Problema energetico e modi per risolverlo. Prospettive per l'energia alternativa

Il tempo non sta fermo. Nell'antichità, le persone usavano come fonte di energia solo la propria forza, o, se possibile, la forza degli animali domestici. Quindi la prima fonte di energia esterna che le persone hanno imparato a usare era il fuoco. Tutto ciò che era originariamente in grado di ottenere dal fuoco, sta cucinando e riscaldando le loro case. Oggi il servizio dell'umanità è fonte di energia che supera il potere umano milioni di volte. Ora stiamo preparando il cibo non solo con l'aiuto del fuoco, solleviamo tonnellate di merci con attrezzature speciali, usiamo razzi, conquistiamo lo spazio, guardiamo nelle profondità della Terra e costruiamo milioni di città. Tuttavia, nel mondo sorgono sempre più crisi energetiche locali associate a una mancanza di risorse energetiche.

Legge sull'energia

L'energia non scompare mai, può cambiare forma e accumularsi. Ad esempio, le piante hanno bisogno della luce solare, trasformano l'energia solare e la accumulano. Allo stesso tempo, ci danno sotto forma di prodotti commestibili, le persone e gli animali consumano queste piante e trasformano questa energia, che si accumula, per esempio, in un lavoro muscolare. D'altra parte, bruciando legna sul paletto rilascia anche energia dal sole. Inoltre, tutto risorse fossili i pianeti, principalmente carbone, gas naturale, petrolio, sono gli accumulatori di energia solare. Tutte queste risorse energetiche sono state formate dai resti di animali e piante che esistevano milioni di anni fa, sotto l'influenza della pressione e delle temperature estremamente elevate nella crosta terrestre.

Sembrerebbe un uomo medievale essere magico, se davanti ai suoi occhi qualcuno potesse estrarre la luce dal carbone o mettere in moto la macchina con l'aiuto dell'olio. Ma questa magia consiste solo nel rendere possibile l'accumulo di energia e il suo passaggio da una forma all'altra. Nel nostro tempo, questo processo è diventato così comune per tutti che poche persone pensano al problema energetico e alle risorse che adottiamo per questo scopo. Dal momento in cui l'umanità ha iniziato a svelare i segreti dell'energia, sta cercando di ottenere energia al minor costo. L'opzione ideale sarebbe quella di inventare una macchina del tempo, il cosiddetto "perpertum mobile", che produrrebbe energia stessa, tirandola fuori dal nulla. Ma, sfortunatamente, è impossibile creare un motore così eterno che risolva tutti i problemi delle risorse energetiche. La quantità totale di energia rimane sempre la stessa, non può essere creata, si può solo rilasciare l'energia accumulata e trasformarla in un'altra: leggera, elettrica, termica, fisica, chimica, ecc.

L'acqua come fonte di energia

Una persona può usare la potente forza dell'acqua, in alcune fasi interferire con la circolazione naturale dell'acqua, al fine di estrarre energia in questo modo. Oggi l'energia idroelettrica viene prodotta elettricità, che può essere accumulata o consumata immediatamente per lo scopo previsto.

Incredibile potenza delle onde del mare ogni seconda pausa su numerose coste, la loro potente energia fa il suo lavoro. Ma l'umanità non è ancora in grado di utilizzare il potere delle onde del mare per la produzione di energia, sebbene ci siano innumerevoli modelli teorici e idee per la loro implementazione per risolvere il problema energetico. Da poco, dopo l'incidente alla centrale nucleare di Chernobyl, i governi di molti stati marittimi si sono seriamente interessati a questa fonte di energia sicura, prima di condurre test principalmente nel campo dell'energia atomica.

carbone

Tutti i tipi di carbone sono il risultato di un processo durato milioni di anni, durante il quale i resti di varie specie vegetali si sono decomposti e trasformati in torba ad alta pressione, poi in carbone. Nel corso di milioni di anni, questi depositi penetrarono sempre più in profondità nella crosta terrestre, essendo coperti con nuovi strati dall'alto. Ad esempio, uno strato di torba di 50 metri è stato compattato in un letto di carbone di 3 metri. In primo luogo, nel 1 ° secolo della nostra era, i Romani riscaldarono le loro dimore con l'aiuto del carbone. I ricercatori ritengono che la torba sia stata utilizzata per il riscaldamento nel periodo preistorico. E solo nel XVI secolo il carbone cominciò ad essere usato in Europa come combustibile.

Il carbone e l'olio nella loro origine e composizione chimica appartengono allo stesso gruppo. Infatti, dal carbone e dal petrolio, puoi ottenere benzina. Questo metodo fu sviluppato in Germania durante la seconda guerra mondiale, quando il petrolio non era abbastanza per produrre benzina. Questo metodo consiste nel fatto che nel processo di combustione del carbone viene schiacciato e sottoposto a determinati processi chimici, con conseguente combustibile eccellente.

L'olio

Come altri tipi di combustibili fossili che l'umanità brucia per produrre calore ed elettricità, il petrolio ha un'età estremamente rispettabile. Il più vecchio campi petroliferi si sono formati 600 milioni di anni fa. L'olio riempiva tutti i vuoti e le crepe della crosta terrestre, creando enormi depositi. Al giorno d'oggi, vengono ricercati attivamente, i pozzi vengono trivellati e vengono estratte enormi riserve di questi depositi.

Dall'olio producono sempre più sostanze consumate dall'umanità. La benzina e il diesel non sono gli unici prodotti consumati dagli esseri umani. L'olio è la materia prima per la produzione di medicinali, tessuti artificiali, veleni, fertilizzanti minerali, cosmetici, materie plastiche. Non sospettiamo nemmeno come l'umanità dipenda da queste risorse energetiche e di carburante. Non c'è da stupirsi che i paesi più ricchi del mondo producano paesi e produttori di petrolio. Al giorno d'oggi, il petrolio domina ovunque. Nessun'altra forma di energia può sostituire l'olio come fonte di energia.

Gas naturale

Il gas utilizzato per riscaldare, cucinare o produrre elettricità è nella maggior parte dei casi propano, butano o gas naturale. È stato scoperto durante la perforazione dei primi pozzi di petrolio quasi per caso. Oggi il gas naturale rappresenta un quinto della domanda energetica mondiale.

Il gas naturale, che brucia durante la cottura, emette energia due volte tanto quanto la corrente elettrica prodotta centrali termoelettriche. Il gas naturale, come il carbone, è un combustibile fossile, ma la sua origine è più vicina al petrolio. Questo è il motivo per cui viene prodotto insieme al petrolio o sotto forma di formazioni di gas indipendenti. È più facile estrarre gas naturale da campi sottoterra, come in Medio Oriente o in Siberia. La sicurezza durante il suo sviluppo è fornita da un sistema di tubi e valvole di collegamento, con cui regolano la pressione, poiché i campi di gas sono costantemente sottoposti a una pressione enorme.

I principali giacimenti europei di gas sono in Italia, Francia e Olanda, così come nel Mare del Nord, vicino alla costa della Gran Bretagna e della Norvegia. Inoltre, la Russia fornisce al gas siberiano un vasto sistema di gasdotti verso i paesi dell'Europa centrale. La Russia è il principale fornitore di gas e un terzo di tutte le riserve di gas usate nel mondo proviene dalla Siberia.

Energia dagli atomi

L'umanità ha imparato come ottenere energia atomica nelle centrali elettriche dividendo il nucleo dell'atomo di uranio. È questo elemento che ha un nucleo instabile ed è più facilmente diviso dall'azione dei neutroni. Come risultato del decadimento del nucleo, vengono rilasciati nuovi neutroni che, a loro volta, scindono altri nuclei atomici. Questo processo si trasforma in una reazione a catena e rilascia un'enorme quantità di energia, che viene utilizzata per trasformare l'acqua in vapore, guidare una turbina e un generatore elettrico. Sfortunatamente, questo modo di risolvere il problema energetico è pericoloso, insieme all'energia dei nuclei atomici, si verifica una radiazione radioattiva, pericolosa per tutti gli organismi viventi. Pertanto, la protezione con coperture speciali in tali centrali dovrebbe essere massimizzata.

Energia morbida

Secondo gli scienziati, la soluzione al problema energetico in futuro per forme alternative di energia morbida. Esistono forme come l'energia eolica, la bioenergia e l'energia solare. Non sprecano minerali e non danneggiano l'ambiente. Sono anche chiamate fonti di energia rinnovabile. Finché c'è vita sulla Terra, l'energia eolica, la bioenergia e l'energia solare sono inesauribili e le fonti fossili come carbone, gas e petrolio spariranno un giorno.

bioenergia

La bioenergia è l'energia prodotta dalle piante. Per gli animali e gli esseri umani, le piante sono la fonte più importante di energia e cibo. Le piante ricevono una fornitura di energia direttamente dal sole, il legno - un vettore di bioenergia rinnovabile. Ma i nostri bisogni società industriale così grande che tutto il legno del pianeta può soddisfare solo una piccola parte di esso, senza risolvere il problema energetico. In molti paesi, il legno è la principale fonte di energia. Abbattimento incontrollato porta ad una diminuzione del numero di alberi, poiché spesso non ci sono abbastanza soldi per le loro piantagioni. In questo caso, questa fonte diventa gradualmente non rinnovabile, che sarà una delle cause del problema energetico.

Un metodo alternativo e promettente per ottenere energia è la produzione di biogas. È formato dalle sostanze distrutte del mondo animale e vegetale in assenza di contatto con l'aria. L'agricoltura, dove molte biomasse vengono raccolte come rifiuti, può utilizzare speciali impianti di produzione di biogas per la produzione di metano. Il funzionamento di tali strutture non danneggia l'ambiente e il loro utilizzo non richiede alcun costo. La soluzione al problema dell'energia e delle materie prime in tali fonti alternative. Ma, naturalmente, devono prima essere costruiti e i primi esperimenti sono sempre associati a costi elevati. Un modo interessante per spendere meno gas, ad esempio, trovato in Brasile. Producono bio-alcol, un liquido ottenuto dalla fermentazione della canna da zucchero e del mais. Questo alcol è aggiunto alla benzina normale. Pertanto, il paese diventa meno dipendente dalle importazioni di benzina.

Un altro esempio di uso di bioenergia è la costa della California. Negli allevamenti di mare viene coltivata una delle varietà di alghe, che cresce di mezzo metro al giorno. Vengono anche lavorati per produrre benzina, e altri tipi di alghe vengono utilizzati come materie prime nelle centrali termiche, riducendo il problema di energia e materie prime.

Energia eolica

Il vento è una delle fonti tradizionali di energia. Anche nel VII secolo aC. e. I mulini a vento furono usati in Persia, e nel 1920, per la prima volta negli Stati Uniti, i mulini a vento furono usati per produrre elettricità. Anche a 10 anni di distanza, in Austria e in Baviera sono stati costruiti impianti eolici, che hanno fornito a intere aree la propria energia elettrica.

Le moderne centrali elettriche producono elettricità. Con l'aiuto dell'energia eolica, i generatori elettrici si muovono, alimentando la rete elettrica o accumulando energia nelle batterie. Secondo gli esperti, l'uso dell'energia eolica ha un grande futuro, se l'umanità preferisce lo sviluppo di tecnologie energetiche alternative, piuttosto che l'energia nucleare e l'uso del petrolio come fonte di energia.

Energia solare

Dal punto di vista della produzione di energia, possiamo considerare il Sole come un tipo di reattore atomico di straordinaria potenza. Solo una piccola particella raggiunge la Terra, ma persino dà la possibilità di vita. È possibile convertire l'energia solare direttamente in elettricità? Sì, è abbastanza possibile con l'aiuto di pannelli solari. Già oggi, ovunque il sole brilla e le esigenze di elettricità sono piccole, ricevono energia direttamente dal sole. I pannelli solari sono piastre che hanno due strati estremamente sottili. Uno strato consiste di silicio, il secondo - da silicio e boro. Insieme alla luce solare che colpisce la batteria solare, i fotoni penetrano nel suo strato esterno - le più piccole particelle di luce emesse dal sole. Guidano gli elettroni in movimento, trasferendoli al secondo strato e, quindi, provocano una tensione elettrica. Gli elettroni trasferiti entrano nell'accumulatore di corrente, quindi - nei conduttori elettrici. Così, ad esempio, le stazioni ad energia solare stanno già risolvendo il problema energetico dell'Estremo Oriente.

I pannelli solari vengono costantemente migliorati. Mentre sono ancora molto costosi, ma speriamo che nel prossimo futuro diventeranno abbastanza efficaci ed economici e saranno in grado di risolvere il problema energetico globale, per soddisfare una parte significativa del fabbisogno di energia elettrica dell'umanità. Tali fattorie solari sono ora in aree non residenziali a causa del caldo estremo. Le prospettive per l'uso dell'energia solare sono enormi, secondo gli esperti, se la tecnologia per produrre idrogeno continuerà a svilupparsi, allora l'energia solare accumulata nelle aree desertiche può essere consegnata sotto forma di idrogeno ai paesi consumatori.

Perché risparmiare riserve energetiche?

Depositi di petrolio, carbone e gas naturale, formati dal nostro pianeta per milioni di anni, l'umanità trascorre diversi anni. Quando spendiamo inutilmente queste riserve con un aumento dell'estrazione di vettori energetici, rubiamo i nostri discendenti.

Con ciò disturbiamo l'equilibrio di energia sulla Terra, perché il rapporto tra l'energia ricevuta e restituita allo spazio dovrebbe essere bilanciata. Se l'umanità distrugge e brucia riserve energetiche, si formano dei gas che impediscono all'eccesso di energia solare di tornare nello spazio. Di conseguenza, sorge un problema energetico globale - il nostro pianeta si sta riscaldando, un fenomeno chiamato effetto serra. Effetto serra può cambiare il clima globale così tanto che i deserti si espanderanno, si formeranno dei cicloni devastanti, il ghiaccio si scioglierà ai poli, il livello del mare aumenterà in modo significativo, molte coste saranno inondate dall'acqua.

Inoltre, il tempo per l'esaurimento delle risorse energetiche è già arrivato. Gli scienziati stanno dando l'allarme, sostenendo che le riserve energetiche fossili dureranno per diversi decenni, quindi il consumo di energia diminuirà e anche il benessere umano. Risolvere il problema nella rapida transizione della società al consumo ragionevole di riserve energetiche e allo sviluppo di nuovi metodi alternativi e sicuri di produzione di energia.