С момента, когда был зажжен первый костер, энергия заняла прочное место в основании жизнедеятельности человека. Без энергии не обходится ни микроскопический процесс сгорания жира глубоко в организме человека, ни полет на Луну.
Найти, выделить и переработать энергию стало одной из основных целей практического применения науки. Энергетика прошла длинный путь от угольных печей до атомных электростанций, и еще больший путь ей предстоит пройти к использованию энергии солнца, возобновляемых источников энергии и термоядерному синтезу, если он все же будет осуществим. А пока человечество относится, по мнению экспертов, к цивилизациям такого типа, чей энергетический потенциал пока слишком мал, чтобы с ним считаться, и слишком неконтролируем, чтобы был резон его использовать без опасности взорвать планету.
В настоящее время сразу две компании, Arkenlight и NDB, работают над технологией, позволяющей производить алмазы из ядерных отходов и впоследствии их использовать для создания батарей. Впервые об этих технологиях стало известно еще в 2016 году, когда ученые из Бристольского университета заявили, что создали прототип батареи, превратив ядерные отходы в алмаз. Теоретически она могла бы решить сразу две проблемы — утилизации ядерного топлива и создания более совершенных батарей, чем все, что имеются в настоящее время. На практике же за последние семь лет батареи из ядерных отходов так и не появились. В результате возникает вопрос — насколько данная технология вообще перспективна?
Современный мир стремится идти по пути отказа от ископаемого топлива и перехода на различные электронные системы и электродвигатели. Для их работы обязательно должны использоваться редкоземельные металлы, и именно они займут центральное место в «зеленой революции», поскольку пока только с их помощью можно создать высокопроизводительные магниты. А они, в свою очередь, необходимы в процессе получения возобновляемой энергии. Например, они часто используются в таких механизмах, как ветряные турбины, высокотехнологичные генераторы и электромобили. Однако достать эти столь востребованные материалы не всегда легко. Но отчаиваться не стоит, ведь ученые видят решение в загадочном металле, который имеет космическое происхождение.
«Скоро мы будем ездить на работу на левитирующих поездах» – примерно такие выводы можно сделать, прочитав новости о сверхпроводнике LК-99, работающем при температуре окружающей среды. В конце июля ученые из Южной Кореи опубликовали результаты исследования об открытии сверхпроводящего материала, который можно использовать для создания эффективных электросетей. Более того, если LK-99 действительно существует, то может изменить правила игры во всем – от квантовых вычислений и медицинской визуализации до энергетики и транспорта. Большинство экспертов, однако, настроены скептически, а ученые по всему миру пытаются воспроизвести и проверить работу корейских исследователей. На данный момент наиболее достоверные проверки показали, что материал LK-99 не является сверхпроводящим при комнатных температурах. Так почему же он стал таким популярным? Давайте разбираться!
Солнце — нескончаемый и мощный источник энергии, который, теоретически, мог бы покрыть все потребности людей в электричестве. Однако эффективного способа преобразовывать энергию Солнца в электричество пока не существует. Конечно, есть солнечные панели, но они имеют несколько ключевых недостатков. Главный из них заключается в том, что эти батареи способны вырабатывать электричество только днем, причем для этого должна быть хорошая солнечная погода, в противном же случае их эффективность сильно падает. Проблему можно было бы решить, разместив панели в космосе на околоземной орбите, но как передать электричество на Землю, ведь провести кабель от спутника не получится? Похоже, что решение этой проблемы смогли найти Инженеры Калифорнийского технологического института. Они не только разработали технологию, но и успешно ее испытали, передав энергию с околоземной орбиты на Землю. По их мнению, это может стать прорывом энергетике.
Ученые Массачусетского университета в Амхерсте разработали технологию, которая позволяет добывать электричество из воздуха в прямом смысле этого слова. Разумеется, никакого нарушения закона сохранения энергии в этой технологии нет. В воздухе на самом деле содержится большое количество энергии, поэтому задача состоит лишь в том, чтобы извлечь ее и направить в провода или, к примеру, аккумуляторы. Свое новое открытие, которое именно эту функцию и выполняет, ученые назвали “общим эффектом Air-gen”. Прибор, построенный на этом принципе, уже успешно генерирует электричество и показывает большие перспективы.
Итальянские ученые совершили новый прорыв в области создания аккумуляторов для хранения энергии — они создали крошечную батарейку, которая полностью состоит из съедобных материалов. Размер нового источника питания равен одному квадратному сантиметру, он может поддерживать работу электроники на протяжении 12 минут и при необходимости перезаряжаться. Если кто-то случайно (или специально!) его проглотит, с ним не произойдет ничего плохого — батарея просто переварится в желудке. Звучит очень круто и высокотехнологично. Но возникает вопрос: зачем нужна такая батарея? Ученые видят в нем большой потенциал, о котором мы сейчас и расскажем.
В последнее время водород считается одним из наиболее перспективных источников энергии, так как способен питать не только автомобили, но и целые промышленные отрасли. В то же время при его использовании в окружающую среду не выделяется углекислый газ, который стал причиной глобального потепления климата. Но если водород имеет столько преимуществ, почему бы не перейти на его использование прямо сейчас? На это есть несколько причин. Одна из них заключается в том, что массовое производство этого газа может усугубить проблему нехватки пресной воды, количество которой во многих странах ежегодно сокращается с катастрофической скоростью. Однако ученые предложили другое решение — использовать для производства морскую воду, и даже объяснили как преодолеть имеющиеся технические сложности.
Несмотря на все усилия, которые предпринимает мировая общественность для того, чтобы перейти на возобновляемые источники энергии, нефть по прежнему остается, можно сказать, “двигателем” цивилизации. Но углеводороды, как известно, наносят большой ущерб экологии и климату. Причем выбросы происходят не только в результате их сжигания, но и в процессе переработки нефти, то есть разделения ее на отдельные компоненты. На этот процесс приходится 1% от общих годовых выбросов парниковых газов. Кроме того, переработка нефти требует огромного количества энергии — около 230 гигаватт. Это сопоставимо с годовым потреблением энергии целого штата в США, такого как Невада. Но, похоже, что ученые нашли более экологичный и энергозатратный способ переработки нефти. Кроме того, он удешевит этот процесс, в результате чего цена на нефтепродукты может снизиться.
Нынешний энергетический кризис в Европе может стать самым серьезным, как минимум, за последние 50 лет. Рост цен на энергоносители стал серьезной проблемой не только для рядовых европейцев и промышленности. Уже сейчас от сложившейся ситуации страдают некоторые направления науки. Дело в том, что многие институты эксплуатируют энергоемкие суперкомпьютеры, ускорители, лазерные установки и другое энергоемкое оборудование. Многим из них приходится сокращать количество важных исследований. Причем проблемы возникли еще в январе нынешнего года, то есть до событий в Украине. Если цены на энергоносители продолжат расти этой осенью и зимой, урон, который будет нанесен науке, будет критическим.
Из-за напряженной обстановки в мире, некоторые страны мира перестали получать от России газ. Летом это не доставляет особых проблем кроме, разве что, значительного повышения счетов. Но в зимнее время жителям лишенных российского газа придется очень нелегко — во многих домах попросту может исчезнуть отопление и людям будет холодно. Власти стран пытаются решить эту проблему при помощи возобновляемых источников энергии вроде солнечных панелей и ветрогенераторов. Но вот проблема — солнечные дни бывают не всегда, да и ветра дуют далеко не каждый день. Энергия, которая уже выработана, может храниться в изготовленных из лития аккумуляторах, но они стоят очень дорого и занимают много места. Недавно финская компания Polar Night Energy показала очень дешевую, но весьма эффективную технологию хранения выработанной энергии. Она представляет собой огромную батарею, заполненную грязным строительным песком. Звучит интригующе, не так ли?