wegen, die in Sternen ablaufenden Prozesse auf der Erde nachzubilden und sie mit kolossalen Energiereserven zu versorgen.

Energie – wie alles begann

Heute mag es uns scheinen, als ob die Entwicklung und Verbesserung des Menschen unvorstellbar langsam verlaufen ist. Er musste buchstäblich auf Gefälligkeiten der Natur warten. Er war der Kälte praktisch schutzlos ausgeliefert, er wurde ständig von wilden Tieren bedroht, sein Leben hing ständig an einem seidenen Faden. Aber nach und nach entwickelte sich der Mensch so weit, dass es ihm gelang, eine Waffe zu finden, die ihn, verbunden mit der Fähigkeit zu denken und zu gestalten, schließlich über alle Lebensräume erhob. Das Feuer entstand zunächst durch Zufall - zum Beispiel aus brennenden Bäumen, die vom Blitz getroffen wurden, dann begannen sie sich absichtlich zu extrahieren: Durch Reibung zweier geeigneter Holzstücke aneinander entzündete ein Mann zunächst ein Feuer 80- Vor 150.000 Jahren. Lebensspendend, mysteriös, Vertrauen und ein Gefühl von Stolz vermittelnd FEUER.

Danach gaben die Menschen nicht mehr auf, das Feuer im Kampf gegen die raue Kälte und Raubtiere zum Kochen von hart verdientem Essen zu nutzen. Wie viel Geschicklichkeit, Ausdauer, Erfahrung und einfach nur Glück erforderte es! Stellen Sie sich einen Menschen vor, der von unberührter Natur umgeben ist – ohne Gebäude, die ihn schützen würden, ohne Kenntnis zumindest elementarer physikalischer Gesetze, mit einem Wortschatz von nicht mehr als mehreren Dutzend. (Übrigens, wie viele von uns, selbst diejenigen mit solider wissenschaftlicher Ausbildung, konnten ohne technische Mittel ein Feuer entzünden - zumindest Streichhölzer?) Der Mensch ging sehr lange auf diese Entdeckung und verbreitete sich langsam, aber es markierte einer der wichtigsten Wendepunkte der Zivilisationsgeschichte.

Zeit verging. Die Menschen lernten, Wärme zu empfangen, aber die alten hatten keine Kraft, außer ihren eigenen Muskeln, die ihnen helfen würden, die Natur zu bändigen. Und doch begannen sie nach und nach, die Kraft der gezähmten Tiere, des Windes und des Wassers zu nutzen. Historikern zufolge wurden die ersten Zugtiere vor etwa 5.000 Jahren an den Pflug gespannt. Die Erwähnung der ersten Nutzung der Wasserenergie – die Inbetriebnahme der ersten Mühle mit einem von einem Wasserstrom angetriebenen Rad – geht auf den Anfang unserer Chronologie zurück. Es dauerte jedoch noch tausend Jahre, bis sich diese Erfindung verbreitete. Und die ältesten bekannten Windmühlen in Europa wurden im 11. Jahrhundert gebaut.

Über Jahrhunderte blieb der Einsatz neuer Energiequellen – Haustiere, Wind und Wasser – sehr gering. Die Hauptenergiequelle, mit deren Hilfe ein Mensch Wohnungen baute, Felder bebaute, "reiste", sich verteidigte und angriff, war die Kraft seiner eigenen Arme und Beine. Und das ging bis etwa zur Mitte unseres Jahrtausends. Zwar wurde bereits 1470 das erste große Viermastschiff vom Stapel gelassen; Um 1500 schlug das Genie Leonardo da Vinci nicht nur ein sehr ausgeklügeltes Modell eines Webstuhls vor, sondern auch ein Projekt zum Bau einer Flugmaschine. Er besitzt auch viele andere, für die damalige Zeit einfach phantastische Ideen und Entwürfe, deren Umsetzung zur Erweiterung des Wissens und der Produktivkräfte beitragen sollte. Aber der wirkliche Wendepunkt im technischen Denken der Menschheit kam erst vor relativ kurzer Zeit, vor etwas mehr als drei Jahrhunderten.

Einer der ersten Giganten auf dem Weg des wissenschaftlichen Fortschritts der Menschheit war zweifellos Isaac Newton. Dieser herausragende englische Naturforscher widmete der Spinne sein ganzes langes Leben und seine herausragende Begabung: Physik, Astronomie und Mathematiker. Er formulierte die Grundgesetze der klassischen Mechanik, entwickelte den Gravitationstorus, legte die Grundlagen der Hydrodynamik und Akustik, trug maßgeblich zur Entwicklung der Optik bei und schuf zusammen mit Leib itz m die Prinzipien der Theorie unendlich klein und die Theorie der symmetrischen Funktionen. Die Physik des 18. und 19. Jahrhunderts wird zu Recht als Newton bezeichnet. Die Schriften von Isaac Newton halfen in vielerlei Hinsicht, die Kraft der menschlichen Muskeln und die Kreativität in den Fähigkeiten des menschlichen Gehirns zu vervielfachen.

Die Vorteile von Wasserkraftwerken liegen auf der Hand - eine von der Natur selbst ständig erneuerte Energiereserve, einfache Bedienung und keine Umweltverschmutzung. Und die Erfahrung im Bau und Betrieb von Wasserrädern könnte der Wasserkraft eine große Hilfe sein. Der Bau eines Staudamms für ein großes Wasserkraftwerk erwies sich jedoch als viel schwieriger als der Bau eines kleinen Staudamms, um ein Mühlrad zu drehen. Um leistungsstarke Wasserturbinen in Rotation zu versetzen, muss hinter dem Damm ein riesiges Wasserreservoir angesammelt werden. Um einen Damm zu bauen, müssen so viele Materialien gestapelt werden, dass das Volumen der riesigen ägyptischen Pyramiden im Vergleich dazu unbedeutend erscheint.

Daher wurden zu Beginn des 20. Jahrhunderts nur wenige Wasserkraftwerke gebaut. In der Nähe von Pjatigorsk, im Nordkaukasus, am Bergfluss Podkumok, war ein ziemlich großes Kraftwerk mit dem aussagekräftigen Namen "Weiße Kohle" erfolgreich in Betrieb. Dies war erst der Anfang.

Bereits im historischen Plan sah GOELRO den Bau großer Wasserkraftwerke vor. Im Jahr 1926 wurde das Wasserkraftwerk Wolchowskaja in Betrieb genommen, im nächsten begann der Bau des berühmten Dnjepr. Die weitsichtige Energiepolitik unseres Landes hat dazu geführt, dass wir wie kein anderes Land der Welt über ein ausgebautes System leistungsfähiger Wasserkraftwerke verfügen. Kein Staat kann sich solcher Energieriesen rühmen wie die Wolga, Krasnojarsk und Bratsk, Sayano-Shushenskaya WKW. Diese Stationen, die buchstäblich Ozeane von Energie spenden, sind zu Zentren geworden, um die sich mächtige Industriekomplexe entwickelt haben.

Doch bislang dient nur ein kleiner Teil des Wasserkraftpotenzials der Erde den Menschen. Jedes Jahr fließen riesige Wasserströme aus Regen und Schneeschmelze ungenutzt in die Meere. Wenn es möglich wäre, sie mit Hilfe von Dämmen zu stoppen, würde die Menschheit eine zusätzliche kolossale Menge an Energie erhalten.

Geothermische Energie

Die Erde, dieser kleine grüne Planet, ist unsere gemeinsame Heimat, von der wir noch nicht weg können und wollen. Im Vergleich zu den Myriaden anderer Planeten ist die Erde wirklich klein: Das meiste davon ist mit gemütlichem und belebendem Grün bedeckt. Aber dieser schöne und ruhige Planet wird manchmal wütend, und dann ist es schlecht, mit ihm zu scherzen - er ist in der Lage, alles zu zerstören, was er uns seit jeher gnädig geschenkt hat. Donnernde Tornados und Taifune fordern Tausende von Menschenleben, die unbezähmbaren Gewässer von Flüssen und Meeren zerstören alles, was ihnen in den Weg kommt, Waldbrände verwüsten weite Gebiete samt Gebäuden und Ernten innerhalb von Stunden.

Aber all dies ist klein im Vergleich zum Ausbruch eines erwachten Vulkans. Auf der Erde findet man kaum andere Beispiele für die spontane Freisetzung natürlicher Energie, die in ihrer Stärke mit einigen Vulkanen konkurrieren könnte.

Die Menschen wissen seit langem um die spontanen Manifestationen einer gigantischen Energie, die in den Eingeweiden der Welt lauert. Das Gedächtnis der Menschheit hält Legenden über katastrophale Vulkanausbrüche, die Millionen von Menschenleben forderten, die das Erscheinungsbild vieler Orte der Erde unkenntlich veränderten. Die Eruptionskraft selbst eines relativ kleinen Vulkans ist kolossal, sie ist um ein Vielfaches höher als die Kraft der größten von Menschenhand geschaffenen Kraftwerke. Über die direkte Nutzung der Energie von Vulkanausbrüchen muss zwar nicht gesprochen werden - bisher haben die Menschen nicht die Möglichkeit, dieses rebellische Element einzudämmen, und zum Glück sind Eruptionen eher selten. Aber dies sind Manifestationen von Energie, die in den Eingeweiden der Erde lauert, wenn nur ein winziger Bruchteil dieser unerschöpflichen Energie durch die feuerspeienden Schlote von Vulkanen einen Auslass findet.

Energie der Erde - Geothermie basiert auf der Nutzung der natürlichen Wärme der Erde. Der obere Teil der Erdkruste hat einen Temperaturgradienten von 20–30 °C pro 1 km Tiefe, und nach White (1965) ist die in der Erdkruste enthaltene Wärmemenge bis zu einer Tiefe von 10 km (ohne Oberfläche) Temperatur), gleich ungefähr 12,6-10 ^ 26 J. Diese Ressourcen entsprechen dem Wärmeinhalt von 4,6 10 16 Tonnen Kohle (unter der Annahme einer durchschnittlichen Verbrennungswärme von Kohle von 27,6-10 9 J / t), die mehr als 70.000 mal höherer Wärmeinhalt aller technisch und wirtschaftlich förderbaren Weltkohleressourcen. Allerdings ist die Erdwärme im oberen Teil der Erdkruste (bis zu einer Tiefe von 10 km) zu zerstreut, um auf dieser Grundlage die weltweiten Energieprobleme zu lösen. Geeignete Ressourcen für die industrielle Nutzung sind einzelne Lagerstätten geothermischer Energie, konzentriert in der für die Erschließung verfügbaren Tiefe, mit bestimmten Mengen und Temperaturen, die ausreichen, um für die Produktion von Strom oder Wärme verwendet zu werden.

Aus geologischer Sicht lassen sich geothermische Energieressourcen in hydrothermale konvektive Systeme, heiß-trockene Systeme vulkanischen Ursprungs und Systeme mit hohem Wärmefluss einteilen.

Hydrothermale Systeme

Die Kategorie der hydrothermalen Konvektionssysteme umfasst unterirdische Dampf- oder Heißwasserpools, die an die Erdoberfläche gelangen und Geysire, schwefelhaltige Schlammseen und Fumarolen bilden. Die Bildung solcher Systeme ist mit dem Vorhandensein einer Wärmequelle aus heißem oder geschmolzenem Gestein verbunden, die sich relativ nahe an der Erdoberfläche befindet. Oberhalb dieser Zone des Hochtemperaturgesteins befindet sich eine durchlässige Gesteinsformation, die Wasser enthält, das aufgrund seines heißen darunterliegenden Gesteins nach oben steigt. Das durchlässige Gestein wiederum ist oben mit undurchlässigem Gestein bedeckt, das eine „Falle“ für überhitztes Wasser bildet. Das Vorhandensein von Rissen oder Poren in diesem Gestein lässt jedoch heißes Wasser oder Dampf-Wasser-Gemisch an die Erdoberfläche steigen. Hydrothermale Konvektionssysteme befinden sich normalerweise entlang der Grenzen tektonischer Platten der Erdkruste, die durch vulkanische Aktivität gekennzeichnet sind.

Zur Stromerzeugung in Heißwasserfeldern wird im Prinzip ein Verfahren verwendet, das auf der Nutzung von Dampf basiert, der durch Verdampfen einer heißen Flüssigkeit an der Oberfläche erzeugt wird. Diese Methode nutzt das Phänomen, dass, wenn heißes Wasser (mit hohem Druck) sich der Oberfläche vom Becken zur Oberfläche nähert, der Druck abfällt und etwa 20% der Flüssigkeit siedet und sich in Dampf verwandelt. Dieser Dampf wird mittels eines Abscheiders vom Wasser getrennt und der Turbine zugeführt. Das den Abscheider verlassende Wasser kann je nach mineralischer Zusammensetzung weiterverarbeitet werden. Dieses Wasser kann sofort in das Gestein zurückgepumpt werden oder, wenn es wirtschaftlich vertretbar ist, mit einer Vorgewinnung von Mineralien daraus. Beispiele für geothermische Heißwasserfelder sind Wairakei und Broadlands in Neuseeland, Cerro Prieto in Mexiko, Salton Sea in Kalifornien und Otake in Japan.

Eine andere Methode zur Stromerzeugung aus geothermischen Wässern mit hoher oder mittlerer Temperatur ist die Verwendung eines Verfahrens mit einem Zweikreis-(binären) Kreislauf. Bei diesem Verfahren wird das aus dem Becken gewonnene Wasser zur Erwärmung des sekundären Kühlmittels (Freon oder Isobutan), das einen niedrigen Siedepunkt hat, verwendet. Der beim Sieden dieser Flüssigkeit erzeugte Dampf wird zum Antrieb der Turbine verwendet. Der Abdampf wird kondensiert und erneut durch den Wärmetauscher geleitet, wodurch ein geschlossener Kreislauf entsteht. Anlagen, die Freon als sekundäres Kühlmittel verwenden, sind derzeit für die industrielle Entwicklung im Temperaturbereich von 75–150 ° C und mit einer elektrischen Einheitsleistung im Bereich von 10–100 kW vorbereitet. Mit solchen Anlagen kann an geeigneten Standorten, insbesondere in abgelegenen ländlichen Gebieten, Strom erzeugt werden.

Heiße Systeme vulkanischen Ursprungs

Die zweite Art der geothermischen Ressource (heiße Systeme vulkanischen Ursprungs) umfasst Magma und undurchdringliches heißes trockenes Gestein (Zonen von erstarrtem Gestein um Magma und darüber liegende Gesteine). Geothermische Energie direkt aus Magma zu gewinnen, ist technisch noch nicht machbar. Die Entwicklung der Technologie, die benötigt wird, um die Energie heißer, trockener Gesteine ​​zu nutzen, steht erst am Anfang. Die vorläufige technische Entwicklung von Verfahren zur Nutzung dieser Energieressourcen sieht die Einrichtung eines geschlossenen Kreislaufs vor, durch den eine Flüssigkeit zirkuliert, die durch ein heißes Gestein ( Reis. 5). Zuerst wird ein Brunnen gebohrt, um das heiße Gestein zu erreichen; dann wird unter hohem Druck kaltes Wasser in das Gestein gepumpt, was zur Rissbildung darin führt. Danach wird eine zweite Bohrung durch die so gebildete gebrochene Gesteinszone gebohrt. Schließlich wird kaltes Wasser von der Oberfläche in den ersten Brunnen gepumpt. Durch das heiße Gestein wird es erhitzt II wird durch die zweite Bohrung in Form von Dampf oder heißem Wasser gewonnen, das dann mit einer der zuvor besprochenen Methoden zur Stromerzeugung verwendet werden kann.

Systeme mit hohem Wärmestrom

Geothermische Systeme des dritten Typs existieren in Gebieten, in denen sich ein tiefes Sedimentbecken in einer Zone mit hohen Wärmestromwerten befindet. In Gebieten wie dem Pariser oder ungarischen Becken kann die Temperatur des aus den Brunnen kommenden Wassers 100 ° C erreichen.

Eine besondere Kategorie von Lagerstätten dieser Art findet sich in Gebieten, in denen der normale Wärmefluss durch den Boden von isolierenden undurchlässigen Tonschichten eingeschlossen wird, die in schnell absinkenden Geosynklinalzonen oder in Gebieten mit Absinken der Erdkruste gebildet werden. Die Temperatur von Wasser aus geothermischen Lagerstätten in Geodruckzonen kann 150–180 ° C erreichen, und der Druck am Bohrlochkopf beträgt 28–56 MPa. Die tägliche Produktivität pro Bohrloch kann mehrere Millionen Kubikmeter Flüssigkeit betragen. Geothermische Becken in Zonen mit hohem Geodruck wurden in vielen Gebieten bei der Öl- und Gasexploration gefunden, zum Beispiel in Amerika, dem Fernen und Mittleren Osten, Afrika und Europa. Die Möglichkeit der energetischen Nutzung solcher Lagerstätten ist noch nicht nachgewiesen.

Energie des Weltozeans

Ein starker Anstieg der Kraftstoffpreise, Schwierigkeiten bei der Beschaffung, Berichte über die Erschöpfung der Kraftstoffressourcen - all diese sichtbaren Anzeichen einer Energiekrise haben in den letzten Jahren in vielen Ländern ein erhebliches Interesse an neuen Energiequellen, einschließlich der Energie des Weltmeeres, hervorgerufen .

Thermische Energie des Ozeans

Es ist bekannt, dass die Energiereserven im Weltmeer kolossal sind, denn zwei Drittel der Erdoberfläche (361 Millionen km 2) sind von Meeren und Ozeanen besetzt – die Wasserfläche des Pazifischen Ozeans beträgt 180 Millionen km 2 . Atlantik - 93 Mio. km 2, Indien - 75 Mio. km 2. Somit hat die thermische (innere) Energie, die der Überhitzung des Oberflächenwassers des Ozeans im Vergleich zum Grundwasser entspricht, beispielsweise um 20 Grad, einen Wert von etwa 10 26 J. Die kinetische Energie der Meeresströmungen wird auf etwa 10 18 J geschätzt. Bisher können die Menschen jedoch nur unbedeutende Bruchteile dieser Energie nutzen, und selbst dann auf Kosten großer und langsamer Investitionen auszahlen, so dass diese Energie noch aussichtslos erschien.

Das letzte Jahrzehnt war von einigen Erfolgen bei der Nutzung der thermischen Energie aus dem Meer geprägt. So sind die Anlagen Mini-OTES und OTES-1 entstanden (OTES sind die Anfangsbuchstaben der englischen Wörter Ocean Тhermal Energy Conversion, d.h. die Umwandlung der thermischen Energie des Ozeans - wir sprechen von der Umwandlung in elektrische Energie). Im August 1979 wurde in der Nähe der Hawaii-Inseln ein Mini-OTES-Wärmekraftwerk in Betrieb genommen. Der dreieinhalbmonatige Probebetrieb der Anlage hat ihre ausreichende Zuverlässigkeit gezeigt. Bei kontinuierlichem Betrieb rund um die Uhr gab es keine Störungen, abgesehen von den kleinen technischen Problemen, die normalerweise beim Testen einer Neuinstallation auftreten. Seine Gesamtleistung betrug durchschnittlich 48,7 kW, maximal -53 kW; Die Anlage gab 12 kW (maximal 15) an das externe Netz für die Nutzlast, genauer zum Laden der Batterien. Der Rest des erzeugten Stroms wurde für den Eigenbedarf der Anlage verwendet. Dazu zählen Energiekosten für den Betrieb von drei Pumpen, Verluste in zwei Wärmetauschern, einer Turbine und eines Stromgenerators.

Aus folgender Berechnung wurden drei Pumpen benötigt: eine für die Bereitstellung von warmen Meeresblicken, die zweite für das Pumpen von kaltem Wasser aus einer Tiefe von ca. 700 m, die dritte für das Pumpen des sekundären Arbeitsmediums innerhalb des Systems selbst, also aus Kondensator zum Verdampfer. Als sekundäres Arbeitsfluid wird Ammoniak verwendet.

Die Mini-OTES-Einheit ist auf einem Lastkahn montiert. Unter seinem Boden befindet sich eine lange Rohrleitung für die Aufnahme von kaltem Wasser. Bei der Rohrleitung handelt es sich um ein 700 m langes Polyethylenrohr mit einem Innendurchmesser von 50 cm.Die Rohrleitung wird am Boden des Behälters mit einer speziellen Verriegelung befestigt, die im Bedarfsfall ein schnelles Abkuppeln ermöglicht. Das Polyethylenrohr dient gleichzeitig zur Verankerung des Rohr-Schiff-Systems. Die Originalität einer solchen Lösung steht außer Zweifel, da die Verankerung für die in Entwicklung befindlichen leistungsfähigeren OTEC-Systeme ein sehr ernstes Problem darstellt.

Erstmals in der Technikgeschichte konnte die Mini-OTES-Einheit Nutzleistung auf einen externen Verbraucher übertragen und gleichzeitig den Eigenbedarf decken. Die beim Betrieb von Mini-OTES gewonnenen Erfahrungen ermöglichten es, schnell ein leistungsstärkeres Wärmekraftwerk OTES-1 zu bauen und mit der Konstruktion noch leistungsfähigerer Anlagen dieser Art zu beginnen.

Neue OTES-Stationen mit einer Kapazität von vielen Zehner und Hunderter Megawatt das Projekt läuft ohne Schiff. Dies ist eine große Pfeife, in deren oberen Teil sich ein runder Maschinenraum befindet, in dem sich alle notwendigen Geräte zur Energieumwandlung befinden ( Reis. 6). Das obere Ende der xo-Pipeline eines Gewässers wird sich in einer Tiefe von 25–0 . im Ozean befinden m. Um das Rohr herum in ca. 100 m Tiefe entsteht die Turbinenhalle, in der mit Ammoniakdämpfen betriebene Turbinen sowie alle anderen Anlagen installiert werden. Assa aller Konstruktionen überschreitet 300 Tausend Tonnen, ein Monsterrohr, das fast einen Kilometer in die kalte Tiefe des Ozeans führt und in seinem oberen Teil so etwas wie eine kleine Insel befindet. Und kein Schiff, außer natürlich gewöhnliche Schiffe, die erforderlich sind, um die Kommunikationssysteme mit der Küste zu warten.

Die Energie von Ebbe und Flut.

Seit Jahrhunderten haben die Menschen über die Ursache der Ebbe und Flut des Meeres nachgedacht. Heute wissen wir mit Sicherheit, dass ein mächtiges Naturphänomen - die rhythmische Bewegung des Meerwassers - die Anziehungskräfte von Mond und Sonne verursacht. Da die Sonne 400-mal weiter von der Erde entfernt ist, wirkt die viel kleinere Masse des Mondes auf den Erdherd doppelt so viel wie die Masse der Sonne. Daher spielt die vom Mond verursachte Flut (Mondflut) eine entscheidende Rolle. Im Meer wechseln sich Gezeiten theoretisch nach 6 Stunden 12 Minuten 30 Sekunden mit Ebbe ab. Befinden sich Mond, Sonne und Erde auf derselben Geraden (sog. Syzygie), verstärkt die Sonne durch ihre Anziehungskraft den Einfluss des Mondes, und dann setzt eine starke Flut ein (syzygy tide oder large Wasser). Wenn die Sonne im rechten Winkel zum Erde-Mond-Segment steht (Quadratur), tritt eine schwache Flut auf (Quadratur oder Niedrigwasser). Nach sieben Tagen wechseln sich starke und schwache Hitzewallungen ab.

Der wahre Verlauf von Ebbe und Flut ist jedoch sehr komplex. Es wird von den Besonderheiten der Bewegung der Himmelskörper, der Beschaffenheit der Küste, der Wassertiefe, der Meeresströmungen und des Windes beeinflusst.

Die höchsten und stärksten Flutwellen treten in flachen und engen Buchten oder Mündungen von Flüssen auf, die in Meere und Ozeane münden. Die Flutwelle des Indischen Ozeans rollt in einer Entfernung von 250 km vor seiner Mündung gegen die Strömung des Ganges. Die Flutwelle des Atlantischen Ozeans fließt 900 km den Amazonas hinauf. In geschlossenen Meeren, zum Beispiel dem Schwarzen oder Mittelmeer, entstehen kleine Flutwellen mit einer Höhe von 50-70 cm.

Die maximal mögliche Leistung in einem Zyklus von Hochwasser - Niedrigwasser, dh von einem Hochwasser zum anderen, wird durch die Gleichung ausgedrückt:

wo R – Dichte von Wasser, g- Erdbeschleunigung, S- der Bereich des Gezeitenbeckens, R- der Höhenunterschied bei Flut.

Wie aus (der Formel für die Nutzung der Gezeitenenergie) hervorgeht, können die am besten geeigneten Orte an der Meeresküste angesehen werden, wo die Gezeiten eine große Amplitude haben und die Kontur und das Relief der Küste es ermöglichen, große geschlossene "Pools".

Die Leistung von Kraftwerken könnte mancherorts 2–20 MW betragen.

Da die Sonnenenergie großflächig verteilt wird (also eine sehr hohe Dichte hat), muss jede Anlage zur direkten Nutzung der Sonnenenergie über eine Sammeleinrichtung (Kollektor) mit ausreichender Fläche verfügen.

Das einfachste Gerät dieser Art ist ein Fischerboot; Im Prinzip ist es eine von unten gut isolierte schwarze Platte, die mit Stahl oder Kunststoff überzogen ist, die Licht durchlässt, aber Infrarotwärme nicht beschleunigt. Im Raum zwischen Metall und Glas werden meistens schwarze Röhren platziert, durch die Wasser, Öl, Quecksilber, Luft, schwefelhaltiges Anhydrid usw. fließen. P. Durchdringende Sonnenstrahlung über Glas oder Kunststoff in den Kollektor, wird von den schwarzen Röhren und der Platte absorbiert und erwärmt die Arbeits ihr in die Rohre. Aus dem Kollektor kann keine Wärmestrahlung entweichen, daher ist die Temperatur darin viel höher (200–500 ° C) als die Umgebungstemperatur. Dies ist der sogenannte Treibhauseffekt. Gewöhnliche Gartenparks sind in der Tat einfache Sammlungen von Sonnenstrahlung. Aber je weiter weg von den Tropen, desto weniger eff Dies ist kein horizontaler Verteiler, und es ist zu schwierig und teuer, ihn hinter den S-lnets zu drehen. Daher werden solche Kollektoren in der Regel in einem bestimmten optimalen Winkel nach Süden installiert.

Ein komplexer und teurer Kollektor ist ein Hohlspiegel, der die einfallende Strahlung in einem kleinen Volumen um einen bestimmten geometrischen Punkt – den Fokus – konzentriert. Die reflektierende Oberfläche des Spiegels besteht entweder aus metallisiertem Kunststoff oder vielen kleinen flachen Spiegeln, die auf einer großen Parabolbasis befestigt sind. Dank spezieller Mechanismen werden Kollektoren dieses Typs ständig der Sonne zugewandt - so kann die größtmögliche Menge an Sonnenstrahlung gesammelt werden. Die Temperatur im Arbeitsraum der Spiegelkollektoren erreicht 3000 °C und mehr.

Solarenergie ist eine der materialintensivsten Arten der Energiegewinnung. Die großflächige Nutzung der Sonnenenergie führt zu einem gigantischen Anstieg des Materialbedarfs und damit der Arbeitsressourcen für die Gewinnung von Rohstoffen, deren Anreicherung, die Herstellung von Materialien, die Herstellung von Heliostaten, Kollektoren und anderen Geräten und ihren Transport. Berechnungen zeigen, dass zur Erzeugung von 1 MW * Jahr Strom aus Sonnenenergie zwischen 10.000 und 40.000 Arbeitsstunden benötigt werden. Bei traditioneller fossiler Energie beträgt diese Zahl 200-500 Arbeitsstunden.

Derzeit ist die durch Sonnenstrahlen erzeugte elektrische Energie deutlich teurer als die mit herkömmlichen Methoden gewonnene. Die Wissenschaftler erhoffen sich von den Experimenten, die sie an Versuchsanlagen und -stationen durchführen, nicht nur technische, sondern auch wirtschaftliche Probleme zu lösen. Trotzdem werden Solarenergie-Umwandlungsstationen gebaut und sie funktionieren.

Seit 1988 ist auf der Halbinsel Kertsch das Solarkraftwerk Krim in Betrieb. Es scheint, dass der gesunde Menschenverstand selbst seinen Platz bestimmt hat. Wenn es einen Ort gibt, an dem solche Stationen gebaut werden können, dann vor allem in der Gegend von Kurorten, Sanatorien, Erholungsheimen, touristischen Routen; in einem Land, in dem man viel Energie braucht, aber noch wichtiger ist es, die Umwelt sauber zu halten, deren Wohlbefinden und vor allem die Reinheit der Luft für den Menschen heilsam ist.

Das SPP Krim ist klein - die Kapazität beträgt nur 5 MW. In gewisser Weise ist sie eine Kraftprobe. Wobei es, so scheint es, noch zu probieren gilt, wenn die Erfahrungen mit dem Bau von Solarkraftwerken in anderen Ländern bekannt sind.

Auf der Insel Sizilien lieferte Anfang der 80er Jahre ein 1-MW-Solarkraftwerk Strom. Das Funktionsprinzip ist ebenfalls turmbasiert. Spiegel bündeln die Sonnenstrahlen auf einen Empfänger, der sich in 50 Metern Höhe befindet. Dort wird Dampf mit einer Temperatur von über 600 °C erzeugt, der eine traditionelle Turbine mit daran angeschlossenem Stromgenerator antreibt. Es ist unbestreitbar erwiesen, dass Kraftwerke mit einer Leistung von 10–20 MW nach diesem Prinzip arbeiten können und noch viel mehr, wenn gleichartige Module durch Zusammenstecken gruppiert werden.

Ein Kraftwerk der etwas anderen Art in Alqueria im Süden Spaniens. Der Unterschied besteht darin, dass die auf der Turmspitze konzentrierte Sonnenwärme den Natriumkreislauf in Gang setzt, der das Wasser zu Dampf erhitzt. Diese Option hat eine Reihe von Vorteilen. Der Natrium-Wärmespeicher sorgt nicht nur für den Dauerbetrieb des Kraftwerks, sondern ermöglicht es, überschüssige Energie für den Betrieb bei Bewölkung und Nacht teilweise zu speichern. Die Kapazität des spanischen Senders beträgt nur 0,5 MW. Aber vom Prinzip her können viel größere gebaut werden - bis zu 300 MW. Bei solchen Anlagen ist die Konzentration der Sonnenenergie so hoch, dass der Wirkungsgrad des Dampfturbinenprozesses hier nicht schlechter ist als in traditionellen thermischen Kraftwerken.

Die attraktivste Idee zur Umwandlung von Sonnenenergie ist laut Experten die Nutzung des photoelektrischen Effekts in Halbleitern.

Aber zum Beispiel ein Solarkraftwerk in Äquatornähe mit einer Tagesleistung von 500 MW 10 % würden eine effektive Fläche von ca. 500.000 m 2 benötigen. Es ist klar, dass eine so große Anzahl von Solarhalbleiterzellen dies kann. sich nur auszahlen, wenn ihre Herstellung wirklich günstig ist. Der Wirkungsgrad von Solarkraftwerken in anderen Erdzonen wäre aufgrund instabiler atmosphärischer Bedingungen, der relativ schwachen Intensität der Sonneneinstrahlung, die hier auch an sonnigen Tagen stärker von der Atmosphäre absorbiert wird, sowie Schwankungen aufgrund der Wechsel von Tag und Nacht.

Dennoch finden Photovoltaik-Solarzellen bereits heute ihre spezifische Anwendung. Sie erwiesen sich als praktisch unersetzliche Stromquellen in Raketen, Satelliten und automatischen interplanetaren Stationen sowie auf der Erde - hauptsächlich zur Stromversorgung von Telefonnetzen in nicht elektrifizierten Regionen oder für kleine Stromverbraucher (Funkgeräte, elektrische Rasierer und Feuerzeuge usw.). ) ... Halbleitersolarzellen wurden erstmals auf dem dritten sowjetischen künstlichen Erdsatelliten installiert (der am 15. Mai 1958 in die Umlaufbahn gebracht wurde).

Die Arbeiten sind im Gange, die Auswertungen sind im Gange. Bisher sind sie allerdings nicht für Solarkraftwerke: Noch heute gehören diese Bauwerke zu den aufwendigsten und teuersten technischen Verfahren zur Nutzung der Sonnenenergie. Wir brauchen neue Möglichkeiten, neue Ideen. An ihnen mangelt es nicht. Die Umsetzung ist schlimmer.

Atomenergie.

Bei der Untersuchung des Zerfalls von Atomkernen stellte sich heraus, dass jeder Kern weniger wiegt als die Summe der Massen seiner Protonen und Neutronen. Dies liegt daran, dass bei der Vereinigung von Protonen und Neutronen zu einem Kern viel Energie freigesetzt wird. Die Abnahme der Kernmasse pro 1 g entspricht der Menge an thermischer Energie, die durch die Verbrennung von 300 Waggons Kohle gewonnen würde. Es überrascht daher nicht, dass die Forscher ihr Bestes taten, um den Schlüssel zu finden, der den Atomkern "öffnen" und die darin verborgene enorme Energie freisetzen würde.

Diese Aufgabe schien zunächst unüberwindbar. Nicht umsonst wählten Wissenschaftler das Neutron als Werkzeug. Dieses Teilchen ist elektrisch neutral und unterliegt keinen elektrischen Abstoßungskräften. Daher kann ein Neutron leicht in einen Atomkern eindringen. Kerne einzelner Elemente wurden mit Neutronen beschossen. Als die Wende zum Uran kam, stellte sich heraus, dass sich dieses schwere Element anders verhält als die anderen. Übrigens, es sollte daran erinnert werden, dass natürlich vorkommendes Uran drei Isotope enthält: Uran-238 (238 U), Uran-235 (235 U) und Uran-234 (234 U), und die Zahl bedeutet die Massenzahl.

Der Atomkern von Uran-235 erwies sich als viel weniger stabil als die Kerne anderer Elemente und Isotope. Unter der Einwirkung eines Neutrons kommt es zur Spaltung (Spaltung) von Uran, sein Kern zerfällt in zwei ungefähr identische Fragmente, zum Beispiel in die Kerne von Krypton und Barium. Diese Fragmente werden mit großer Geschwindigkeit in verschiedene Richtungen zerstreut.

Die Hauptsache bei diesem Vorgang ist jedoch, dass beim Zerfall eines Urankerns zwei oder drei neue freie Neutronen entstehen. Der Grund dafür ist, dass der schwere Urankern mehr Neutronen enthält, als zur Bildung zweier kleinerer Atomkerne benötigt werden. Es gibt zu viel "Baumaterial", und der Atomkern muss es loswerden.

Jedes der neuen Neutronen kann tun, was das erste tat, als es einen Kern spaltete. In der Tat eine lohnende Rechnung: Statt eines Neutrons erhalten wir zwei oder drei mit der gleichen Fähigkeit, die nächsten zwei oder drei Kerne von Uran-235 zu spalten. Und so geht es weiter: Es kommt zu einer Kettenreaktion, die, wenn sie nicht kontrolliert wird, Lawinencharakter erhält und mit einer mächtigen Explosion endet - der Explosion einer Atombombe. Nachdem die Menschen gelernt hatten, diesen Prozess zu regulieren, konnten sie praktisch kontinuierlich Energie aus den Atomkernen des Urans beziehen. Dieser Prozess wird in Kernreaktoren kontrolliert.

Ein Kernreaktor ist ein Gerät, in dem eine kontrollierte Kettenreaktion stattfindet. In diesem Fall dient der Zerfall von Atomkernen als kontrollierte Wärme- und Neutronenquelle.

Das erste Projekt eines Kernreaktors wurde 1939 von dem französischen Wissenschaftler Frederic Joliot-Curie entwickelt. Doch bald wurde Frankreich von den Nazis besetzt, und das Projekt wurde nicht umgesetzt.

Die Kettenreaktion der Uranspaltung wurde erstmals 1942 in den USA in einem Reaktor durchgeführt, den eine Forschergruppe um den italienischen Wissenschaftler Enrico Fermi auf dem Gelände des Stadions der University of Chicago gebaut hatte. Dieser Reaktor hatte Abmessungen von 6 x 6 x 6,7 m und eine Leistung von 20 kW; es funktionierte ohne externe kühlung.

Der erste Kernreaktor in der UdSSR (und in Europa) wurde unter der Leitung von Acad gebaut. I. V. Kurchatov und im Jahr 1946 gestartet.

Die Atomenergie entwickelt sich heute in einem noch nie dagewesenen Tempo. Seit dreißig Jahren ist die Gesamtkapazität der Kernkraftwerke von 5 Tausend auf 23 Millionen Kilowatt gewachsen! Einige Wissenschaftler argumentieren, dass im 21. Jahrhundert etwa die Hälfte des gesamten Stroms der Welt durch Kernkraftwerke erzeugt wird.

Im Prinzip ist ein Kernkraftwerk ganz einfach aufgebaut - darin wird wie in einem herkömmlichen Kessel Wasser zu Dampf. Verwenden Sie dazu die Energie, die bei der Kettenreaktion des Zerfalls von Uranatomen oder anderen Kernbrennstoffen freigesetzt wird. In einem Atomkraftwerk gibt es keinen riesigen Dampfkessel, der aus Tausenden von Kilometern Stahlrohren besteht, durch die Wasser unter enormem Druck zirkuliert und zu Dampf wird. Dieser Koloss wurde durch einen relativ kleinen Kernreaktor ersetzt.

Thermische Kernreaktoren unterscheiden sich hauptsächlich in zweierlei Hinsicht: Welche Stoffe dienen als Neutronenmoderator und welche Stoffe dienen als Kühlmittel, mit dem Wärme aus dem Reaktorkern abgeführt wird. Am weitesten verbreitet sind derzeit Druckwasserreaktoren, in denen gewöhnliches Wasser sowohl als Neutronenmoderator als auch als Kühlmittel dient, Uran-Graphit-Reaktoren (Moderator - Graphit, Kühlmittel - gewöhnliches Wasser), Gas-Graphit-Reaktoren (Moderator - Graphit, Kühlmittel - Gas , oft Kohlendioxid), Schwerwasserreaktoren (Moderator - Schwerwasser, Kühlmittel - entweder Schwer- oder Normalwasser).

Nein Reis. 9 ein schematisches Diagramm eines Druckwasserreaktors wird vorgestellt. Der Reaktorkern ist ein dickwandiger Behälter mit Wasser und getauchten Brennelementen (Brennstäben). Die von den Brennstäben erzeugte Wärme wird von Wasser aufgenommen, dessen Temperatur stark ansteigt.

Die Konstrukteure haben die Leistung solcher Reaktoren auf eine Million Kilowatt gebracht. In den Kernkraftwerken Zaporizhzhya, Balakovskaya und anderen Kernkraftwerken sind mächtige Kraftwerke installiert. Bald werden Reaktoren dieser Bauart anscheinend die Macht und den Rekordhalter einholen - eineinhalb Millionen aus dem Kernkraftwerk Ignalina.

Trotzdem wird die Zukunft der Kernkraft anscheinend beim dritten Reaktortyp bleiben, dessen Funktionsprinzip und Konstruktion von Wissenschaftlern vorgeschlagen wurden - schnelle Neutronenreaktoren. Sie werden auch Brutreaktoren genannt. Herkömmliche Reaktoren verwenden langsame Neutronen, die eine Kettenreaktion in einem eher seltenen Isotop, Uran-235, auslösen, das in natürlichem Uran nur etwa ein Prozent ausmacht. Aus diesem Grund ist es notwendig, riesige Fabriken zu bauen, die buchstäblich Uranatome durchsieben und aus ihnen Atome von nur einer Art von Uran-235 auswählen. Der Rest des Urans kann in konventionellen Reaktoren nicht verwendet werden. Es stellt sich die Frage: Wird dieses seltene Isotop des Urans auf Dauer ausreichen oder steht die Menschheit wieder vor dem Problem der Energieknappheit?

Vor mehr als dreißig Jahren wurde dieses Problem den Labormitarbeitern des Instituts für Physik und Energietechnik gestellt. Das hat sich erledigt. Der Leiter des Labors, Alexander Iljitsch Leipunsky, schlug den Entwurf eines schnellen Neutronenreaktors vor. Die erste derartige Anlage wurde 1955 gebaut. Die Vorteile schneller Reaktoren liegen auf der Hand. Alle Reserven an natürlichem Uran und Thorium können in ihnen zur Energiegewinnung genutzt werden, und sie sind riesig – allein im Weltmeer sind mehr als vier Milliarden Tonnen Uran gelöst.

Es besteht kein Zweifel, dass die Kernenergie einen festen Platz in der Energiebilanz der Menschheit eingenommen hat. Es wird sich sicherlich in Zukunft entwickeln, ohne sich zu verweigern, die Energie zu liefern, die die Menschen so dringend brauchen. Allerdings sind zusätzliche Maßnahmen erforderlich, um die Zuverlässigkeit der Kernkraftwerke und ihren störungsfreien Betrieb zu gewährleisten, und Wissenschaftler und Ingenieure werden in der Lage sein, die erforderlichen Lösungen zu finden.

Wasserstoffenergie

Viele Experten äußern sich besorgt über den immer stärker werdenden Trend zur kontinuierlichen Elektrifizierung von Wirtschaft und Wirtschaft: Immer mehr chemische Brennstoffe werden in thermischen Kraftwerken verbrannt, Hunderte neue Kernkraftwerke sowie entstehende Solar-, Wind- und Geothermie Kraftwerke, in immer größerem Umfang (und letztlich ausschließlich) zur Erzeugung elektrischer Energie eingesetzt werden. Wissenschaftler sind daher damit beschäftigt, nach grundlegend neuen Energiesystemen zu suchen.

Effizienz d. Wärmekraftwerke sind relativ niedrig, obwohl die Designer hart daran arbeiten, sie zu erhöhen. In modernen Kraftwerken mit fossilen Brennstoffen sind es etwa 40% und in Kernkraftwerken - 33%. Dabei geht ein Großteil der Energie mit Abwärme verloren (zum Beispiel zusammen mit Warmwasser aus Kühlsystemen), was zu einer sogenannten thermischen Belastung der Umwelt führt. Daraus folgt, dass thermische Kraftwerke dort gebaut werden sollten, wo genügend Kühlwasser vorhanden ist oder in windoffenen Gebieten, wo die Luftkühlung das Mikroklima nicht negativ beeinflusst. Hinzu kommen Sicherheits- und Hygieneaspekte. Zukünftige große Kernkraftwerke sollten daher möglichst weit entfernt von dicht besiedelten Gebieten stehen. Dadurch werden den Verbrauchern jedoch die Stromquellen entzogen, was das Problem der Stromübertragung stark verkompliziert.

Die Übertragung von Strom per Kabel ist sehr teuer: Sie macht etwa ein Drittel der Energiekosten für den Verbraucher aus. Um die Kosten zu senken, werden Stromleitungen mit immer höheren Spannungen gebaut – bald werden es 1500 kV erreichen. Hochspannungsfreileitungen erfordern jedoch die Entfremdung einer großen Landfläche, außerdem sind sie anfällig für sehr starke Winde und andere meteorologische Faktoren. Und erdverlegte Kabeltrassen kosten das 10- bis 20-fache und werden nur in Ausnahmefällen verlegt (zB wenn es aus Gründen der Architektur oder Zuverlässigkeit bedingt ist).

Das gravierendste Problem ist die Akkumulation und Speicherung von Strom, da Kraftwerke bei konstanter Leistung und Volllast am wirtschaftlichsten arbeiten. Da sich der Strombedarf im Tages-, Wochen- und Jahresverlauf ändert, muss die Leistung der Kraftwerke daran angepasst werden. Pumpspeicherkraftwerke bieten derzeit die einzige Möglichkeit, große Strommengen für die zukünftige Nutzung zu speichern, sind aber wiederum mit vielen Problemen verbunden.

All diese Probleme der modernen Energieversorgung könnten – nach Meinung vieler Experten – durch den Einsatz von Wasserstoff als Kraftstoff und die Schaffung der sogenannten Wasserstoff-Energiewirtschaft gelöst werden.

Wasserstoff, das einfachste und leichteste aller chemischen Elemente, kann als idealer Brennstoff angesehen werden. Es ist da, wo es Wasser gibt. Bei der Verbrennung von Wasserstoff entsteht Wasser, das wieder in Wasserstoff und Sauerstoff zerlegt werden kann, und dieser Prozess verursacht keine Umweltbelastung. Eine Wasserstoffflamme gibt keine Produkte in die Atmosphäre ab, die unweigerlich mit der Verbrennung anderer Brennstoffe einhergehen: Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Schwefeldioxid, Kohlenwasserstoffe, Asche, organische Peroxide usw. Wasserstoff hat einen sehr hohen Heizwert: wenn 1 g Wasserstoff wird verbrannt, 120 J Wärmeenergie und beim Verbrennen von 1 g Benzin nur 47 J.

Wasserstoff kann wie Erdgas über Pipelines transportiert und verteilt werden. Der Transport von Brennstoffen in Pipelines ist die billigste Art der Energieübertragung über große Entfernungen. Außerdem werden Rohrleitungen unterirdisch verlegt, was die Landschaft nicht stört. Gaspipelines beanspruchen weniger Landfläche als Freileitungen. Die Übertragung von Energie in Form von Wasserstoffgas über eine 750-mm-Pipeline über eine Entfernung von mehr als 80 km wird billiger sein als die Übertragung der gleichen Energiemenge in Form von Wechselstrom durch ein Erdkabel. Bei Entfernungen von mehr als 450 km ist der Transport von Wasserstoff über Pipelines günstiger als eine Gleichstrom-Freileitung mit einer Spannung von 40 kV und bei einer Entfernung von mehr als 900 km billiger als eine Wechselstrom-Freileitung mit a Spannung von 500 kV.

Wasserstoff ist ein synthetischer Kraftstoff. Es kann aus Kohle, Öl, Erdgas oder durch die Zersetzung von Wasser gewonnen werden. Es wird geschätzt, dass heute weltweit etwa 20 Millionen Tonnen Wasserstoff pro Jahr produziert und verbraucht werden. Die Hälfte dieser Menge wird für die Produktion von Ammoniak und Düngemitteln ausgegeben, der Rest für die Entfernung von Schwefel aus gasförmigen Brennstoffen, in der Metallurgie, für die Hydrierung von Kohle und anderen Brennstoffen. In der modernen Wirtschaft bleibt Wasserstoff eher ein chemischer als ein Energierohstoff.

Moderne und vielversprechende Methoden der Wasserstofferzeugung

Heute wird Wasserstoff hauptsächlich (ca. 80%) aus Erdöl hergestellt. Für den Energiesektor ist dies jedoch unwirtschaftlich, denn die aus solchem ​​Wasserstoff gewonnene Energie kostet 3,5-mal mehr als die Energie aus der Verbrennung von Benzin. Darüber hinaus steigen die Kosten für solchen Wasserstoff ständig, wenn der Ölpreis steigt.

Durch Elektrolyse wird eine kleine Menge Wasserstoff erzeugt. Die Gewinnung von Wasserstoff durch Elektrolyse von Wasser ist zwar teurer als die Gewinnung aus Erdöl, wird aber mit der Entwicklung der Atomkraft weiter ausgebaut und billiger werden. Wasserelektrolysestationen können sich in der Nähe von Kernkraftwerken befinden, wo die gesamte vom Kraftwerk erzeugte Energie verwendet wird, um Wasser zu Wasserstoff zu zersetzen. Der Preis für elektrolytischen Wasserstoff wird zwar höher bleiben als der Preis für elektrischen Strom, aber die Kosten für den Transport und die Verteilung von Wasserstoff sind so niedrig, dass der Endpreis für den Verbraucher im Vergleich zum Strompreis durchaus akzeptabel sein wird.

Heute arbeiten Forscher intensiv daran, die Kosten technologischer Prozesse zur großtechnischen Herstellung von Wasserstoff durch effizientere Zersetzung von Wasser, durch Hochtemperaturelektrolyse von Wasserdampf, durch Verwendung von Katalysatoren, semipermeablen Membranen usw.

Große Aufmerksamkeit wird der thermolytischen Methode geschenkt, die (in Zukunft) in der Zersetzung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff bei einer Temperatur von 2500 ° C besteht. Aber Ingenieure haben eine solche Temperaturgrenze in großen technologischen Einheiten noch nicht gemeistert, einschließlich solcher, die mit Atomenergie arbeiten (in Hochtemperaturreaktoren verlassen sie sich immer noch nur auf eine Temperatur von etwa 1000° C). Daher streben die Forscher an, mehrstufig ablaufende Verfahren zu entwickeln, die die Produktion von Wasserstoff in Temperaturbereichen unter 1000°C ermöglichen.

1969 wurde bei der italienischen Niederlassung von "Euratom" eine Anlage zur thermolytischen Wasserstofferzeugung mit einem Wirkungsgrad in Betrieb genommen. 55% bei einer Temperatur von 730°C. In diesem Fall wurden Calciumbromid, Wasser und Quecksilber verwendet. Das Wasser in der Anlage zerfällt in Wasserstoff und Sauerstoff und der Rest der Reagenzien wird in wiederholten Zyklen umgewälzt. Andere - die entworfenen Installationen funktionierten - bei Temperaturen von 700-800 ° C. Es wird angenommen, dass Hochtemperaturreaktoren die Effizienz verbessern. solche Prozesse bis zu 85 %. Wir können heute nicht genau vorhersagen, wie viel Wasserstoff kosten wird. Bedenkt man jedoch, dass die Preise aller modernen Energieträger tendenziell steigen, ist davon auszugehen, dass Energie in Form von Wasserstoff langfristig günstiger sein wird als in Form von Erdgas und ggf Form von elektrischem Strom.

Verwendung von Wasserstoff

Wenn Wasserstoff ein so erschwinglicher Kraftstoff wird wie heute Erdgas, wird er ihn überall ersetzen können. Der Wasserstoff kann in Küchenherden, Wasserkochern und Heizöfen mit Brennern verbrannt werden, die sich kaum oder gar nicht von modernen Brennern zur Verbrennung von Erdgas unterscheiden.

Wie bereits erwähnt, bleiben bei der Verbrennung von Wasserstoff keine schädlichen Verbrennungsprodukte zurück. Daher sind Systeme zur Entfernung dieser Produkte für mit Wasserstoff betriebene Heizgeräte nicht erforderlich.Außerdem kann der bei der Verbrennung entstehende Wasserdampf als nützliches Produkt angesehen werden - er befeuchtet die Luft (wie Sie wissen, in modernen Wohnungen mit Zentralheizung) Heizung, die Luft ist zu trocken). Und das Fehlen von Schornsteinen hilft nicht nur, Baukosten zu sparen, sondern erhöht auch die Effizienz der Heizung um 30%.

Wasserstoff kann auch in vielen Industrien als chemischer Rohstoff dienen, zum Beispiel bei der Herstellung von Düngemitteln und Nahrungsmitteln, in der Metallurgie und Petrochemie. Es kann auch zur Stromerzeugung in lokalen Wärmekraftwerken verwendet werden.

Fazit.

Die Rolle der Energie bei der Erhaltung und Weiterentwicklung der Zivilisation ist unbestreitbar. In der modernen Gesellschaft ist es schwierig, auch nur einen Bereich menschlicher Aktivität zu finden, der nicht – direkt oder indirekt – mehr Energie erfordern würde, als die Muskeln eines Menschen bereitstellen können.

Der Energieverbrauch ist ein wichtiger Indikator für den Lebensstandard. Damals brauchte ein Mensch etwa 8 MJ Energie pro Tag, wenn er Essen bekam, Waldfrüchte sammelte und Tiere jagte. Nach der Beherrschung des Feuers stieg dieser Wert auf 16 MJ: In einer primitiven landwirtschaftlichen Gesellschaft waren es 50 MJ und in einer stärker entwickelten - 100 MJ.

Während der Existenz unserer Zivilisation hat es oft einen Wechsel von traditionellen Energiequellen zu neuen, fortschrittlicheren gegeben. Und nicht, weil die alte Quelle erschöpft war.

Die Sonne hat immer geschienen und einen Menschen gewärmt: und dennoch begannen die Menschen, sobald sie das Feuer gezähmt hatten, Holz zu verbrennen. Dann wich Holz Kohle. Holzvorräte schienen grenzenlos, aber Dampfmaschinen benötigten mehr kalorienreiches "Futter".

Aber das war nur eine Bühne. Kohle gibt seine Führungsrolle auf dem Energieölmarkt bald wieder ab.

Und jetzt eine neue Runde in unseren Tagen, die führenden Kraftstoffe sind immer noch Öl und Gas. Aber für jeden neuen Kubikmeter Gas oder Tonne Öl muss man immer weiter nach Norden oder Osten gehen, um sich immer tiefer in die Erde einzugraben. Kein Wunder, dass uns Öl und Gas von Jahr zu Jahr mehr kosten.

Ersatz? Wir brauchen einen neuen Energieführer. Sie werden zweifellos nukleare Quellen sein.

Die Uranreserven scheinen, wenn wir sie mit Kohlereserven vergleichen, nicht so groß zu sein. Andererseits enthält es pro Gewichtseinheit millionenfach mehr Energie als Kohle.

Und das Ergebnis ist folgendes: Bei der Stromerzeugung in einem Kernkraftwerk muss hunderttausendmal weniger Geld und Arbeit aufgewendet werden als bei der Energiegewinnung aus Kohle. Und Kernbrennstoff ersetzt Öl und Kohle ... Das war schon immer so: Die nächste Energiequelle war auch stärker. Das war sozusagen eine "militante" Energielinie.

Auf der Suche nach einem Übermaß an Energie tauchte ein Mensch immer tiefer in die spontane Welt der Naturphänomene ein und dachte bis zu einer gewissen Zeit nicht wirklich über die Folgen seines Tuns und Handelns nach.

Aber die Zeiten haben sich geändert. Jetzt, am Ende des 20. Jahrhunderts, beginnt eine neue, bedeutende Stufe der irdischen Energie. Die "sparende" Energie erschien. So gebaut, dass eine Person den Ast, auf dem sie sitzt, nicht abhackt. Er kümmerte sich um den Schutz der bereits stark geschädigten Biosphäre.

Zweifellos werden in Zukunft parallel zur Linie der intensiven Entwicklung des Energiesektors breite Bürgerrechte und eine umfassende Linie erhalten: Verteilte Energiequellen sind nicht zu mächtig, aber mit hoher Effizienz, umweltfreundlich, einfach zu nutzen.

Ein markantes Beispiel dafür ist der rasante Start der elektrochemischen Energie, die später offenbar durch Sonnenenergie ergänzt werden soll. Energie sammelt sich sehr schnell an, nimmt auf, absorbiert die neuesten Ideen, Erfindungen und wissenschaftlichen Errungenschaften. Das ist verständlich: Energie ist buchstäblich mit allem verbunden, und alles wird von Energie angezogen, hängt davon ab.

Daher Energiechemie, Wasserstoffenergie, Weltraumkraftwerke, in Antimaterie eingeschlossene Energie, Quarks, „Schwarze Löcher“, Vakuum – das sind nur die hellsten Meilensteine, Striche, einzelne Zeilen des Szenarios, das vor unseren Augen geschrieben wird und das kann Morgen Energie genannt werden.

Energielabyrinthe. Geheimnisvolle Passagen, schmale, verwinkelte Pfade. Voller Rätsel, Hindernisse, unerwarteter Einsichten, Trauer- und Niederlagenschreie, Freudenklicks und Siege. Dorniger, unruhiger, indirekter Energiepfad der Menschheit. Aber wir glauben, dass wir auf dem Weg in die Ära des Energieüberflusses sind und dass alle Hindernisse, Hindernisse und Schwierigkeiten überwunden werden.

Die Geschichte über Energie kann endlos sein, es gibt unzählige alternative Nutzungsformen, vorausgesetzt, wir müssen dafür effiziente und wirtschaftliche Methoden entwickeln. Es ist nicht so wichtig, was Ihre Meinung über die Bedürfnisse des Energiesektors, über Energiequellen, deren Qualität und Kosten ist. Für uns anscheinend. man sollte nur dem zustimmen, was der gelehrte Weise, dessen Name unbekannt blieb: "Es gibt keine einfachen Lösungen, es gibt nur eine vernünftige Wahl."

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Menschen verwenden verschiedene Arten von Energie für alles, von ihren eigenen Bewegungen bis hin zum Senden von Astronauten ins All.

Es gibt zwei Arten von Energie:

• Engagement (Potenzial)
• tatsächliche Arbeit (kinetisch)

Lieferbar in verschiedenen Formen:

• Hitze (Hitze)
• Licht (strahlend)
• Bewegung (kinetisch)
• elektrisch
• chemisch
• Atomkraft
• Gravitation

Zum Beispiel enthält die Nahrung, die eine Person zu sich nimmt, Chemikalien, und der menschliche Körper speichert sie, bis er sie während der Arbeit oder im Leben als Kinetik verbraucht.

Energieklassifizierung

Die Menschen verbrauchen verschiedene Arten von Ressourcen: Strom in ihren Häusern, erzeugt durch das Verbrennen von Kohle, nukleare Reaktionen oder Wasserkraftwerke am Fluss. Daher werden Kohle, Kernenergie und Wasserkraft als Quelle bezeichnet. Wenn Menschen den Kraftstofftank mit Benzin füllen, kann die Quelle Öl sein oder sogar Getreide anbauen und verarbeiten.

Energiequellen werden in zwei Gruppen eingeteilt:

• Verlängerbar
• Nicht erneuerbar

Erneuerbare und nicht-erneuerbare Quellen können als primäre Quellen für Vorteile wie Wärme oder zur Erzeugung von sekundären Energieträgern wie Strom verwendet werden.

Wenn Menschen Strom in ihren Häusern verbrauchen, wird der Strom wahrscheinlich durch die Verbrennung von Kohle oder Erdgas, einer nuklearen Reaktion oder einem Wasserkraftwerk an einem Fluss oder aus mehreren Quellen erzeugt. Die Menschen verwenden Rohöl (nicht erneuerbar), um ihre Autos zu betanken, aber sie können auch Biokraftstoffe (erneuerbar) wie Ethanol verwenden, das aus verarbeitetem Mais hergestellt wird.

Verlängerbar

Es gibt fünf hauptsächliche erneuerbare Energiequellen:

• Sonnig
• Erdwärme im Inneren der Erde
• Windenergie
• Biomasse aus Pflanzen
• Wasserkraft aus fließendem Wasser

Biomasse, zu der Holz, Biokraftstoffe und Biomasseabfälle gehören, ist die größte erneuerbare Energiequelle und macht etwa die Hälfte aller erneuerbaren Energien und etwa 5 % des Gesamtverbrauchs aus.

Nicht erneuerbar

Die meisten der derzeit verbrauchten Ressourcen stammen aus nicht erneuerbaren Quellen:

• Erdölprodukte
• Kohlenwasserstoff verflüssigtes Gas
• Erdgas
• Kohle
• Atomkraft

Nicht erneuerbare Energien machen etwa 90 % aller eingesetzten Ressourcen aus.

Ändert sich der Kraftstoffverbrauch im Laufe der Zeit

Energiequellen ändern sich im Laufe der Zeit, aber der Wandel vollzieht sich langsam. Kohle wurde beispielsweise früher häufig als Brennstoff zum Heizen von Wohnhäusern und Gewerbegebäuden verwendet, aber der spezifische Einsatz von Kohle für diese Zwecke ist im letzten halben Jahrhundert zurückgegangen.

Obwohl der Anteil erneuerbarer Brennstoffe am gesamten Primärenergieverbrauch noch relativ gering ist, nimmt sein Einsatz in allen Sektoren zu. Zudem hat der Einsatz von Erdgas in der Energiewirtschaft in den letzten Jahren aufgrund niedriger Erdgaspreise zugenommen, während der Einsatz von Kohle in diesem System zurückgegangen ist.

>> Energiequellen

§ 6. Energiequellen

Energiequellen sind erneuerbar und nicht erneuerbar. Diese und andere werden wir im dritten Teil des Tutorials genauer betrachten. Lassen Sie uns sie zunächst allgemein kennenlernen.

Erneuerbaren Energiequellen

Unendlich fließen riesige Mengen Sonnenenergie auf die Erde. Etwa ein Drittel dieser Energie wird von der Erdatmosphäre reflektiert, 0,02% werden von Pflanzen für die Photosynthese verwendet und der Rest dient der Unterstützung vieler natürlicher Prozesse: Erwärmung von Erdkruste, Ozean und Atmosphäre, Bewegung von Luftmassen (Wind), Wellen , Meeresströmungen, Verdunstung und Umlaufwasser.

Diese enorme Energie, die die Erde erreicht, führt jedoch nicht zu einer globalen Erwärmung, denn nachdem sie natürliche Prozesse durchlaufen hat, wird sie in den Weltraum zurückgestrahlt. Im Laufe von Jahrmillionen hat sich die Natur an diese gewaltigen Energieflüsse angepasst und ein universelles thermisches Gleichgewicht erreicht.

Wenn wir erneuerbare Energiequellen nutzen, tun wir dies auf zwei Arten. Sie können Sonnenenergie direkt nutzen, zum Beispiel in Sonnenkollektoren. Sie haben wahrscheinlich schon große Sonnenkollektoren auf unseren bewohnbaren Raumstationen gesehen. In einer Solarzelle wird die Lichtenergie der Sonne in elektrische Energie umgewandelt. In Gegenden mit vielen Sonnentagen im Jahr können Sie Sonnenkollektoren auf dem Dach installieren und die Energie der Sonne für den Haushalt nutzen. Es gibt sogar Projekte für Autos, die mit Energie betrieben werden, die in einem Solarpanel erzeugt wird, das auf dem Dach eines solchen Autos montiert ist.

Reis. 1.1. Energiebilanz der Erde ohne menschliches Eingreifen

Die zweite Möglichkeit besteht darin, die Energie des einen oder anderen natürlichen Prozesses zu nutzen. Wir gehen diesen Weg, indem wir die Energie des Wassers in Wasserkraftwerken, die Energie der Meeresgezeiten in Gezeitenkraftwerken, Windenergie in Windkraftanlagen nutzen.

Reis. 1.2. Energiebilanz der Erde mit erneuerbaren Energiequellen

Bei der Nutzung erneuerbarer Energien stört der steigende Energieverbrauch auf der Erde nicht das thermische Gesamtgleichgewicht und führt nicht zu einer globalen Erwärmung. Wir ändern nicht die Energiemenge, die in die Erde eindringt und die Erde verlässt (Abb. 1.1, 1.2). Der erste Vorteil solcher Energiequellen besteht daher darin, dass sie der Natur nicht schaden.

Erneuerbare Energiequellen ergänzen ihre Energie ständig aus der Sonne, und sie werden Millionen, wenn nicht Milliarden von Jahren halten – solange die Sonne existiert. Dies ist ihr zweiter Vorteil.

Nicht erneuerbare Energiequellen

Im Darm der Erde finden sich viele verschiedene Naturstoffe mit großen Energiereserven. Die wichtigsten davon sind Öl, Kohle, Erdgas, Torf und Uran.

Reis. 1.3. Energiebilanz nicht erneuerbarer Energieträger ohne menschliches Zutun

Auch die in diesen Quellen gespeicherte Energie stammte zunächst hauptsächlich von der Sonne. Dies sind jedoch nicht erneuerbare Quellen. Nicht erneuerbar, weil jedes Jahr nur eine winzige Menge Sonnenenergie in Energie aus nicht erneuerbaren Quellen umgewandelt wird und es dauert Millionen von Jahren, bis diese winzigen Mengen zu großen Kohle-, Öl-, Gas- oder Uranvorkommen heranwachsen. Energie aus nicht erneuerbaren Quellen wird nur auf der Erde gespeichert. Bis die Menschheit begann, nicht erneuerbare Quellen zu nutzen, blieb die darin gespeicherte Energiemenge unverändert (Abb. 1.3).

Sobald die Menschen jedoch begannen, nicht erneuerbare Energiequellen zu nutzen, begann die darin gespeicherte Energiemenge irreversibel zu sinken (Abb. 1.4). Wir verbrauchen nicht erneuerbare Energiequellen um ein Vielfaches schneller als sie erzeugt werden. Daher werden sie früher oder später erschöpft sein. Dies ist ihr erster Fehler.

Reis. 1.4. Energiebilanz nicht erneuerbarer Energieträger bei Nutzung durch den Menschen

Wir müssen uns bemühen, so wenig Energie wie möglich aus nicht erneuerbaren Quellen und so viel wie möglich aus erneuerbaren Quellen zu verbrauchen. Wenn wir Brennholz zum Heizen und Bepflanzen verwenden und statt gefällter Bäume neues anbauen, ist dies zweifellos eine erneuerbare Energiequelle.

Der zweite große Nachteil solcher Energiequellen ist, dass sie der Natur enormen Schaden zufügen. Auf die negativen Folgen der Nutzung nicht erneuerbarer Energieträger gehen wir im dritten Teil dieses Buches detailliert ein. Warum nutzt die Menschheit trotz ihrer Mängel weiterhin nicht erneuerbare Energiequellen? Dafür gibt es mehrere Gründe: wirtschaftliche (der Wunsch nach sofortigem Gewinn), psychologische (Unwillen, die gewohnte Lebensweise zu ändern) und sogar politische (Energie ist Macht). Wir werden dies im nächsten Teil genauer besprechen.

Abschließend präsentieren wir eine Tabelle, die schematisch die Vor- und Nachteile unserer gebräuchlichsten und am weitesten verbreiteten Energieträger zeigt und welche Folgen für die Umwelt deren Nutzung mit sich bringt. Wie Sie sehen, gibt es keine einzige ideale Energiequelle. Es gibt jedoch einen großen Unterschied zwischen den Energiequellen in Bezug auf die Umweltgefahren.

Denke und antworte

1. Was bedeutet der Begriff „erneuerbare Energie“?
2. Was bedeutet der Ausdruck „nicht erneuerbare Energiequelle“? Ist dieser Ausdruck wörtlich zu nehmen?
3. Warum führt die Nutzung nicht erneuerbarer Energiequellen zu einer globalen Erwärmung, während die Nutzung erneuerbarer Energiequellen dies nicht tut?
4. Welche Energiequellen – erneuerbare oder nicht erneuerbare – nutzt die Menschheit derzeit hauptsächlich zur Energieerzeugung?

4-9 Klassen. Lehrbuch für das Gymnasium. SPb. 2008. - 88 Seiten, Abb. I. Lorentzen.

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Wenn es im Zimmer dunkel wird, schalten Sie das Licht ein. Wenn dir kalt ist, schaltest du die Heizung ein. Dabei wird Energie verschwendet. Und woher kommt die Energie, die für jeden von uns so notwendig ist?

Kohle, Öl und Erdgas werden verbrannt, um den Strom aus Ihrer Steckdose zu gewinnen. Aber Sie können Energie auch auf andere Weise gewinnen, zum Beispiel aus Sonne, Wind, Wasser, Biomasse und heißen Quellen.

1. Betrachten Sie die Bilder. Sie zeigen zwei Möglichkeiten der Energiegewinnung. Welche belastet die Umwelt und welche nicht? Schreiben Sie Ihre Antworten unter das Bild und begründen Sie diese.

2. Kennen Sie weitere Möglichkeiten der Strombeschaffung? Erzählen Sie uns davon.

Die Reserven an Kohle, Öl und Erdgas könnten in naher Zukunft erschöpft sein. Das gleiche Problem besteht bei Uran, das von Kernkraftwerken verwendet wird. Diese Energiequellen werden als nicht erneuerbare bezeichnet, weil sie zur Neige gehen können.

Erneuerbare Energien benötigen ungenutzte Quellen wie Sonne, Wind, Wasser, Biomasse und Erdwärme. Wie lange wird die Erde existieren, wie lange wird die Sonne scheinen, wird der Wind wehen und das Wasser fließen?

AUFGABE:

1. Welche dieser Aussagen ist richtig? Betonen.

- wir beziehen den größten Teil des Stroms aus nicht erneuerbaren Ressourcen;

- nicht erneuerbare Ressourcen sind eine unerschöpfliche Stromquelle.

2. Besprechen Sie mit Freunden, was der Person nützt oder schadet

Kohle, Öl und Erdgas.

WISSEN SIE

Bei der Verbrennung von Kohle, Öl und Erdgas entsteht viel Kohlendioxid. Es erwärmt die Erdatmosphäre, erzeugt einen Treibhauseffekt und trägt zum Klimawandel bei.

SOLARENERGIE

Die Sonne ist die größte Energiequelle der Erde. Mit Hilfe einer Solarbatterie können Sie Sonnenenergie in elektrische Energie umwandeln. Dafür werden unterschiedliche Geräte verwendet: von kleinen Sonnenkollektoren, die sich in Ihrem Rechner befinden, bis hin zu riesigen Sonnenkollektoren, die das gesamte Dach eines Hauses einnehmen können. Solarenergie ist überall verfügbar. Diese Energiequelle wird nicht von schädlichen Gasen begleitet und ist umweltfreundlich. Und zwar ist die Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie recht teuer, aber das ist die Zukunft.

WISSEN SIE

16.000 Quadratmeter haben deutsche Wissenschaftler errechnet. km² solarthermische Kraftwerke in Nordafrika, die durch Hochspannungsleitungen mit Europa verbunden sind, können genug Strom erzeugen, um ganz Europa zu versorgen. Und der Bau von Solarkraftwerken auf 1\% der Fläche aller Wüsten (eine Fläche gleich der Fläche Österreichs) kann den Energiebedarf der Welt decken.

Solarkraftwerke sind ein besonderer Ort, an dem aus der Energie der Sonne viel elektrischer Strom erzeugt wird. Mit Hilfe eines Spiegels werden hier die Sonnenstrahlen fokussiert, was die Flüssigkeit in einem speziellen Boiler auf bis zu 400°C erhitzt. Flüssigkeit in speziellen Wärmetauschern wird zu Dampf, und der Dampf wiederum dreht eine Turbine, die mit einem Generator verbunden ist, der elektrischen Strom erzeugt.

1. Lesen Sie den Text und schreiben Sie auf, wie Solarenergie einem Menschen nützt. Denken Sie darüber nach, was es schadet, und schreiben Sie es in die Säulen daneben.

2. In welchem ​​Winkel sollten Sonnenkollektoren stehen, um die optimale Menge an Sonnenlicht zu erhalten?

ERFAHRUNG Nr. 1.

Hände können nicht nur mit Fäustlingen, sondern auch in der Sonne gewärmt werden. Wie macht man die Hitze stärker? LASSEN SIE UNS ERFAHREN. WAS WIR BRAUCHEN:

Karton, Folie, Kleber, Schere, Zirkel, Lineal und Bleistift.

WAS MÜSSEN WIR MACHEN:

1. Zeichnen Sie auf Papier mit einem Zirkel einen 12 cm großen Kreis und kleben Sie den Kreis auf Alufolie.

2. Falten Sie den Kreis in zwei Hälften und machen Sie ein Loch in der Mitte, damit Sie Ihren Zeigefinger einführen können.

3. Schneiden Sie den Kreis in zwei Hälften, falten Sie eine Seite über die andere und kleben Sie sie zusammen. Die Seite mit der Folie sollte innen liegen.

4. Legen Sie nun den Kreis auf Ihren Zeigefinger und halten Sie ihn in die Sonne.

SeiVORSICHTIG! DU KANNST BRENNEN!

Kraft des Windes

Der Mensch hat den Wind längst gezähmt. Bei gutem Wind erreichten Seeschiffe ihren Bestimmungsort auf der Erde. Windenergie wurde in Windmühlen zur Holzverarbeitung, als Mühlenwerk, als Pumpe zum Pumpen von Wasser und Öl genutzt. Jetzt ist die Zeit für Windparks. Aus Windenergie wird elektrischer Strom erzeugt. Dabei entstehen weder Kohlendioxid noch andere Schadstoffe. Windkraft ist eine umweltfreundliche Energiequelle.

Es gibt Leute, die gegen Windparks sind. Tierschutzorganisationen sind besorgt, dass die riesigen Flügel von Windmühlen Vögeln schaden könnten. Die Bevölkerung, die in der Nähe der Windparks lebt, beschwert sich über die Blendung und den Lärm, den das Windrad erzeugt. Experten gehen davon aus, dass die Vorteile der Windenergie ihren Schaden überwiegen.

Strom aus Stroh und Schutt? Klingt komisch, ist es aber! In einem großen, hermetisch abgeschlossenen Tank, Bioreaktor genannt, werden tierische Abfälle und pflanzliche Restbiomasse vermischt. Bakterien beginnen, diese Mischung abzubauen. Dabei entsteht Biogas. Es kann verbrannt werden, um Strom oder Energie für Auto-Biodiesel zu erzeugen. Der Rest aus dem Bioreaktor wird als Dünger für die Felder verwendet. Der Vorteil von Biokraftstoffen gegenüber anderen Typen besteht darin, dass sie vollständig biologisch abbaubar und damit nicht umweltschädlich sind.

Wälder sind eine der Quellen für Biomasse. Bei der Verarbeitung von 3-4 ml Tonnen Holz fallen Abfälle an, deren Energieäquivalent 1,1-1,2 ml Tonnen Öl sind.

Diese Erfahrung zeigt, wie Bakterien die Biomasse in der Flasche zu Gas abbauen.

200 g zerkleinerte Küchenabfälle (z. B. Kartoffelschalen, Gemüsereste, Salatblätter usw.);

5 Esslöffel Erde und etwas warmes Wasser;

Ein Teelöffel Zucker;

Plastikflasche und Ballon.

1. Geben Sie zerkleinerten Schmutz und Erde in die Flasche. Alles gut vermischen.

2. Fügen Sie so viel warmes Wasser hinzu, dass die Flasche halb voll ist, und fügen Sie dann Zucker hinzu.

3. Platzieren Sie einen Ballon auf der Flasche, damit keine Luft aus dem Behälter entweicht.

4. Stellen Sie die Flasche an einen warmen, dunklen Ort und warten Sie drei Tage. Der Ballon sollte sich aufblasen.

Sollte dies nicht der Fall sein, dann lassen Sie sie noch zwei Tage allein! Erklären Sie, was los ist?

Auch Biogas kann aus Bäumen und deren Abfällen gewonnen werden.

Streichhölzer; Fingerhut aus Metall;

Aluminiumfolie; farbiger Draht; Pinzette, Nadel, Kerze.

1. Legen Sie 2-3 Streichhölzer in einen Fingerhut (Streichhölzer sollten ohne Schwefel sein). Den Fingerhut fest mit Folie abdecken und mit Draht befestigen. ‘

2. Halten Sie den Fingerhut 1-2 Minuten lang über die Kerze.

3. Legen Sie den Fingerhut auf die Oberfläche (Vorsicht - er ist heiß), verwenden Sie eine Nadel, um ein kleines Loch in die Folie zu bohren.

Unter unseren Füßen befindet sich eine starke Wärmequelle, die wir auf der Erdoberfläche nicht spüren. Aber wenn man tief in die Erde bohrt, dann steigt die Temperatur. Diese Hitze ist seit der Entstehung des Planeten in den Eingeweiden vorhanden. Der Ausbruch von Vulkanen zeigt deutlich die enorme Temperatur im Erdinneren. Wissenschaftler schätzen die Temperatur des Erdkerns auf tausend Grad Celsius. Es nimmt allmählich vom heißen inneren Kern zur Erdoberfläche ab.

Island wird das "Land der Gletscher" genannt, das die hydrothermale Energie seines Darms effektiv nutzt. Hier sind mehr als 700 Thermalquellen bekannt, die an die Erdoberfläche gelangen. Ungefähr 60 % der Bevölkerung nutzen geothermisches Wasser, um ihre Häuser zu heizen.

Wasser ist sehr mächtig. Je schneller das Wasser fließt, desto stärker ist seine Kraft und desto mehr Energie kann ein Mensch daraus gewinnen.

Wasserkraftanlagen werden hauptsächlich an großen flachen Flüssen, manchmal aber auch an kleinen Gebirgsflüssen installiert. Die gebauten Dämme blockieren den Wasserfluss. Das Wasser steigt und es entsteht ein Stausee. Von dort fließt Wasser durch Rohre zu den Turbinen, die wiederum mit dem Generator verbunden sind, der Strom erzeugt.

Das Wasserkraftwerk ist ein etabliertes Beispiel für die Energieerzeugung, die nicht

Verschmutzt die Luft. Aber es gibt immer noch eine schädliche Wirkung auf das Ökosystem. Das sind die Felder

Haine. Der Betrieb von Wasserkraftwerken erfordert die Flutung von erheblichen

Bereiche mit fruchtbarem Boden. Fisch leidet stark unter Wasserkraftwerken. Sie kommt nicht durch

Durch Dämme zu ihren üblichen Laichplätzen. Viele Fische und Plankton sterben

in den Turbinenschaufeln.

Durch den Bau einer Kaskade von Stauseen am Dnjepr wurden über 6.000 Siedlungen überflutet und zerstört, über 3 Millionen Menschen wurden umgesiedelt.

Hat sowohl positive als auch negative Seiten

1. Nutzung der Wasserkraft Füllen Sie die Tabelle aus.

2. Zeichnen Sie ein Poster, das beschreibt, wie eine Person die Energie des Wassers 100 Jahre lang genutzt hat.

Dass die heute von der Menschheit genutzten Ressourcen endlich sind, ist für niemanden ein Geheimnis, zudem kann ihre weitere Gewinnung und Nutzung nicht nur zu einer Energie-, sondern auch zu einer Umweltkatastrophe führen. Die traditionell von der Menschheit genutzten Ressourcen - Kohle, Gas und Öl - werden nach mehreren Jahrzehnten zur Neige gehen und Maßnahmen müssen jetzt, in unserer Zeit, ergriffen werden. Natürlich kann man hoffen, dass wir wieder einige reiche Lagerstätten finden, so wie es in der ersten Hälfte des letzten Jahrhunderts war, aber Wissenschaftler sind sich sicher, dass es so große Lagerstätten nicht mehr gibt. Aber auf jeden Fall wird auch die Entdeckung neuer Vorkommen das Unvermeidliche nur hinauszögern, es ist notwendig, Wege zur Erzeugung alternativer Energie zu finden und auf erneuerbare Ressourcen wie Wind, Sonne, Geothermie, Energie von Wasserläufen und andere umzusteigen, und daneben gilt es, energiesparende Technologien weiterzuentwickeln.

In diesem Artikel betrachten wir einige der nach Meinung moderner Wissenschaftler vielversprechendsten Ideen, auf denen die Energie der Zukunft aufbaut.

Solarstationen

Die Leute haben sich lange gefragt, ob es möglich ist, Wasser unter den Sonnenstrahlen zu erhitzen, Kleidung und Töpferwaren zu trocknen, bevor sie in den Ofen geschickt werden, aber diese Methoden können nicht als effektiv bezeichnet werden. Die ersten technischen Mittel zur Umwandlung von Sonnenenergie tauchten im 18. Jahrhundert auf. Der französische Wissenschaftler J. Buffon zeigte ein Experiment, bei dem er mit Hilfe eines großen Hohlspiegels bei klarem Wetter einen trockenen Baum aus einer Entfernung von etwa 70 Metern entzünden konnte. Sein Landsmann, der berühmte Wissenschaftler A. Lavoisier, verwendete Linsen, um die Sonnenenergie zu bündeln, und in England schufen sie bikonvexes Glas, das durch Bündelung der Sonnenstrahlen Gusseisen in wenigen Minuten schmolz.

Naturforscher haben viele Experimente durchgeführt, die bewiesen, dass Sonnen auf der Erde möglich sind. Eine Solarbatterie, die Sonnenenergie in mechanische Energie umwandeln würde, erschien jedoch erst vor relativ kurzer Zeit, im Jahr 1953. Es wurde von Wissenschaftlern der US-amerikanischen National Aerospace Agency entwickelt. Bereits 1959 wurde erstmals eine Solarbatterie zur Ausrüstung eines Weltraumsatelliten verwendet.

Vielleicht kamen Wissenschaftler schon damals auf die Idee, Weltraum-Solarstationen zu bauen, als sie erkannten, dass solche Batterien im Weltraum viel effizienter sind, denn in einer Stunde erzeugt die Sonne so viel Energie, wie die gesamte Menschheit in einem Jahr nicht verbraucht warum nicht verwenden? Wie sieht die Solarbranche der Zukunft aus?

Einerseits scheint die Nutzung der Sonnenenergie ideal zu sein. Die Kosten für eine riesige Weltraumsolarstation sind jedoch sehr hoch und außerdem wird der Betrieb teuer. Im Laufe der Zeit, wenn neue Technologien für die Beförderung von Gütern in den Weltraum sowie neue Materialien eingeführt werden, wird die Umsetzung eines solchen Projekts möglich sein, aber derzeit können wir nur relativ kleine Batterien auf der Erdoberfläche verwenden. Viele werden sagen, dass dies auch nicht schlecht ist. Ja, in einem Privathaus ist das möglich, aber um große Städte mit Strom zu versorgen, braucht man entweder viele Solarmodule oder eine Technologie, die sie effizienter macht.

Auch die wirtschaftliche Seite des Themas ist hier präsent: Jedes Budget wird stark leiden, wenn es mit der Aufgabe betraut wird, eine ganze Stadt (oder ein ganzes Land) auf Solarzellen umzustellen. Es scheint möglich zu sein, die Stadtbewohner zu einigen Beträgen für die Umrüstung zu verpflichten, aber in diesem Fall werden sie unzufrieden sein, denn wenn die Leute bereit wären, solche Ausgaben zu übernehmen, hätten sie es längst selbst getan: Jeder hat die Möglichkeit, eine Solarbatterie zu kaufen.

Bei Solarenergie gibt es noch ein weiteres Paradoxon: die Produktionskosten. Die Energie der Sonne direkt in Strom umzuwandeln, ist nicht die effizienteste Sache. Bisher gab es keinen besseren Weg, als die Sonnenstrahlen zum Erhitzen von Wasser zu nutzen, das wiederum in Dampf verwandelt und den Dynamo in Rotation versetzt. In diesem Fall ist der Energieverlust minimal. Die Menschheit möchte "grüne" Sonnenkollektoren und Solarstationen verwenden, um die Ressourcen der Erde zu schonen, aber ein solches Projekt wird eine riesige Menge derselben Ressourcen und "nicht grüner" Energie erfordern. In Frankreich beispielsweise wurde kürzlich ein Solarkraftwerk mit einer Fläche von rund zwei Quadratkilometern gebaut. Die Baukosten betrugen ohne Betriebskosten rund 110 Millionen Euro. Bei all dem ist zu berücksichtigen, dass die Lebensdauer solcher Mechanismen etwa 25 Jahre beträgt.

Wind

Windenergie wird seit der Antike auch von den Menschen genutzt, das einfachste Beispiel sind Segeln und Windmühlen. Windmühlen sind heute noch im Einsatz und sie sind besonders effektiv in Gebieten mit konstantem Wind, wie zum Beispiel an der Küste. Wissenschaftler bringen ständig Ideen ein, wie bestehende Anlagen zur Umwandlung von Windenergie modernisiert werden können, eine davon sind Windräder in Form von Segelflugturbinen. Durch die ständige Rotation könnten sie in einer Entfernung von mehreren hundert Metern über dem Boden in der Luft „hängen“, wo der Wind stark und konstant weht. Dies würde bei der Elektrifizierung ländlicher Gebiete helfen, in denen herkömmliche Windkraftanlagen nicht eingesetzt werden können. Außerdem könnten solche Segelflugturbinen mit Internetmodulen ausgestattet werden, mit deren Hilfe den Menschen der Zugang zum World Wide Web ermöglicht würde.

Gezeiten und Wellen

Der Boom der Sonnen- und Windenergie geht allmählich vorüber, und andere natürliche Energien haben das Interesse der Forscher geweckt. Der Einsatz von Ebbe und Flut gilt als erfolgversprechender. Bereits jetzt beschäftigen sich rund hundert Unternehmen weltweit mit diesem Thema, zudem gibt es mehrere Projekte, die die Wirksamkeit dieser Methode der Stromerzeugung bewiesen haben. Der Vorteil gegenüber Solarenergie besteht darin, dass die Verluste bei der Umwandlung einer Energie in eine andere minimal sind: Eine Flutwelle dreht eine riesige Turbine, die Strom erzeugt.

Das Oyster Project ist die Idee, ein Schwenkventil auf dem Meeresboden zu installieren, das Wasser ans Ufer bringt und dadurch eine einfache Wasserkraftturbine dreht. Nur eine solche Anlage könnte eine kleine Nachbarschaft mit Strom versorgen.

Bereits in Australien werden Flutwellen erfolgreich genutzt: In der Stadt Perth wurden Entsalzungsanlagen installiert, die mit dieser Energieart arbeiten. Ihre Arbeit ermöglicht es, rund eine halbe Million Menschen mit frischem Wasser zu versorgen. Auch Naturenergie und Industrie lassen sich in diesem Energieerzeugungszweig kombinieren.

Der Einsatz unterscheidet sich etwas von den Technologien, die wir von Flusswasserkraftwerken gewohnt sind. Wasserkraftwerke belasten oft die Umwelt: Angrenzende Gebiete werden überflutet, das Ökosystem wird zerstört, aber Stationen, die auf Flutwellen betrieben werden, sind in dieser Hinsicht viel sicherer.

Menschliche Energie

Eines der fantastischsten Projekte auf unserer Liste ist die Nutzung der Energie lebender Menschen. Es klingt überwältigend und sogar etwas erschreckend, aber nicht so beängstigend. Wissenschaftler schätzen die Idee, die mechanische Energie der Bewegung zu nutzen. Bei diesen Projekten geht es um Mikroelektronik und Nanotechnologie mit geringem Energieverbrauch. Es klingt zwar wie eine Utopie, aber es gibt keine wirklichen Entwicklungen, aber die Idee ist sehr interessant und verlässt die Köpfe der Wissenschaftler nicht. Stimmen Sie zu, Geräte, die wie eine Uhr mit automatischem Aufzug dadurch aufgeladen werden, dass ein Finger über den Sensor gewischt wird oder ein Tablet oder Telefon beim Gehen einfach in einer Tasche baumelt, sind sehr praktisch. Ganz zu schweigen von Kleidung, die, gefüllt mit verschiedenen Mikrogeräten, die Bewegungsenergie eines Menschen in Strom umwandeln könnte.

In Berkeley, in Lawrences Labor zum Beispiel, versuchten Wissenschaftler, die Idee umzusetzen, Viren zu verwenden, um Elektrizität unter Druck zu setzen. Es gibt auch kleine Mechanismen, die durch Bewegung angetrieben werden, aber diese Technologie wurde bisher nicht in Betrieb genommen. Ja, die globale Energiekrise lässt sich so nicht bewältigen: Wie viele Menschen müssen „in die Pedale treten“, damit die ganze Anlage funktioniert? Aber als eine der Maßnahmen, die im Komplex angewendet werden, ist die Theorie durchaus praktikabel.

Besonders effektiv sind solche Technologien an schwer zugänglichen Orten, an Polarstationen, in den Bergen und in der Taiga, bei Reisenden und Touristen, die nicht immer die Möglichkeit haben, ihre Geräte aufzuladen, aber in Kontakt zu bleiben ist wichtig, insbesondere wenn a Gruppe befindet sich in einer kritischen Situation. Wie vieles könnte verhindert werden, wenn die Menschen immer ein zuverlässiges Kommunikationsgerät hätten, das nicht von der „Steckdose“ abhängt.

Wasserstoff-Brennstoffzellen

Vielleicht hatte jeder Autobesitzer, der auf den Indikator für die gegen Null gehende Benzinmenge schaute, die Idee, wie großartig es wäre, wenn das Auto mit Wasser arbeiten würde. Aber jetzt sind seine Atome als echte Energieobjekte in die Aufmerksamkeit der Wissenschaftler geraten. Tatsache ist, dass Wasserstoffpartikel - das am häufigsten vorkommende Gas im Universum - eine enorme Energiemenge enthalten. Außerdem verbrennt der Motor dieses Gas praktisch ohne Nebenprodukte, dh wir erhalten einen sehr umweltfreundlichen Kraftstoff.

Wasserstoff wird von einigen ISS-Modulen und -Shuttles angetrieben, aber auf der Erde existiert er hauptsächlich in Form von Verbindungen wie Wasser. In den 80er Jahren gab es in Russland Entwicklungen von Flugzeugen mit Wasserstoff als Treibstoff, diese Technologien wurden sogar in der Praxis angewendet und experimentelle Modelle bewiesen ihre Wirksamkeit. Bei der Abtrennung wird der Wasserstoff in eine spezielle Brennstoffzelle überführt, woraufhin direkt Strom erzeugt werden kann. Das ist nicht die Energie der Zukunft, sondern bereits Realität. Ähnliche Autos werden bereits in größeren Stückzahlen produziert. Um die Vielseitigkeit der Energiequelle und des Autos im Allgemeinen hervorzuheben, führte Honda ein Experiment durch, bei dem das Auto an das elektrische Hausnetz angeschlossen war, aber nicht, um aufgeladen zu werden. Ein Auto kann ein Privathaus mehrere Tage mit Energie versorgen oder fast fünfhundert Kilometer ohne Tanken fahren.

Der einzige Nachteil einer solchen Energiequelle sind derzeit die relativ hohen Kosten für solche umweltfreundlichen Autos und natürlich eine relativ kleine Anzahl von Wasserstofftankstellen, deren Bau jedoch in vielen Ländern bereits geplant ist. Deutschland plant beispielsweise bereits, bis 2017 einhundert Tankstellen zu installieren.

Wärme der Erde

Die Umwandlung von Wärmeenergie in Strom ist das Wesen der Geothermie. In einigen Ländern, in denen es schwierig ist, andere Industrien zu nutzen, wird es ziemlich häufig verwendet. Auf den Philippinen beispielsweise stammen 27 % des gesamten Stroms aus Geothermieanlagen, während es in Island etwa 30 % sind. Das Wesen dieser Methode der Energiegewinnung ist recht einfach, der Mechanismus ähnelt einer einfachen Dampfmaschine. Vor dem vermeintlichen "See" aus Magma muss ein Brunnen gebohrt werden, durch den Wasser zugeführt wird. Bei Kontakt mit heißem Magma verwandelt sich das Wasser sofort in Dampf. Es steigt dort auf, wo es eine mechanische Turbine dreht und dabei Strom erzeugt.

Die Zukunft der Geothermie besteht darin, große „Speicher“ für Magma zu finden. Im bereits erwähnten Island ist es zum Beispiel gelungen: Das glühende Magma verwandelte in Sekundenbruchteilen das gesamte eingedüste Wasser in Dampf mit einer Temperatur von etwa 450 Grad Celsius, was ein absoluter Rekord ist. Ein solcher Hochdruckdampf kann die Effizienz einer Geothermiestation um ein Vielfaches steigern, dies kann ein Impuls für den weltweiten Ausbau der Geothermie werden, insbesondere in Gebieten, die mit Vulkanen und Thermalquellen gesättigt sind.

Nutzung von Atommüll

Die Kernenergie hat einst für Furore gesorgt. Dies war, bis die Menschen die volle Gefahr dieser Energiewirtschaft erkannten. Unfälle sind möglich, niemand ist vor solchen Fällen gefeit, aber sie sind sehr selten, aber radioaktiver Abfall erscheint stabil und bis vor kurzem konnten Wissenschaftler dieses Problem nicht lösen. Der Punkt ist, dass Uranstäbe - der traditionelle "Brennstoff" von Kernkraftwerken - nur zu 5% verwendet werden können. Nach der Ausarbeitung dieses kleinen Teils wird der gesamte Stab auf die "Deponie" geschickt.

Zuvor wurde eine Technologie verwendet, bei der die Stäbe in Wasser eingetaucht wurden, was die Neutronen verlangsamt und eine stetige Reaktion aufrechterhält. Anstelle von Wasser begannen sie nun, flüssiges Natrium zu verwenden. Dieser Ersatz macht es möglich, nicht nur die gesamte Uranmenge zu nutzen, sondern auch Zehntausende Tonnen radioaktiven Abfalls zu verarbeiten.

Es ist wichtig, den Planeten vom Atommüll zu befreien, aber die Technologie selbst hat ein "aber". Uran ist eine Ressource, und seine Reserven auf der Erde sind begrenzt. Wenn der gesamte Planet ausschließlich auf Energie aus Kernkraftwerken umgestellt wird (in den Vereinigten Staaten produzieren Atomkraftwerke beispielsweise nur 20 % des gesamten Stromverbrauchs), werden die Uranreserven recht schnell aufgebraucht sein, und dies wird die Menschheit erneut führen an die Schwelle einer Energiekrise, so dass Atomkraft, wenn auch modernisiert, nur eine vorübergehende Maßnahme ist.

Pflanzlicher Brennstoff

Sogar Henry Ford, der sein "Model T" entwickelt hatte, hoffte, dass es bereits mit Biokraftstoffen funktionieren würde. Damals wurden jedoch neue Ölfelder entdeckt, und der Bedarf an alternativen Energiequellen verschwand für mehrere Jahrzehnte, doch jetzt kehrt er wieder zurück.

In den letzten fünfzehn Jahren hat sich die Verwendung von Pflanzenkraftstoffen wie Ethanol und Biodiesel um ein Vielfaches erhöht. Sie werden sowohl als eigenständige Energiequelle als auch als Zusatz zu Benzin verwendet. Vor einiger Zeit wurden Hoffnungen auf eine besondere Hirsekultur namens "Raps" gesetzt. Es ist weder für Menschen noch für Nutztiere als Nahrungsmittel geeignet, hat aber einen hohen Ölgehalt. Aus diesem Öl und begann "Biodiesel" zu produzieren. Aber diese Kultur wird zu viel Platz einnehmen, wenn Sie versuchen, sie genug anzubauen, um zumindest einen Teil des Planeten mit Treibstoff zu versorgen.

Jetzt sprechen Wissenschaftler über den Einsatz von Algen. Ihr Ölgehalt beträgt etwa 50 %, wodurch die Ölgewinnung ebenso einfach ist, und die Abfälle können zu Düngemitteln verarbeitet werden, auf deren Basis neue Algen gezüchtet werden. Die Idee gilt als interessant, hat sich aber noch nicht bewährt: Eine Publikation über erfolgreiche Experimente auf diesem Gebiet ist noch nicht erschienen.

Thermonukleare Fusion

Die zukünftige Energie der Welt ist nach Ansicht moderner Wissenschaftler ohne Technologie nicht möglich, die derzeit vielversprechendste Entwicklung, in die bereits Milliarden investiert werden.

Es wird Spaltenergie verwendet. Es ist gefährlich, weil eine unkontrollierte Reaktion droht, die den Reaktor zerstört und zur Freisetzung einer großen Menge radioaktiver Stoffe führt: Vielleicht erinnern sich alle an den Unfall im Kernkraftwerk Tschernobyl.

Thermonukleare Fusionsreaktionen nutzen, wie der Name schon sagt, die Energie, die bei der Verschmelzung von Atomen freigesetzt wird. Dadurch entsteht im Gegensatz zur Atomspaltung kein radioaktiver Abfall.

Das Hauptproblem besteht darin, dass durch die Kernfusion ein Stoff entsteht, der eine so hohe Temperatur hat, dass er den gesamten Reaktor zerstören kann.

Die Zukunft ist Realität. Und Fantasien sind hier unangebracht, derzeit hat der Bau eines Reaktors auf französischem Territorium bereits begonnen. Mehrere Milliarden Dollar wurden in ein Pilotprojekt investiert, das von vielen Ländern finanziert wird, zu denen neben der EU auch China und Japan, die USA, Russland und andere zählen. Ursprünglich war geplant, die ersten Experimente im Jahr 2016 zu starten, aber Berechnungen zeigten, dass das Budget zu klein war (statt 5 Milliarden waren es 19), und der Start wurde um weitere 9 Jahre verschoben. Vielleicht werden wir in ein paar Jahren sehen, wozu thermonukleare Energie fähig ist.

Probleme der Gegenwart und Chancen für die Zukunft

Nicht nur Wissenschaftler, sondern auch Science-Fiction-Autoren geben viele Ideen für die Umsetzung der Zukunftstechnologie im Energiesektor, aber alle sind sich einig, dass bisher keine der vorgeschlagenen Optionen alle Bedürfnisse unserer Zivilisation vollständig erfüllen kann. Wenn beispielsweise alle Autos in den Vereinigten Staaten mit Biokraftstoffen betrieben werden, müssen Rapsfelder eine Fläche von der Hälfte des gesamten Landes bepflanzen, obwohl es in den Vereinigten Staaten nicht so viel Land gibt, das für die Landwirtschaft geeignet ist. Außerdem sind bisher alle Verfahren zur Erzeugung alternativer Energie teuer. Vielleicht stimmt jeder normale Städter zu, dass es wichtig ist, umweltfreundliche, erneuerbare Ressourcen zu verwenden, aber nicht für den Fall, dass ihm die Kosten einer solchen Umstellung derzeit mitgeteilt werden. Wissenschaftler haben in diesem Bereich noch viel zu tun. Neue Entdeckungen, neue Materialien, neue Ideen – all das wird der Menschheit helfen, die drohende Ressourcenkrise erfolgreich zu meistern. Die Planeten lassen sich nur durch aufwendige Maßnahmen lösen. In einigen Gebieten ist es bequemer, die Energieerzeugung mit Hilfe von Wind irgendwo zu nutzen - Sonnenkollektoren usw. Aber vielleicht wird der Hauptfaktor die Reduzierung des Energieverbrauchs im Allgemeinen und die Schaffung energiesparender Technologien sein. Jeder Mensch sollte verstehen, dass er für den Planeten verantwortlich ist, und jeder sollte sich die Frage stellen: "Welche Energie wähle ich für die Zukunft?" Bevor zu anderen Ressourcen übergegangen wird, sollte jeder erkennen, dass dies wirklich notwendig ist. Nur mit einem integrierten Ansatz wird es möglich sein, das Problem des Energieverbrauchs zu lösen.