Bukan rahasia lagi bahwa sumber daya yang digunakan oleh umat manusia saat ini terbatas, terlebih lagi, ekstraksi dan penggunaannya lebih lanjut dapat menyebabkan tidak hanya energi, tetapi juga bencana lingkungan. Sumber daya yang secara tradisional digunakan oleh umat manusia - batu bara, gas dan minyak - akan habis dalam beberapa dekade, dan tindakan harus diambil sekarang, di zaman kita. Tentu saja, kita dapat berharap bahwa kita akan menemukan kembali beberapa deposit yang kaya, seperti yang terjadi pada paruh pertama abad terakhir, tetapi para ilmuwan yakin bahwa deposit sebesar itu tidak ada lagi. Namun bagaimanapun juga, penemuan deposit baru hanya akan menunda hal yang tak terelakkan, perlu dicari cara untuk menghasilkan energi alternatif dan beralih ke sumber daya terbarukan seperti angin, matahari, energi panas bumi, energi aliran air dan lain-lain, dan bersama dengan Untuk itu perlu terus dikembangkan teknologi hemat energi.
Dalam artikel ini, kami akan mempertimbangkan beberapa ide yang paling menjanjikan, menurut pendapat para ilmuwan modern, di mana energi masa depan akan dibangun.
Stasiun surya
Orang telah lama bertanya-tanya apakah mungkin menggunakan energimatahari di bumi. Air dipanaskan di bawah matahari, pakaian dan tembikar dikeringkan sebelum dikirim ke oven, tetapi metode ini tidak bisa disebut efektif. Sarana teknis pertama yang mengubah energi matahari muncul pada abad ke-18. Ilmuwan Prancis J. Buffon menunjukkan percobaan di mana ia berhasil menyalakan pohon kering dengan bantuan cermin cekung besar dalam cuaca cerah dari jarak sekitar 70 meter. Rekan senegaranya, ilmuwan terkenal A. Lavoisier, menggunakan lensa untuk memusatkan energi matahari, dan di Inggris mereka menciptakan kaca bikonveks, yang, dengan memfokuskan sinar matahari, melelehkan besi tuang hanya dalam beberapa menit.
Ilmuwan alam melakukan banyak eksperimen yang membuktikan bahwa penggunaan energi matahari di bumi adalah mungkin. Namun, baterai surya yang akan mengubah energi matahari menjadi energi mekanik muncul relatif baru-baru ini, pada tahun 1953. Itu dibuat oleh para ilmuwan dari Badan Dirgantara Nasional AS. Sudah pada tahun 1959, baterai surya pertama kali digunakan untuk melengkapi satelit luar angkasa.
Mungkin bahkan saat itu, menyadari bahwa baterai seperti itu jauh lebih efisien di luar angkasa, para ilmuwan datang dengan ide untuk membuat stasiun surya luar angkasa, karena dalam satu jam matahari menghasilkan energi sebanyak semua umat manusia tidak mengkonsumsi dalam setahun, jadi mengapa tidak menggunakan Ini? Apa yang akan menjadi energi matahari di masa depan?
Di satu sisi, tampaknya penggunaan energi matahari merupakan pilihan yang ideal. Namun, biaya stasiun surya ruang angkasa yang besar sangat tinggi, dan selain itu, akan mahal untuk dioperasikan. Jadiwaktu, ketika teknologi baru untuk pengiriman barang ke luar angkasa, serta bahan baru, akan diperkenalkan, implementasi proyek semacam itu akan menjadi mungkin, tetapi untuk saat ini kita hanya dapat menggunakan baterai yang relatif kecil di permukaan planet ini. Banyak yang akan mengatakan bahwa ini juga bagus. Ya, mungkin dalam kondisi rumah pribadi, tetapi untuk pasokan energi kota-kota besar, oleh karena itu, diperlukan banyak panel surya, atau teknologi yang akan membuatnya lebih efisien.
Sisi ekonomi dari masalah ini juga hadir di sini: anggaran apa pun akan sangat menderita jika dipercayakan dengan tugas mengubah seluruh kota (atau seluruh negara) menjadi panel surya. Tampaknya mungkin untuk mewajibkan penduduk kota untuk membayar sejumlah tertentu untuk peralatan kembali, tetapi dalam kasus ini mereka tidak akan bahagia, karena jika orang siap untuk membuat pengeluaran seperti itu, mereka akan melakukannya sendiri sejak lama: setiap orang memiliki kesempatan untuk membeli baterai solar.
Ada paradoks lain mengenai energi surya: biaya produksi. Mengubah energi matahari menjadi listrik secara langsung bukanlah hal yang paling efisien. Sejauh ini, tidak ada cara yang lebih baik telah ditemukan selain menggunakan sinar matahari untuk memanaskan air, yang, berubah menjadi uap, memutar dinamo. Dalam hal ini, kehilangan energi minimal. Umat manusia ingin menggunakan panel surya "hijau" dan stasiun surya untuk melestarikan sumber daya di bumi, tetapi proyek semacam itu akan membutuhkan sejumlah besar sumber daya yang sama, dan energi "non-hijau". Misalnya, di Prancis, pembangkit listrik tenaga surya baru-baru ini dibangun, seluas sekitar dua kilometer persegi. Biaya konstruksi sekitar 110 juta euro, belum termasuk biaya operasional. Dengan semua ini, harus diingat bahwa masa kerja mekanisme tersebut adalah sekitar 25 tahun.
Angin
Energi angin juga telah digunakan oleh manusia sejak jaman dahulu, contoh paling sederhana adalah berlayar dan kincir angin. Kincir angin masih digunakan sampai sekarang, terutama di daerah dengan angin konstan, seperti di pantai. Para ilmuwan terus-menerus mengajukan ide bagaimana memodernisasi perangkat yang ada untuk mengubah energi angin, salah satunya adalah turbin angin dalam bentuk turbin melonjak. Karena rotasi konstan, mereka bisa "menggantung" di udara pada jarak beberapa ratus meter dari tanah, di mana angin kencang dan konstan. Ini akan membantu dalam elektrifikasi daerah pedesaan di mana penggunaan kincir angin standar tidak memungkinkan. Selain itu, turbin yang menjulang seperti itu dapat dilengkapi dengan modul Internet, yang akan memberi orang akses ke World Wide Web.
Pasang dan ombak
Ledakan energi matahari dan angin secara bertahap memudar, dan energi alam lainnya telah menarik minat para peneliti. Lebih menjanjikan adalah penggunaan pasang surut. Sudah, sekitar seratus perusahaan di seluruh dunia berurusan dengan masalah ini, dan ada beberapa proyek yang telah membuktikan keefektifan metode penambangan ini.listrik. Keuntungan dari energi matahari adalah bahwa kerugian selama transfer satu energi ke energi lain minimal: gelombang pasang memutar turbin besar, yang menghasilkan listrik.
Project Oyster adalah ide memasang katup berengsel di dasar laut yang akan membawa air ke pantai, sehingga memutar turbin hidroelektrik sederhana. Hanya satu instalasi seperti itu yang dapat menyediakan listrik ke mikrodistrik kecil.
Sudah, gelombang pasang berhasil digunakan di Australia: di kota Perth, pabrik desalinasi yang beroperasi dengan jenis energi ini telah dipasang. Pekerjaan mereka memungkinkan untuk menyediakan sekitar setengah juta orang dengan air bersih. Energi alam dan industri juga dapat digabungkan dalam industri produksi energi ini.
Penggunaan energi pasang surut agak berbeda dengan teknologi yang biasa kita lihat di pembangkit listrik tenaga air sungai. Seringkali, pembangkit listrik tenaga air merusak lingkungan: wilayah yang berdekatan terendam banjir, ekosistem hancur, tetapi stasiun yang beroperasi pada gelombang pasang jauh lebih aman dalam hal ini.
Energi Manusia
Salah satu proyek paling fantastis dalam daftar kami dapat disebut penggunaan energi orang yang hidup. Kedengarannya menakjubkan dan bahkan agak menakutkan, tetapi tidak semuanya begitu menakutkan. Para ilmuwan menghargai gagasan tentang bagaimana menggunakan energi mekanik gerakan. Proyek-proyek ini adalah tentang mikroelektronika dan nanoteknologi dengan konsumsi daya yang rendah. Meskipun kedengarannya seperti utopia, tidak ada perkembangan nyata, tetapi idenya sangatmenarik dan tidak meninggalkan pikiran para ilmuwan. Setuju, akan sangat nyaman perangkat yang, seperti jam tangan dengan putaran otomatis, akan diisi daya dari fakta bahwa sensor digesek dengan jari, atau dari fakta bahwa tablet atau ponsel hanya menggantung di tas saat berjalan. Belum lagi pakaian yang diisi dengan berbagai perangkat mikro, dapat mengubah energi gerakan manusia menjadi listrik.
Di Berkeley, di laboratorium Lawrence, misalnya, para ilmuwan mencoba mewujudkan ide menggunakan virus untuk mengubah energi tekanan menjadi listrik. Ada juga mekanisme kecil yang ditenagai oleh gerakan, tetapi sejauh ini teknologi tersebut belum diterapkan. Ya, krisis energi global tidak dapat diatasi dengan cara ini: berapa banyak orang yang harus "menjajakan" agar seluruh pabrik dapat bekerja? Tetapi sebagai salah satu ukuran yang digunakan dalam kombinasi, teori ini cukup layak.
Terutama teknologi tersebut akan efektif di tempat-tempat yang sulit dijangkau, di stasiun kutub, di pegunungan dan taiga, di antara para pelancong dan turis yang tidak selalu memiliki kesempatan untuk mengisi daya gadget mereka, tetapi tetap berhubungan adalah penting, terutama jika kelompok tersebut berada dalam situasi kritis. Berapa banyak yang dapat dicegah jika orang selalu memiliki perangkat komunikasi yang andal yang tidak bergantung pada "colokan".
Sel bahan bakar hidrogen
Mungkin setiap pemilik mobil, melihat indikator jumlah bensin yang mendekati nol, pernahmembayangkan betapa hebatnya jika mobil itu berlari di atas air. Tetapi sekarang atom-atomnya telah menjadi perhatian para ilmuwan sebagai objek energi yang nyata. Faktanya adalah bahwa partikel hidrogen - gas paling umum di alam semesta - mengandung sejumlah besar energi. Selain itu, mesin membakar gas ini tanpa produk sampingan, yang berarti kami mendapatkan bahan bakar yang sangat ramah lingkungan.
Hidrogen didorong oleh beberapa modul dan pesawat ulang-alik ISS, tetapi di Bumi ia ada terutama dalam bentuk senyawa seperti air. Pada tahun delapan puluhan di Rusia ada pengembangan pesawat yang menggunakan hidrogen sebagai bahan bakar, teknologi ini bahkan dipraktikkan, dan model eksperimental membuktikan keefektifannya. Ketika hidrogen dipisahkan, ia pindah ke sel bahan bakar khusus, setelah itu listrik dapat dihasilkan secara langsung. Ini bukan energi masa depan, ini sudah menjadi kenyataan. Mobil serupa sudah diproduksi dan dalam jumlah yang cukup besar. Honda, untuk menekankan keserbagunaan sumber energi dan mobil secara keseluruhan, melakukan percobaan yang hasilnya mobil terhubung ke jaringan listrik rumah, tetapi tidak untuk diisi ulang. Sebuah mobil dapat memberi daya pada rumah pribadi selama beberapa hari, atau berkendara hampir lima ratus kilometer tanpa mengisi bahan bakar.
Satu-satunya kelemahan dari sumber energi seperti itu saat ini adalah biaya yang relatif tinggi untuk mobil ramah lingkungan, dan, tentu saja, sejumlah kecil stasiun hidrogen, tetapi banyak negara sudah berencana untuk membangunnya. Misalnya, diJerman sudah memiliki rencana untuk memasang 100 stasiun pengisian bahan bakar pada tahun 2017.
Panas bumi
Mengubah energi panas menjadi listrik adalah inti dari energi panas bumi. Di beberapa negara di mana sulit untuk menggunakan industri lain, ini digunakan secara luas. Misalnya, di Filipina, 27% dari semua listrik berasal dari pembangkit panas bumi, sedangkan di Islandia angka ini sekitar 30%. Inti dari metode produksi energi ini cukup sederhana, mekanismenya mirip dengan mesin uap sederhana. Sebelum dugaan "danau" magma, perlu untuk mengebor sumur di mana air disuplai. Setelah kontak dengan magma panas, air langsung berubah menjadi uap. Itu naik di mana ia memutar turbin mekanis, sehingga menghasilkan listrik.
Masa depan energi panas bumi adalah menemukan "gudang" magma yang besar. Misalnya, di Islandia yang disebutkan di atas, mereka berhasil: dalam sepersekian detik, magma panas mengubah semua air yang dipompa menjadi uap pada suhu sekitar 450 derajat Celcius, yang merupakan rekor mutlak. Uap bertekanan tinggi tersebut dapat meningkatkan efisiensi pembangkit panas bumi beberapa kali lipat, dapat menjadi pendorong pengembangan energi panas bumi di seluruh dunia, terutama di daerah yang jenuh dengan gunung berapi dan mata air panas.
Penggunaan limbah nuklir
Energi nuklir, pada satu waktu, membuat percikan. Jadi sampai orang menyadari bahaya industri inienergi. Kecelakaan mungkin terjadi, tidak ada yang kebal dari kasus seperti itu, tetapi sangat jarang terjadi, tetapi limbah radioaktif terus muncul dan sampai saat ini, para ilmuwan tidak dapat memecahkan masalah ini. Faktanya adalah bahwa batang uranium - "bahan bakar" tradisional pembangkit listrik tenaga nuklir, hanya dapat digunakan sebesar 5%. Setelah mengerjakan bagian kecil ini, seluruh batang dikirim ke "Tempat Pembuangan Akhir".
Sebelumnya, sebuah teknologi digunakan di mana batang direndam dalam air, yang memperlambat neutron, mempertahankan reaksi yang stabil. Sekarang natrium cair telah digunakan sebagai pengganti air. Penggantian ini memungkinkan tidak hanya untuk menggunakan seluruh volume uranium, tetapi juga untuk memproses puluhan ribu ton limbah radioaktif.
Sangat penting untuk membersihkan planet dari limbah nuklir, tetapi ada satu "tetapi" dalam teknologi itu sendiri. Uranium adalah sumber daya, dan cadangannya di Bumi terbatas. Jika seluruh planet dialihkan secara eksklusif ke energi yang diterima dari pembangkit listrik tenaga nuklir (misalnya, di Amerika Serikat, pembangkit listrik tenaga nuklir hanya menghasilkan 20% dari semua listrik yang dikonsumsi), cadangan uranium akan terkuras cukup cepat, dan ini lagi-lagi akan membawa umat manusia ke ambang krisis energi, jadi energi nuklir, meskipun dimodernisasi, hanya tindakan sementara.
Bahan Bakar Nabati
Bahkan Henry Ford, yang telah menciptakan "Model T"-nya, berharap bahwa itu akan berjalan dengan bahan bakar nabati. Namun, pada saat itu, ladang minyak baru ditemukan, dan kebutuhan akan sumber energi alternatif menghilang selama beberapa dekade, tetapi sekarangkembali lagi.
Selama lima belas tahun terakhir, penggunaan bahan bakar nabati seperti etanol dan biodiesel telah meningkat beberapa kali lipat. Mereka digunakan sebagai sumber energi independen, dan sebagai aditif untuk bensin. Beberapa waktu lalu, harapan disematkan pada budaya millet khusus, yang disebut "canola". Ini sama sekali tidak cocok untuk makanan manusia atau ternak, tetapi memiliki kandungan minyak yang tinggi. Dari minyak ini mereka mulai memproduksi "biodiesel". Tapi tanaman ini akan memakan terlalu banyak ruang jika Anda mencoba menanamnya cukup untuk bahan bakar setidaknya sebagian dari planet ini.
Sekarang para ilmuwan berbicara tentang penggunaan alga. Kandungan minyaknya sekitar 50%, yang akan membuatnya mudah untuk mengekstrak minyak, dan limbahnya dapat diubah menjadi pupuk, yang menjadi dasar tumbuhnya ganggang baru. Idenya dianggap menarik, tetapi kelayakannya belum terbukti: publikasi eksperimen yang berhasil di bidang ini belum dipublikasikan.
Fusion
Energi masa depan dunia, menurut para ilmuwan modern, tidak mungkin tanpa teknologi fusi termonuklir. Saat ini perkembangan yang paling menjanjikan di mana miliaran dolar telah diinvestasikan.
Pembangkit listrik tenaga nuklir menggunakan energi fisi. Ini berbahaya karena ada ancaman reaksi tak terkendali yang akan menghancurkan reaktor dan menyebabkan pelepasan sejumlah besar zat radioaktif: mungkin semua orang ingat kecelakaan di pembangkit listrik tenaga nuklir Chernobyl.
Dalam reaksi fusi yangSeperti namanya, energi yang dilepaskan selama fusi atom digunakan. Akibatnya, tidak seperti fisi atom, tidak ada limbah radioaktif yang dihasilkan.
Masalah utamanya adalah sebagai akibat dari fusi, terbentuk zat yang memiliki suhu tinggi sehingga dapat menghancurkan seluruh reaktor.
Energi masa depan ini adalah kenyataan. Dan fantasi tidak pantas di sini, saat ini pembangunan reaktor sudah dimulai di Prancis. Beberapa miliar dolar telah diinvestasikan dalam proyek percontohan yang didanai oleh banyak negara, yang, selain UE, termasuk Cina dan Jepang, AS, Rusia, dan lainnya. Awalnya, eksperimen pertama direncanakan akan diluncurkan pada awal 2016, tetapi perhitungan menunjukkan bahwa anggarannya terlalu kecil (bukan 5 miliar, butuh 19), dan peluncuran ditunda selama 9 tahun. Mungkin dalam beberapa tahun kita akan melihat apa yang mampu dilakukan oleh kekuatan fusi.
Tantangan masa kini dan peluang masa depan
Tidak hanya ilmuwan, tetapi juga penulis fiksi ilmiah memberikan banyak ide untuk penerapan teknologi masa depan dalam energi, tetapi semua orang setuju bahwa sejauh ini tidak ada opsi yang diusulkan yang dapat sepenuhnya memenuhi semua kebutuhan peradaban kita. Misalnya, jika semua mobil di Amerika Serikat menggunakan bahan bakar nabati, ladang kanola harus mencakup area yang sama dengan setengah dari seluruh negara, terlepas dari kenyataan bahwa tidak ada begitu banyak lahan yang cocok untuk pertanian di Amerika Serikat. Apalagi sejauh ini semua metode produksienergi alternatif - jalan. Mungkin setiap penduduk kota biasa setuju bahwa penting untuk menggunakan sumber daya yang ramah lingkungan dan terbarukan, tetapi tidak ketika mereka diberitahu biaya transisi seperti itu saat ini. Para ilmuwan masih memiliki banyak pekerjaan yang harus dilakukan di bidang ini. Penemuan baru, materi baru, ide baru - semua ini akan membantu umat manusia untuk berhasil mengatasi krisis sumber daya yang menjulang. Masalah energi planet ini hanya dapat diselesaikan dengan langkah-langkah komprehensif. Di beberapa daerah, lebih nyaman menggunakan pembangkit listrik tenaga angin, di suatu tempat - panel surya, dan sebagainya. Tapi mungkin faktor utamanya adalah pengurangan konsumsi energi secara umum dan penciptaan teknologi hemat energi. Setiap orang harus memahami bahwa dia bertanggung jawab atas planet ini, dan masing-masing harus bertanya pada dirinya sendiri: "Energi apa yang saya pilih untuk masa depan?" Sebelum beralih ke sumber daya lain, setiap orang harus menyadari bahwa ini benar-benar diperlukan. Hanya dengan pendekatan terpadu akan mungkin untuk memecahkan masalah konsumsi energi.
