Ветер и солнечная энергия остаются единственной очевидной заменой ископаемому топливу, но последние исследования показывают, что ученые явно мыслят нестандартно, чтобы придумать будущие альтернативы.
Недавно они смогли сообщить о теоретическом прогрессе в области ядерной энергии, водорослей и нового сплава.
Всего за несколько дней они доказали, что термоядерный синтез — если только кто-то придумает, как его осуществить, — будет экономически выгодным.
Они придумали, как выращивать зеленые водоросли для получения биотоплива в огромных количествах по цене 50 долларов за баррель, что примерно равно стоимости сырой нефти.
Они даже нашли способ получать электрическую энергию непосредственно из цианобактерий или сине-зеленых водорослей.
И они разработали сплав, который может выдавать колоссальный импульс электричества, когда вы пинаете его.
Экспериментальная стадия
Ни одна из этих технологий не продвинулась дальше экспериментальной стадии, но все они свидетельствуют об изобретательности, которая сейчас проявляется в лабораториях и экспериментальных стартапах всего мира.
Термоядерная энергетика — не путать с делением ядер — использует термоядерное преобразование водорода в гелий с минимальным или полным отсутствием вредных выбросов и щедрым выделением энергии.
Это то, что питает солнце и поддерживает жизнь на планете. На нем же основана термоядерная бомба. Последние 60 лет люди пытаются заставить термоядерный синтез работать на Земле в мирных условиях, но это лишь слабое подобие успеха.
Но если это все-таки получится, сообщают британские ученые в журнале Fusion Engineering and Design, то это не будет слишком дорого.
Они проанализировали стоимость строительства, эксплуатации и последующего вывода из эксплуатации термоядерной электростанции и пришли к выводу, что она сопоставима с делением или ядерной энергией.
Задача ядерного синтеза заключается в том, чтобы нагреть разряженные атомы тяжелого водорода до температуры 100 миллионов градусов Цельсия, чтобы они превратились в гелий, и при этом найти способ использовать высвободившуюся энергию и в то же время поддерживать реакцию.
Международный термоядерный экспериментальный реактор, который сейчас строится на юге Франции, через десять лет может показать, что это возможно. Если все получится, процесс будет доступным. Не будет высокоактивных радиоактивных отходов, проблем с поиском топлива и побочных продуктов, которые можно было бы превратить в ядерное оружие.
«Очевидно, что нам пришлось делать предположения, но мы можем сказать, что, согласно нашим прогнозам, термоядерный синтез не будет намного дороже, чем деление», — говорит Дамиан Хэмпшир из Центра физики материалов Даремского университета (Великобритания).
«Расчет стоимости термоядерного реактора — сложная задача, учитывая колебания стоимости сырья и курсов валют. Однако эта работа — большой шаг в правильном направлении», — добавляет Хэмпшир.
Биотопливо в настоящее время в основном основано на переработке сельскохозяйственных культур — сахарного тростника или кукурузы — в сырье для получения этанола, который может быть преобразован в бензин или другие виды топлива. Но в голодающем мире это не идеальное решение.
Поэтому в качестве возможного ответа исследователи рассматривают микробную растительную жизнь в сточных водах и прудах, получая многообещающие экспериментальные результаты в небольших масштабах.
Но недавно израильская компания Univerve разработала систему культивирования, которая позволяет получать все больше солнечного света, чтобы ускорить фотосинтез и заставить водоросли работать еще активнее.
В журнале Technology сообщается, что они пропустили воздух через подвесную модульную треугольную конструкцию с прозрачными стенками, так что водоросли получают солнечную энергию со всех сторон и кислород в любое время.
Они обещают «зеленые» реакторы высотой до 100 метров, вмещающие 100 кубометров «производственной среды» или водорослей. Есть и бонус: водоросли производят омега-3 масла, так что они могли бы служить пищевой промышленности и поставлять корм для скота, а также служить сырьем для биотопливного бизнеса.
В Монреале, Канада, исследователи сообщают в том же журнале, что они могут подключиться к фотосинтезу в резервуаре, наполненном водорослями, и напрямую получать чистую энергию в виде электричества.
Процесс включает в себя цепочки переноса электронов в растительных организмах, которые превращают солнечный свет в углеродные ткани. По сути, резервуар с цианобактериями служит анодом в биологической батарее.
Коммерчески полезная энергия
Продемонстрировав принцип, следующим шагом будет разработка способа получения коммерчески полезной энергии из того, что станет, в буквальном смысле, электростанцией.
В США гражданские и военные ученые вновь обратили внимание на сплав железа, легированный галлием, который существует уже несколько десятилетий, но только что показал, что может производить электричество.
Он получил название Гальфенол (Galfenol) и описывается в Journal of Applied Physics как магнитоупругий. Сожмите или деформируйте его, и его намагниченность изменится. Поместите его в магнитное поле, и он изменит форму.
Ученые обнаружили, что если поместить гальфенол в зажим, чтобы он не мог деформироваться, обмотать медной проволокой и подвергнуть мощному удару, то он генерирует до 80 мегаватт мгновенной мощности на кубический метр. То есть он преобразовывал механическую энергию в электромагнитный разряд.
Сейчас, как и другие открытия, он остается открытием, ждущим применения. Но исследователи в области энергетики, безусловно, применяют большую изобретательность в поисках чистых источников энергии.
