طاقة

ها هي طاقة المستقبل

© Shutterstock

زاد الاستهلاك العالمي للطاقة بأكثر من 50 بالمائة في العشرين عامًا الماضية - وهذا الاتجاه مستمر.

واليوم ، يستهلك ما يقرب من 7 مليارات من سكان الأرض كمية من الطاقة تعادل 14 مليار طن من النفط سنويًا. سابع فقط يأتي من مصادر الطاقة المتجددة والطاقة النووية. لا يزال يتم إنتاج أكثر من 80 في المائة عن طريق حرق الفحم والنفط والغاز الطبيعي.

استغرق الأمر الأرض ملايين السنين لبناء احتياطيات الفحم والنفط والغاز الطبيعي في التربة ، بينما نحرق تلك الوقود الأحفوري في جزء جيولوجي من الثانية. وفقًا لشركة الطاقة BP ، تحتوي الأرض على ما يكفي من الفحم لمدة 153 عامًا عند الاستهلاك الحالي ، بينما يمكننا الاعتماد على آبار النفط الحالية لمدة 50 عامًا أخرى.

هذا هو السبب في أننا بحاجة إلى العثور على مصادر جديدة للطاقة لا يمكن أن تنفد ، بحيث لا يزال الضوء يضيء عند تشغيله في 100 عام.

في كل مكان على الأرض ، يكتشف المهندسون والباحثون بالفعل من أين يجب أن تأتي طاقة المستقبل.

مصدر الطاقة الخضراء

طواحين الهواء يطلقون النار في السماء

© Shutterstock

في أوروبا وحدها ، هناك مساحة كافية لبناء ملايين الطواحين الهوائية التي يمكنها تزويد العالم بأسره بالطاقة حتى عام 2050.

هذه هي رسالة فريق من الباحثين الدوليين في مجلة Energy Policy التي تتناول سياسة الطاقة.

ويخلص فريق البحث إلى أن 4.9 مليون كيلومتر مربع من الأرض ، تنتشر في جميع أنحاء أوروبا ، يمكن تحويلها إلى مزارع رياح أصغر وأكبر. هذا هو 46 في المئة من إجمالي مساحة أوروبا.

وفقا للباحثين ، يجب أن تضم الحدائق ما مجموعه 11 مليون توربينات الرياح ، والتي تولد معا 497 طاقة exajoule.

هذا يكفي لتزويد العالم بأسره بالكهرباء حتى عام 2050 ، عندما يكون الطلب العالمي على الطاقة حوالي 230 إكساجول.

يتم استغلال الطاقة من مجموعة المد والجزر

© Shutterstock

يجب أن يعمل السد الذي تبلغ مساحته 11.5 كيلومتر مربع و 16 توربينات على تحويل الخليج الإنجليزي إلى محطة للطاقة.

عند ارتفاع المد ، يتدفق الماء فوق السد ، وإذا انخفض مستوى المياه من 7 إلى 9 أمتار ، فإن المياه لا يمكن أن تنسحب إلا عبر التوربينات.

يجب أن ينتج المصنع طاقة كافية لـ 155،000 أسرة.

تفترض شركة الطاقة Tidal Lagoon Power ، صاحبة المشروع الطموح ، أن محطة طاقة المد والجزر ستكتمل في عام 2024 أو 2025 ويمكن أن تبدأ في توليد الكهرباء.

مقالات أخرى عن المهووسين الحقيقي: إنقاذ المناخ

مصدر السلطة من قبل الناس

الرصيف هو حلقة مفرغة حديثة

المشاة في شارع الطيور في لندن يمشون على أول رصيف للممر.

© HANAH MCKAY / REUTERS / SCANPIX

في عام 2017 ، تلقى Bird Street في لندن أول رصيف في العالم لتوليد الطاقة. هناك مولدات كهربائية بيزو تحت العقد بين البلاط ، والتي تحول ضغط القدمين إلى كهرباء.

يخلق الضغط الميكانيكي على البلاط مجالًا كهربائيًا في مادة كهرضغطية ويرسل تدفقًا من الإلكترونات عبر المولدات.

يتم تخزين هذه الكهرباء في البطاريات ، والتي تشعل إنارة الشوارع في المساء. إذا كان هناك قيود على الكهرباء في جميع المدن ، يمكن لأقدام ملايين السكان إنتاج طاقة كافية لجميع إضاءة المدينة العامة.

المسافرين تسخين المبنى

250000 مسافر في القطار يمشون في قاعة CS في ستوكهولم كل يوم. يتم تبديد انبعاث الحرارة عن طريق نظام التهوية ، والذي يتصل بمبادل حراري.

يتم نقل الحرارة إلى الماء ، الذي يمر عبر الأنابيب إلى التثبيت الحراري في مبنى مكاتب مجاور من 13 طابقا.

وبذلك يوفر المبنى 20٪ من تكاليف التدفئة.

Stadsrumoer يترك الأنوار على

1 / 4

غير محدد

1234© جوليان بورجوا ، أوليفييه كوليز ، سافين دي بيتول ، سيدريك دونفال ، رومان جروسيل / 2013 Skyscraper المنافسة

يقع برج Soundscraper الذي يبلغ ارتفاعه 100 متر وسط الطرق السريعة. إن صوت إطارات السيارات التي تتسابق فوق الأسفلت يصم الآذان - ولكنه يشبه موسيقى المبنى.

ذلك لأنه مغطى بـ 84000 من الشعر الملمس الذي يحول حركة الموجات الصوتية إلى كهرباء.

لا يزال Soundscraper على طاولة الرسم ، ولكنه شارك بالفعل في مسابقة ناطحة سحاب من مجلة الهندسة المعمارية في عام 2013. إذا كان المبنى المشعر يقع بالقرب من البرسيم أو في مدينة مزدحمة ، فيمكن تحويل الضجيج الناتج عن البيئة المحيطة إلى سعة 150 ميجاوات.

هذا هو قدرة 20 من أكبر توربينات الرياح. يمكن أن يوفر إنتاج الكهرباء 10 بالمائة من استهلاك إضاءة الشوارع في مدينة مثل لوس أنجلوس.

مصدر الطاقة في المستقبل

الطاقة من الهيدروجين

مجتمعنا الأحفوري يعمل على النفط والفحم والغاز. لكن في المستقبل ، ستذهب الطاقة الناتجة عن الهيدروجين إلى المستهلك.

إذا كانت كل الطاقة تأتي من مصادر خضراء ، فلن يكون الإمداد مستقرًا: عندما تهب الرياح أو عندما تشرق الشمس وطواحين الهواء والألواح الشمسية تولِّد كهرباءًا أكثر بكثير مما نستخدمه.

لا يمكننا الآن تخزين هذه الكهرباء إلا على نطاق صغير في الأيام التي لا تهدأ فيها الرياح ، ولكن في المستقبل ، سنخزن كل الطاقة في الهيدروجين حتى يكون هناك طلب ، بحيث يمكن أيضًا استخدام فائض الكهرباء.

تقسم الكهرباء الماء إلى أكسجين وهيدروجين. يتم حفظ آخر واحد.

يتم تحرير الطاقة عندما تقوم خلايا الوقود بتحويل الهيدروجين إلى الماء عن طريق إضافة الأكسجين.

الطاقة النووية بدون يورانيوم

مفاعل الثوريوم

© HEIN VAN DEN HILL / NGR / CORBIS / GETTY IMAGE

الثوريوم هو الوقود لمحطات الطاقة النووية المستقبلية. في عام 2017 ، بدأت دراسة هولندية بمفاعل يحرق الثوريوم حصريًا.

يحول المفاعل العنصر إلى اليورانيوم الانشطاري - 233 عن طريق تشعيعه بالنيوترونات ، وبمجرد تشغيل العملية ، يتم إطلاق نيوترونات جديدة عن طريق الانشطار النووي لليورانيوم.

تقوم هذه النيوترونات بتحويل المزيد والمزيد من الثوريوم حتى يتم استخدام المادة تقريبًا.

لا تستخدم محطات الطاقة النووية الحالية سوى نسبة ضئيلة من اليورانيوم القابل للانشطار في الوقود.

مياه البحر تدفع المفاعل

قطر مفاعل ITER يبلغ قطره 19.4 متر ودرع خرساني بارتفاع 30 متر.

© ITER

يستخدم الهيدروجين الثقيل من مياه البحر في طاقة الاندماج ، التي تشكل مصدرًا لا ينضب تقريبًا.

عندما يبدأ ITER في اختبار وقود الهيدروجين الثقيل في عام 2025 ، تكون جميع أنواع سجلات الاندماج في خطر. على سبيل المثال ، يجب تسخين الوقود إلى 150 إلى 200 مليون درجة مئوية وتحطيم الرقم القياسي الحالي البالغ 140 مليون درجة مئوية.

بالإضافة إلى ذلك ، يجب الاحتفاظ بالبلازما في القفص المغناطيسي لمدة 8 دقائق في المرة الواحدة - والسجل الحالي هو 6.5 دقيقة.

سيتم اختبار ITER مرة أخرى خلال السنوات العشر الأولى ، بحيث بحلول عام 2035 سيكون كل شيء جاهزًا للتجارب مع وقود الاندماج من الهيدروجين الثقيل والثقيل للغاية. بهذه الطريقة ، تحصل نوى الهيليوم التي تنشأ أثناء الانصهار على مزيد من الطاقة.

تتصادم نوى الهيليوم الحار جدًا مع نوى الهيدروجين في البلازما ، وتسخينها وتؤدي إلى مزيد من الانصهار ، مما يخلق المزيد من نوى الهيليوم.

ثم يتم إشعال البلازما وتستمر عمليات الاندماج تلقائيًا - ما يصل إلى ساعة واحدة في كل مرة - وهي توفر طاقة أكثر مما تم وضعها في العملية.

فيديو: وثائقي "طاقة المستقبل" (كانون الثاني 2020).

المشاركات الشعبية

فئة طاقة, المقالة القادمة

لماذا يخرج الضوء في طائرة أثناء الإقلاع والهبوط؟
طائرات

لماذا يخرج الضوء في طائرة أثناء الإقلاع والهبوط؟

ينطفئ المصباح الموجود في المقصورة عند توجه الطائرة إلى المدرج وقبل الهبوط. هذا له علاقة بالرؤية الليلية للموظفين والركاب. عندما يتم إخلاء الطائرة ، كل ثانية مهمة ، وعندما تضطر العيون إلى التعود على الظلام ، يضيع وقت ثمين. يجب أن يكون الركاب قادرين على رؤية المشارب المضيئة على الأرض عندما يضطرون إلى المغادرة.
إقرأ المزيد
هل تستغرق الرحلة إلى بانكوك حقًا أقل من العودة؟
طائرات

هل تستغرق الرحلة إلى بانكوك حقًا أقل من العودة؟

إذا كان بإمكان الطيار الاستفادة من أحد مسارات الطائرات ، فيمكن للطائرة المشاركة في الرحلة من هولندا إلى بانكوك. ومع ذلك ، لا تنطبق هذه الميزة إلا على الطريق إلى هناك ، لأن التدفقات تذهب أساسًا من الغرب إلى الشرق. مرة أخرى ، يجب على الطيار تجنبها قدر الإمكان حتى لا تطير مباشرة في مهب الريح.
إقرأ المزيد
ناسا تختبر أجنحة الطائرات المرنة
طائرات

ناسا تختبر أجنحة الطائرات المرنة

الطيران هو واحد من أكبر ملوثات الهواء. لهذا السبب يريد العلماء بناء الطائرات التي تستخدم كميات أقل من الوقود. الأجنحة الطويلة تجعل الطائرات أكثر صداقة للبيئة من بين المناطق التي يعتقدون أنها يمكن أن تحقق الربح فيها شكل الأجنحة. من الناحية النظرية ، ستجعل الأجنحة الطويلة أكثر اخضرارًا للطائرات ، لكن المشاكل تنشأ عند السرعات المنخفضة أثناء الإقلاع والهبوط.
إقرأ المزيد