Перед миром стоит высочайшая цель: в течение последующих нескольких десятилетий необходимо избавиться от топливной зависимости и уменьшить выброс парниковых газов. Современные технологии всё еще далеки от нужного уровня; нужен большой прорыв.

Так какими же могут быть эти прорывы? Ниже представлены 5 технологий, которые, в случае удачного внедрения, могут конструктивно поменять картину мировой энергетики.

Они дают необъятные способности. Возможность извлекать энергию из космоса, к примеру, может подтолкнуть к развитию целого ряда отраслей индустрии. Разработка, которая смогла бы отфильтровывать углекислый газ, вырабатываемый электрическими станциями, которые работают на угле, смогла бы омолодить всю эту ветвь.

Естественно, фуррор не гарантирован. Технологии представляют собой сложные технические задачки, и многие требуют огромных научных прорывов в области сотворения материалов в лабораторных критериях либо на генном уровне измененных товаров. Инновации не должны делать создание энергии дороже. Если все описанное выше может быть реализовано, неважно какая схожая разработка сумеет поменять правила игры.

Солнечная энергия из космоса

В течение более чем 3-х десятилетий изобретатели желали об аккумуляции солнечной энергии прямо в космосе. Если б мы могли расположить огромные солнечные батареи на орбите Земли и направлять пучки энергии — это бы обеспечило потребность в электричестве в любом участке планетки.

Солнечный свет отражается от циклопических орбитальных зеркал на массив фотоэлементов, где свет преобразуется в электричество, потом в микроволны и в таком виде отчаливает на Землю. Наземные приемники опять конвертируют микроволны назад в электричество, которое посылается конечным потребителям.

Эта разработка может прогуляться на научную фантастику, но в собственной сущности она ординарна: орбитальные солнечные батареи на высоте 22.000 миль отправляют микроволны на Землю, где они преобразовываются в электричество и подаются в энерго системы. (маломощные пучки микроволн числятся неопасными). Наземная приемная станция поперечником в милю способна доставить около 1000 мегаватт, чего хватит для того, чтоб обеспечить электричеством около миллиона американских домов.

Цена отправки солнечных коллекторов в космос является основным тормозом в осуществлении этого проекта, потому необходимо спроектировать эту систему так, чтоб ее вес востребовал всего только несколько запусков в космос. Некие страны и компании стремятся стать пионерами в области галлактической солнечной энергии и планируют выполнить свои планы не позднее, чем через 10 лет.

Улучшенные авто батареи

Электрификация тс могла бы посодействовать уменьшить зависимость от нефти и очистить воздух (если электроэнергия станет выполняться из низковато углеродных источников, таких как ветер либо ядерная энергия), но это востребует более совершенных батарей.

В литий-воздушной батарее кислород проходит через пористый углеродный катод и соединяется с литиевыми ионами от литиево-металлического анода при воздействии электролита, производя электронный заряд. Чтоб прирастить емкость, реакции помогает катализатор, таковой, как окись марганца.

Литиево-ионные батареи, которые очень всераспространены в ноутбуках, также употребляются для гибридных движков в транспортных средствах. Они существенно более массивные, чем другие батареи, но накладны и владеют маленький емкостью. Chevy Volt с гибридным движком, который появится в продаже в будущем году, может пройти около 40 миль только на энергии батарей. В эталоне, электронные авто сумеют пройти около 400 миль на заряде аккума, и в то время как будет повсевременно существовать место для совершенствования, потенциал литий-ионного аккума очень ограничен.

Как кандидатура, литий-воздушная разработка обещает в 10 раз затмить производительность литий-ионных батарей и сумеет предоставить то же количество энергии в эквиваленте сегодняшней меры измерения бензина в фунтах. Литий-воздушная батарея берет кислород из воздуха для подзарядки, таким макаром устройство может более малогабаритным и легким. Некие лаборатории работают над этой технологией, но ученые считают, что без прорыва в этой области, до введения в строй коммерческих образцов может пройти не одно десятилетие.

Полезное сохранение

Все привязались к солнечной и энергии ветра, но эти источники энергии находятся в разряде use-it-or-lose-it (применяй либо потеряешь), другими словами они нуждаются в более совершенных методах хранения.

Комплекты батарей, которые размещены в конкретной близости от потребителей могут сохранять энергию, получаемую из возобновляемых источников, таких как ветер либо солнечная энергия, и обеспечивать энергоснабжение в то время, когда солнце не светит, а ветер не дует. Энергия аккумулируется в особых местах для хранения и может быть выслана конкретно в дома, кабинеты либо источникам вне сети.

Ученые пробуют решить делему разными методами и любой из их все еще очень проблематичен. Какой-то из них, например, употребляет метод выработки электроэнергии, при котором ветер заполняет подземные камеры; воздух подается в газовые турбины, чтоб вынудить их работать более отлично. Неувязка этого метода состоит в том, что необходимо находить подходящие, огромные, удобные подземные камеры.

Точно так же, огромные батареи могут всасывать энергию ветра для следующего использования, но имеющиеся технологии очень дороги, а другие не очень эффективны. Пока ученые отыскивают новые материалы для увеличения производительности, суровый технический прорыв навряд ли вероятен.

Литий-ионная разработка может быть более многообещающей для хранения энергии в тех областях, где это не так критично, как в автомобилях. Если производительность будет повышаться, а цены падать, коммунальные службы сумеют распространять маленькие и массивные литий-ионные батареи в собственных сетях обслуживания, как можно поближе к конечным источникам употребления. В их они могли бы сохранять избытки энергии, приобретенной из возобновляемых источников и, по мере надобности, восполнить маленькие всплески в потреблении, делая сеть более действенной и сокращая потребность в запасных припасах ископаемого горючего. После чего можно будет сделать упор на исследовательских работах способностей усовершенствования авто батарей.

Фильтрация и хранение CO2

Отказ от использования угля, как основного источника энергии и сокращение выбросов углекислого газа в атмосферу может иметь в виду более действенное внедрение электрических станций. Понижение выбросов имеющихся заводов — около 2 миллиардов. тонн CO2 в год — может серьезно поменять правила игры.

Углекислый газ удаляется от дымовых труб и компрессуется, потом закачивается глубоко под землю и хранится в жестких горных породах.

Способы по сокращению выбросов CO2 есть, но их применение на больших заводах поможет уменьшить создание на третья часть и удвоить стоимость производства энергии. Таким макаром, ученые отыскивают экспериментальные технологии, которые сумеют уменьшить выбросы на 90%, при всем этом ограничивая рост издержек.

Практически все подобные технологии находятся на ранешних стадиях и на данный момент очень трудно сказать, какой способ будет определяющим. Одна перспективная разработка заключается в сжигании угля и незапятнанного кислорода из окиси металла, ежели из атмосферы; это позволяет сделать более просто уловимый поток CO2, мало теряя в эффективности работы завода. Разработка была продемонстрирована на маленьких опытнейших образчиках и будет опробована на испытательном заводе мощностью 1 мегаватт в будущем году, но, в коммерческом использовании сумеет показаться не ранее 2020 года.

Биотопливо последующего поколения

Ещё одним методом отрешиться от ископаемых ресурсов являются возобновляемые источники горючего, другими словами новое поколение биотоплива, изготовленное из непродовольственных ресурсов.

Исследователи разрабатывают методы перевоплотить пиломатериалы, разные пищевые остатки и несъедобные многолетники, как к примеру просо в конкурентоспособное горючее. Но самое перспективное биотопливо последнего поколения делается из водных растений.

Водные растения вырастают, впитывая CO2, солнечную энергию и другие питательные вещества. Они создают нефть, которая может быть добыта и выслана на завод по переработке, чтоб получить дизельное горючее, заменитель бензина и другие продукты.

Водные растения стремительно вырастают, потребляют углекислый газ и могут произвести более 5000 галлонов биотоплива на гектар, по сопоставлению с 350 галлонами в год этанола, получаемого из кукурузы. Основанное на морских водных растениях биотопливо может быть добавлено в существующую систему чистки и переработки; в теории, США могли бы создавать довольно такового горючего, чтоб удовлетворить собственный спрос.

Но ранее момента ещё далековато. Огромное количество компаний запустили экспериментальные проекты и маленькое создание. Но, создание биотоплива из водных растений значит то, что необходимо будет отыскать дешевые источники питательных веществ и воды, чтоб регулировать количество болезнетворных организмов, которые могут понизить производительность, а так же начать разработку и культивирование более продуктивных водных растений.

Five Technologies That Could Change Everything, The Wall Street Journal, October 19