ПАО «Россети» ОАО «МРСК Урала» Филиал Учебного центра «МРСК Урала» - «Челябинский» (351) 267-81-77
(351) 267-81-96
Вход
 
Учебный центр

Электронная библиотека

Занятие 11. Энергетика будущего

Термоядерный синтез

Энергетику в будущем трудно представить без термоядерного синтеза, поэтому наш рассказ начнем имеенно с него. 

В настоящее время для производства электрической, а в ряде случаев и тепловой энергии, используются атомные электростанции (АЭС). На современной АЭС энергия производится в реакторе путем распада тяжелых ядер (уран, плутоний). Реакция распада ядер носит самопроизвольный характер, всвязи с этим существует опасность разрушения ядерного реактора.

При термоядерном синтезе такая опасность сведена к минимуму, т.к. при синтезе легких ядер (водорода, гелия, лития) в термоядерном реакторе нет ничего самопроизвольного. Поэтому термоядерный синтез безопасней. Но создать условия синтеза намного сложнее, чем создать условия распада, т.к. для этого необходимо создать либо очень высокое давление, либо очень высокую тепмпературу. И то и другое крайне сложно.

В настоящее время проект экспериментального термоядерного реактора ИТЭР реализуется на территории Франции. В развитие проекта вложены несколько миллиардов долларов. В проекте приняли участие страны ЕС, Китай, Россия, США и другие. Строительство реактора планировалось завершить в 2016 году, но всвязи с удорожанием проекта перенесено на 2025 год. Финансирование проекта странами-участниками происходит не перечислением денег, а путем поставок высокотехнологичного оборудования.

Основные задачи термоядерного синтеза: получение практически неисчерпаемого источника энергии, избавление от горы постоянно растущих радиоактивных отходов и обеспечение безопасности окружающей среды.

Биотопливо

В отличие от ядерного синтеза, использование биотоплива уже активно началось в наши дни. Но т.к. на его долю приходится менее 1% рынка сырья, то использование биотоплива можно отнести к разряду энергетики будущего.

Биотопливо состоит из растительного или животного сырья, из продуктов жизнедеятельности организмов и органических промышленных отходов. Преимущества биотоплива перед традиционным видом топлива в том, что оно является возобновляемым, вырабатывает энергию без отходов и обладает высоким КПД, биотопливо безопасно для окружающей среды.

Биотопливо бывает жидким (этанол, метанол, биодизель), твердым (брикеты, пеллеты) и газообразным (биогаз, водород).

Биотопливо начали производить как альтернативу традиционным источникам энергии. Сигналом к использованию биологического топлива послужили расчёты учёных о сверхбыстром сокращении природных ресурсов и приближающемся всемирном энергетическом кризисе. Кроме того, главной причиной глобального потепления исследователи считают увеличение концентрации в атмосфере углекислого газа, связанное с активным использованием людьми ископаемых энергоносителей.

Сырьем биотоплива первого поколения являются сельскохозяйственные культуры и растительные жиры. Сырье второго поколения - это остатки культивируемых растений, трава, древисина. Сырье третьего поколения - водоросли, не требующие земельных ресурсов, имеющие большую биомассу и имеющие высокую скорость воспроизводства.

Биотопливо в России успешно используется уже несколько лет, и с каждым годом такому топливу отдают предпочтение все больше компаний. К примеру, промышленные автоматизированные котлы на биотопливе работают более эффективно, чем на угле.

В наше время уже существуют электростанции, работающие на газообразном биотопливе, которое получается в процессе брожения биомасс. Одна из таких электростанций запущена в эксплуатацию в Крыму в Белогоском районе. Генерируемая мощность электростанции 60кВт•ч электроэнергии.

Квантовая энергетика

Квантовая энергетика - это новое направление энергетики, основанное на фундаментальных открытиях в области использования энергии сверхсильного электромагнитного взаимодействия (СЭВ) и открытия кванта пространства-времени (квантона).

Предлагаемая технология может рассматриваться как альтернатива ядерному синтезу.

Российский физик и изобретатель Владимир Семенович Леонов утверждает, что единственным источником энергии во Вселенной являются квантоны. Из квантонов состоят элементарные частицы материи. Квантоны состоят из ещё более мелких частиц - кварков.

Основные направления квантовой энергетики:

1. Квантовые реакторы для получения тепла.

Работа простейшего квантового реактора основана на эффекте Ушеренко. Суть эффекта Ушеренко в том, что твердая пылинка, разгнанная до скорости 1км в секунду при ударе по бронеплите выделяет энергии в сотни раз больше, чем потрачено на её разгон. Таким образом, энергию можно получать в буквальном смысле из песка в качестве топлива.

2. Квантовые теплогенераторы для получения тепла.

Работа квантового теплогенератора основана на эффекте кавитационного нагрева. Эффект кавитации начинает проявляется при вращении турбины со скоростью порядка 3000 оборотов в минуту. При этом на поверхности вращающихся лопастей начинают появляться кавитационные пузырьки, которые приводят к значительному увеличению выделения тепловой энергии.

3. Квантовые двигатели.

Работа квантового двигателя основана на эффекте английского изобретателя Джона Стерла. Суть эффекта в том, что при раскручивании механизма определенной конструкции до некоторой скорости система переходит в режим самовращения, не требуя подвода дополнительной энергии. Эффект вечного двигателя противоречит классической механике, но никоим образом не противоречит законам квантовой механики, которая смогла объяснить данный эффект тем, что источником энергии является сверхсильное магнитное взаимодействие (СЭВ).

Ученые считают, что квантовая энергетика коренным образом изменит все имеющиеся представления на процессы получения и преобразования энергии, определяя развитие энергетических технологий будущего.

Альтернативные источники энергии

Говоря об энергетике будущего нельзя не упомянуть и об альтернативных источниках энергии, которые начинают применяться в сфере промышленности и народного хозяйства уже в наши дни. К альтернативным источникам энергии относятся:

1. Солнечные электростанции с использованием солнечных батарей.

2. Приливные электростанции, использующие эффекты приливов и отливов природных водохранилищ.

3. Ветровые электростанции. Одно из новшевств в данном виде выработки электроэнергии представила корпорация Google, которая разработала летающий ветрогенератор.

4. Геотермальные электростанции превращают тепловую энергию земли в электрическую.

5. Использование энергии человека. При этом, ученые планируют разработку устройств, способных преобразовывать кинетическую энергию человека, которая вырабатывается, например, при ходьбе или других движениях, в электрическую энергию для питания мобильных устройств. Такие микрогенераторы могут встраиваться в подошву обуви, в элементы одежды или в конструкцию сумки, которая качаясь при ходьбе, вырабатывает кинетическую энергию.

6. Использование энергии движения песка.

7. Использование земного притяжения.

Вопросы для самопроверки

1. Чем принципиально отличается термоядерный синтез от процессов, применяемых в современных атомных электростанциях.

2. Перечислите виды биотоплива.

3. На чем основана квантовая энергетика.

4. Назовите альтернативные источники энергии.

 

 

Учебный центр

Методические материалы

 

Система управления сайтом GetSimple © 2017 Филиал Учебного центра «МРСК Урала» - «Челябинский»
Яндекс.Метрика