8 alternatyvūs energijos šaltiniai. Vartiklis

Senkant tradicinės energijos šaltiniams ir resursams, vis dažniau žvalgomasi, kuo gali tekti juos pakeisti. Čia pabandome pateikti ir įvertinti kelias skirtingas galimybes. Skaičiai nurodo tikėtiną panaudojamumo realumą.

Idėjos pasaulio pagerinimui

Saulės baterijos ant stogų – viskas būtų gerai, jei jos nekainuotų. Ar galėtų vyriausybės jas subsidijuoti?
Genetiškai modifikuoti augalai, gaminantys angliavandenius, kuriuos galima naudoti kurui.
Stratosferos vėjų energija (žr. >>>>>).
Hibridiniai sunkvežimiai dukart efektyvesni nei įprastiniai.
Greitųjų autobusų linijos – specialios linijos autobusams, atskirtos nuo kitos kelio dalies. Bogotoje jos veikia nuo 2001-ųjų ir leido atsisakyti 7 tūkst. privačių autobusų (jau įgyvendinta Vilniuje).
Vandenyno suskirstymas į zonas. Vandenynai „serga“, pakrančių vandenynų apsauga – daugelio vyriausybių rūpestis. Skirtingose zonose būtų leidžiama skirtinga veikla: naftos gavyba, žvejyba, poilsis ir pan.
Dirbtiniai žaibai gali padėti išlaisvinti šiukšlėse slypinčią energiją.
Cemento gamyba sudaro 5% visos CO₂ emisijos. Magnio oksido panaudojimas leistų gaminti cementą, kuris kietėdamas absorbuoja anglies dvideginį.
Genetiškai modifikuoti augalai galėtų augti sūriuose dirvožemiuose (drėkinami sūriu vandeniu).

Energija gaunama jungiantis, o ne skylant atomams. Pakinkius tą pačia termobranduolinę jėgą, kuri kaitina Saulę, būtų vos iš kelių kilogramų į dieną kuro išgaunami gigavatai elektros energijos. Vandenilio izotopo kuras būtų išgaunamas iš jūros vandens ir ličio. Toks reaktorius neskleistų šiltnamio efektą didinančių dujų ir paliktų mažai radioaktyvių atliekų, kurios suirtų per šimtmetį. Net avarijos atveju, silpnas radiacinis užkrėtimas tebūtų tik kilometro spinduliu ir nebūtų būtina evakuacija.

Klausimas, tai 21 ar 22 a. sprendimas. Dabar žinoma, kad branduolinė sintezė yra galima. Tokamakai, kuriuose milžiniškos elektromagnetinės apvijos spurgos formos kamerose įkalina iki 100 mln. laipsnių jonizuotą plazmą. Klausimas tėra, ar ji apsimokės ekonomiškai. O tuo tarpu reikalai stumiasi lėtai. Praėjus net 20 m. nuo pasiūlymo, tik tebeplanuojama pradėti statyti 12 mlrd. dolerių vertės ITER reaktorių pietrytinėje Prancūzijoje, kuris galėtų pradėti darbą 2016 m.

Papildymas: Jis pradėtas statyti 2013 m. ir tikimasi jį baigti 2025-ais, tačiau pirmu pajėgumu deuterio-ir tričio eksperimentai būtų atliekami tik nuo 2035 m. Statomas Karadašo (Cadarache) tyrimų centre Prancūzijos pietuose, 60 km nuo Marselio. Komplekso įrenginiai užima 180 ha, tapę CEA tyrimų centru. Jis taptų didžiausiu plazmos tyrimų centru su 840 m³⁾ plazmos kamera.

Baigiami reaktoriai Indijoje, Kinijoje ir Korėjoje parodys, ar magnetiniame butelyje pavyks įsukti plazmą kelioms minutėms. Dabar tai pavyksta keliasdešimčiai sekundžių. ITER siekia trijų pagrindinių tikslų. Pirmiausia, ji turėtų parodyti, ar didelis tokamakas gali suvaldyti deuterio ir tričio izotopų virtimą heliu pakankamai ilgai, kad sugeneruotų 10 kartų daugiau energijos, nei jos suvartoja. Antra, patikrinti, kaip gautus greitųjų neutronų srautus galima panaudoti tričio gamybai – pvz., jais daužant supančius ličio sluoksnius. Trečiasis tikslas – integruoti daug technologijų, būtinų komercinės elektrinės įrengimui.

Daugiausia energijos turintys gūsiai pučia gerokai aukščiau medžių viršūnių. Vėjas yra Saulės energija, paversta oro judėjimu – apie 0.5% Žemės gaunamos Saulės energijos virsta kinetine oro energija (apie 1,7 W kiekvienam žemės paviršiaus kv. metrui. Laimei, ši energija nėra tolygiai paskirstoma, o susitelkia į galingas oro sroves. Bet, deja, stipriausios ir pastoviausios vėjo srovės yra dideliuose aukščiuose. Spėjama, tad ten susitelkę 2/3 visos vėjų energijos.

Tad jei vėjas gali į energinį biudžetą gali įnešti kelis teravatus, tada inžinieriams būtina paieškoti būdų, kaip tinkamai juos paimti. Šiuo metu aktyviai vystomi trijų krypčių tyrimai.

Kanados Otavos „Magenm Power" planuoja pradėti pardavinėti besisukantį heliu užpildytą generatorių, panaudojantį Magnuso efektą (geriausiai žinomą aukštyn mušant besisukančius golfo kamuoliukus), kuris, pririštas lynu, gali pakilti į 122 m aukštį. Autobuso dydžio įrenginys tieks 4 KW elektros srovę. Kompanija tikisi 2010 m. pasiūlyti ir aukščiau pakylančius futbolo aikštės dydžio įrenginius, tieksiančius 1,6 MW elektros srovę.

Kalifornijos „Sky WindPower" bando sukurti autogiroskopus, gaudančius vėjai panašiai į malūnsparnio mentes. Pakilę į 10 km aukštį jie galėtų išnaudoti 90% savo galimybių. Kompanija bando surinkti 4 mln. dolerių, kad galėtų pagaminti 250 KW galingumo prototipą.

Vis dar konceptualiame etape tebėra astronauto Wubbo J. Ockels ir jo studentų „kopėčių malūnas" (laddermill), kuriamas Nyderlandų Delfto technikos universitete. Tai keli kompiuterių valdomi ir lynais sujungti aitvarai. Aitvarų grandinė kyla ir leidžiasi, sukdami ant žemės esantį generatorių. Spėjama, kad toks įrenginys galėtų gaminti 50 MW galingumo elektros energiją/

Tačiau kol kas nėra aišku, kaip tie didelių aukščių įrenginiai būtų atsparūs turbulencijos, liūtims ir žaibams. Dideli jų palaikymo kaštai gali būti kliūtis plačiam naudojimui. Be to, tektų išspręsti oro transporto saugumo klausimus (jau dabar, JAV oro pajėgų lėktuvai nudaužė tuziną didelių aerostatų). Windstalk project

Vis tik naujų būdų pakinkyti vėją galima ir žemės paviršiuje.
55 m aukščio „Windstalk“ stiebų miškas planuojamas šalia JAE Masdaro miesto. Stiebai užpildyti pjezoelektriniais diskais. Vėjui lenkiant stiebus diskai spaudžiami ir apačioje esantis generatorius gamina elektros energiją. Stiebai – iš anglies pluošto, jų skersmuo – 30 cm apačioje ir 5 cm viršuje. Jie veikia tyliai, nekenksmingi ir primena medžius.

Kita vertus, vėjas sustiprėja, kai atsitrenkia į kliūtis, pvz., pastatus. Tad danai sukūrė „EdgeFlow“, 36 m. ilgio horizontalią turbiną, įrengiamą ant stigo. Ji įmonei gali pagaminti apie 20-30% energijos.
O britai kuria 120 m aukščio jėgainę NOVA stipriems jūros vėjams gaudyti.
Britų „Chetwoods architects“ suprojektavo milžinišką 75x25 m burę „Wind Dam“, kurios centre įrengta galinga turbina. Ją planavo išbandyti Ladogos ežere netoli Peterburgo.
Švedų „Home Energy” sukurta “Energy Ball” turbina su 6-iais 1,1 m skersmens sparnais sveria vos 30 kg ir gali gaminti energiją net esant silpnam vėjui. Sparnams sukantis ji primena sferą. Turbina maža ir tyli, todėl ją gali naudoti ir privatūs žmonės, netgi mieste.
O išradinga amerikiečio Dougas Selsamo sukonstruota „Selsam superturbine“ vėjo turbina yra atviroje jūroje įrengtas ilgas ir lankstus prie dugno inkaru pritvirtintas anglies pluošto velenas, ant kurio tarsi karoliukai suverti nedideli sraigtai, priverčiantys veleną suktis.

Tai 1989 m. sukėlė didelį susidomėjimą, tačiau „tradiciniai" mokslininkai jos galimybę atmeta. Teoriškai labiau tikėtina, tačiau eksperimentiškai vis dar ginčytina, yra „sono" branduolių sintezė. 2002 m. rusų kilmės mokslininkas Talejarchanas, dirbęs Ąžuolų juostos (Oak Ridge) laboratorijoje, paskelbė, kad veikiant aukšto intensyvumo ultragarsu ir neutronais acetono talpą, joje sukelia mikroskopinius burbuliukus, judančius viršgarsiniu greičiu. Acetonas buvo pagamintas naudojant deuterį, neutronu prisotintą vandenilio formą, ir tyrinėtojai teigė, kad susidarę burbuliukai vertė du deuterio atomus, prijungiant tiekiamus neutronus, sintetintis į tritį (du perteklinius neutronus turinčią vandenilio formą). Deja, kitos grupės atliko panašius eksperimentus, tačiau neužfiksavo aiškių branduolių sintezės požymių (vėliau Talejarchanas persikėlė į Purdue universitetą ir toliau skelbė apie savo tyrimų sėkmę).

„Enterprise" žvaigždėlėkiai buvo varomi antimaterijos. Tai būtų tikrai galingas energijos šaltinis – anihiliuotas 1 kg antimaterijos išlaisvintų tiek energijos, kiek duoda per metus JAV sudeginamas benzinas. Tačiau nėra žinomų gamtinių antimaterijos šaltinių, tad ją reiktų sintezuoti. Galingiausiam pasaulyje CERN el. dalelių greitintuvui tektų dirbti 100 trijilonų metų, kad pagamintų 1 kg antimaterijos.

Kosmose Saulė šviečia nuolat. Nenuostabu, kad dar 1968 m. Peter Glaser'is^*) pasiūlė iškelti miesto dydžio palydovus, kurie nuimtą Saulės energijos derlių nematomų mikrobangų pavidalu perduotų į Žemę (tokio perdavimo efektyvumas siekia 90%). Ypač patrauklu tai atrodė per 8 dešimtm. naftos krizę, kai degalų kainos šoktelėjo iki kosminių dydžių, tačiau 1979 m. projektas nutrūko, kad jo kaina sieks 305 mlrd. dolerių.

Ir vis tik tikimasi, kad ši energija būtų pigesnė nei termobranduolinių reaktorių. Iki 2003 m. NSA įvertino kai kurias komponentes: plonasluoksnę foto-plėvelę, gaminančią elektros energiją, aukštų temperatūrų puslaidininkius jų perdavimui ir infraraudonųjų spindulių lazerius mikrobanginei transmisijai į Žemę. Tai leidžia sumažinti visos sistemos svorį ir tuo pačiu sumažina iškėlimo į orbitą kaštus.

Tačiau vis tik „naudingumas" lieka žemas (keli šimtai vatų kilogramui), o tai reiškia, kad ši energija vis dar bus brangesnė,nei kitų rūšių atsinaujinanti energija. Belieka tikėtis, kad išeitį duos technologinė pažanga. Japonų JAXA planavo 2010 m. paleisti palydovą, kuris išskleistų Saulės baterijas ir galėtų į Žemę siųsti 100 KW energijos srautą.

O dar, pvz., D. Krisvelas siūlė saulės baterijas įrengti Mėnulyje ir energiją iš ten perduoti mikrobangomis.

Tik 0.038% elektros energijos sudaro visų fotovoltinių sistemų indėlis. Tikimasi, kad nanotechnologijos galės padidinti Saulės energijos paėmimo efektyvumą. Tikimasi, kad naujos kartos silicio elementai leis pasiekti 22% efektyvumą. Viltis tai padvigubinti žadina kvantinio lygio taškų sukūrimas.

Kai saulė apšviečia silicio plokštelę, didžiojo jos energijos dalis virsta šiluma. Geriausiu atveju, fotonas gali išmušti vieną elektroną. Kvantinio dydžio taškai leidžia įdarbinti platesnį bangų intervalą ir užtikrinti, kad fotonas išmuša net 7 elektronus. Tiesa, dauguma tų elektronų vėl sugrįžta, tad inžinieriai ieško būdų, kaip juos efektyviau nukreipti į elektros srovę. Tai pat jie ieško medžiagų, kurios būtų mažiau kenksmingos aplinkai, nei dabar nanokristaluose naudojamos švinas, selenas ir kadmis.

Nanotaškus sukurti palyginti nebrangu. Nanosolar" netoli San Francisko stato gamyklą, kuri galės gaminti apie 200 mln. plokštelių su nanotaškais per metus. Jie spėja, kad jų gaminamo 1 W kaina tebūtų 0,5 dolerio. Tai pažadino gigantus – į šią sritį investuoja „Shell", „British Petrol"...

Didžiausia atsinaujinančios energijos problema yra poreikio ir tiekimo atitikimas. Jos tiekimas neprognozuotai gali staiga sumažėti; ir pagrindinę šaltiniai linkę būti vietovėse, kuriose negyvena žmonės. Vienas sprendimų yra ypač laidžių linijų nutiesimas. Atvėsintos iki artimos absoliučiam nuliui temperatūros, linijos galėtų perdavinėti elektros sroves tolimais atstumais. Kad tokia technologija galima, įrodo 350 m. skystu azotu šaldoma linija Albany, leidžianti perduoti iki 48 MW galingumo ir 34,5 kV įtampos srovę. Tad būtų įmanoma perduoti energiją iš Saulės baterijų blokų Australijoje ar vėjo jėgainių sankaupų Sibire. Va tik tokių linijų nutiesimo laikas ir kaštai yra milžiniški. Tide Plant

Potvynių energijos panaudojimas gerokai atsilieka nuo vėjų įkinkymo. Iki 2000-ųjų galima įvardinti tik du sėkmingus komercinius įdiegimus: 240 MW jėgainė Prancūzijoje ir 20 MW stotis Naujojoje Škotijoje. O dabar 40 MW jėgainę Daišane rengia Kinija, o šešios 36 KW turbinos ims suktis Niujorko East River. Šiemet turėtų imti veikti bangų jėgainė Portugalijoje.

Didelis susidomėjimas Anglijoje, kur specialistai prognozuoja, kad vandenyno galia gali duoti 1/5 šaliai reikalingos energijos. UK vyriausybė pavedė ištirti dėl 16 km ilgio dambos galimybės šiaurinėje pakrantėje, kur potvyniai antri pagal didumą pasaulyje. Čia būtų galima generuoti 8,6 GW galingumo elektros energiją. Tačiau gamtos saugotojai įspėja, kad gali būti pažeista ekosistema ir todėl priimtinesnės būtų plūduriuojančios turbinos.

Potvynių energija yra prognozuotina. Tuo tarpu bangos labiau kaprizingos, tačiau kartu ir visuotinės. Tad dėmesys joms irgi didelis.

Genetika sudaro prielaidas sukurti gyvybės formas, galinčias nesunkiai „auginti" energiją (kaip dabar auginamas maistas). Mokslininkai kalba apie mikrobus, kurie galėtų šiluminių elektrinių anglies dioksidą paversti gamtinėmis dujomis, kurias vėl būtų galima deginti. Tokių organizmų mūsų planetoje yra tūkstančiai, o gal net milijonai. Jų genus galima panaudoti naujiems efektyvesniems mikroorganizmams sukurti.

^*) Piteris Glaseris (, 1923-2014) – čekų kilmės amerikiečių mokslininkas ir aeronautikos inžinierius. Tarp jo darbų sričių yra ir 5vairus saulės energijos panaudojimas, tame tarpe ir palydovinės elektrinės. Domėjosi pietų Arabijos archeologija ir Arabijos artefaktų. Tačiau jam emigruojant į JAV 1948- ais, ši kolekcija liko Čekoslovakijoje, kuri atsisakė perduoti ją JAV.