Почему человечество массово не переходит на альтернативные источники энергии?

683
2
0
22 сентября
15:43
сентябрь
2015

Обычно под альтернативными источниками энергии подразумеваются "экологичные" агрегаты, использующие тем или иным образом энергию Солнца или энергию Земли (энергия ветра и воды берётся из той же солнечной энергии).

Проблема номер один в плотности потока энергии. Т.е. если солнце греет вертикальными солнечными лучами квадратный метр Земли на ~2КВт (мощность обычного чайника), то чтобы собирать эту энергию нужно строить огромные сооружения или же много маленьких, но дающих немного энергии. Лучший вариант тут - ГЭС, отбирающие энергию с площади бассейна реки в относительно небольшом сооружении (на самом деле, очень большом, но по сравнению с бассейном реки - не очень).

Проблема номер два в том, что для изготовления агрегата, извлекающего энергию альтернативным путём, приходится тратить много энергии, полученной обычным путём, не говоря уже об отходах производства. В итоге, тот же ветряк может лет за 5 и окупается конторе его поставившей, в основном, за счёт субсидий, конечно. Но никакой из альтернативных методов извлечения энергии Солнца и Земли не способен даже в теории дать человеку достаточно электричества, чтобы удовлетворить хоть часть нынешних нужд, не то что будущих.

Поэтому я не могу в строгом смысле назвать ветряки и им подобные способы альтернативой с точки зрения обеспечения энергией всего человечества. Они не альтернатива, они - тупик. Единственный относительно чистый способ добычи энергии, практически неисчерпаемый на обозримом горизонте событий это расщепление атома. А единственной альтернативой энергии атома, является энергия синтеза, т.е. термоядерная энергетика.

6
3
сентябрь
2015

Наша лаборатория уже около 10 лет занимается материалами для водородно-воздушных топливных элементов. Это такие источники энергии, в которых из водорода и воздуха получается электричество и вода. Больше всего мы занимались синтезом полимеров - полибензимидазолов для протонпроводящих мембран, потом стали заниматься еще и катализаторами. До кризиса 2008 года нас серьезно поддерживал Норильский Никель - у них был большой проект по топливным элементам, потом с финансированием стало похуже, но остались гранты РФФИ, которые наши исследования поддерживают.

В общем, тут можно сказать, что ситуация очень многофакторная. Несмотря на то, что идее топливных элементов уже 100 лет, все равно остаются проблемы с мембранами, катализаторами и всякими вспомогательными материалами, ограничения по эффективности и ресурсу работы, устойчивости к разным режимам. Дальше идут инженерные проблемы - как правильно собрать из топливных элементов батарею, обеспечить температурный режим, безопасное хранение водорода и так далее. Потом идет экономика и рынок: топливные элементы конкурируют с литий-ионными аккумуляторами и суперконденсаторами, и их развитие тоже завязано на свои рынки, где-то пересекающиеся, а где-то свои. Аккумуляторы технически довольно сильно развились за последнее время, за счет использования в телефонах, например. Где-то у топливных элементов появляются новые ниши, например беспилотники. Разные типы топливных элементов могут найти разное применение - какие-то для мобильных уструйств, какие-то для мелких станций на водороде, типа дизель-генераторов, какие-то (типа SOFC) на крупных станциях или кораблях. Ну и конечно надо думать над тем, откуда брать водород - либо электролизом из воды, то есть тратить на это электрическую энергию (и возникает вопрос - не проще ли эту энергию запасать в аккумуляторах), либо есть еще риформинговый водород, и водород, образующийся в каких-то еще процессах как побочный продукт. Ну и еще есть политические решения, вкладывать ли в альтернативную энергетику, или продолжать доить нефть и газ.

С солнечными элементами тоже идет куча исследований, разрабатываются новые материалы, некоторые из них доступнее, но служат слишком мало, или дают КПД 2%.

В общем, чтобы что-то заработало, причем неизвестно как, нужно настойчиво и долго инвестировать в фундаментальную науку, НИОКР, инфраструктурные проекты. А при этом есть более развитые, прибыльные и отработанные неальтернативные технологии получения энергии.

1
0
Если вы знаете ответ на этот вопрос и можете аргументированно его обосновать, не стесняйтесь высказаться
Ответить самому
Выбрать эксперта