ITER (International Thermonuclear Experimental Reactor) – это название международного проекта по созданию экспериментального термоядерного реактора. Участники проекта ставят перед собой задачу продемонстрировать коммерческий потенциал термоядерной энергетики и решить все сопутствующие технологические проблемы. Главное преимущество термоядерного реактора по сравнению с ядерным – его значительная безопасность в плане радиации. Ну и, разумеется, объемы производимой электроэнергии у термоядерного реактора должны быть в разы больше чем у его ядерных реакторов.

На данный момент проектирование реактора завершено и уже известно, где он будет построен – на территории исследовательского центра Кадараш в 60 километрах от города Марсель, на юге Франции.

Аббревиатура ITER неожиданно получила второе значение. В наши дни ее связывают с латинским словом «iter», означающим «путь». В этом контексте термоядерный реактор воспринимается как путь в будущее для всего человечества.

В проекте участвуют Евросоюз, США, Россия, Китай, Индия, Япония и Южная Корея. Таким образом, научные силы всего мира объединились для создания величайшего технического устройства в человеческой истории.

А история этого проекта началась в далеком 1985 году, когда с инициативой создания подобного реактора силами ученых всего мира выступил Советский Союз. Проработка проекта была осуществлена в 1988-90 годах при участии советских, американских, японских и европейских специалистов. Официально соглашение об ITER было подписано в 1992 году в Вашингтоне.

Планируется, что реакции термоядерного синтеза будут осуществлены на реакторе ITER в 2026 году, а первые эксперименты в этом направлении будут проведены уже в 2019 году. Экспериментальная часть закончится в 2037, а после 2040 года реактор начнет производить электроэнергию.

Ветроэнергетика – это отрасль энергетики, базирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в электрическую, механическую,, тепловую и в любую иную форму энергии, которая используется в народном хозяйстве. Такое преобразование осуществляется такими агрегатами, как ветряная мельница, ветрогенератор, парус и пр.

Энергию воздушных масс относят к возобновляемым видам энергии. Ветроэнергетика представляет собой бурно развивающуюся отрасль: в конце 2010 года общая мощность всех официально зарегистрированных ветрогенераторов была равна 196,6 гигаватт, количество электрической энергии, произведенной всеми ветрогенераторами мира, достигло 430 тераватт-часов.

Интенсивно развивают ветроэнергетику такие страны, как Дания (ветрогенераторами производится 20% всего электричества), Португалия (16%), Ирландия (14%), Испания (13%), Германия (8%). Мелкие ветряные электростанции снабжают электроэнергией удаленные районы, крупные входят в общую сеть.

Энергия ветра экологична, повсеместно доступна и неисчерпаема. Но распространение ветроэнергетики замедляется трудностями экономического и технического характера при сооружении ветряных электростанций. Не смотря на это, в 2010 году суммарные мощности ветроэнергетики возросли во всем мире до 196,6 ГВт.

Солнечная энергетика (СЭ) представляет собой одно из направлений так называемой нетрадиционной энергетики. Данный тип электроэнергии основывается на употреблении излучения Солнца с целью получения энергии в различном виде. Одним из главных преимуществ СЭ является абсолютная экологичность и практически нескончаемый энергетический источник - Солнце.

На современном этапе изучения солнечной энергетики специалистами выделено пять способов добычи тепла и электричества из солнечного излучения. Это, во-первых, получение электроэнергии за счет использования фотоэлементов; во-вторых, добыча электричества в процессе работы тепловых машин (паровые установки, двигатель Стирлинга). В-третьих, преобразование солнечных лучей в электричество с помощью гипотермальной энергетики; в-четвертых, солнечная энергия преобразуется в электроток при использовании термовоздушных электростанций. И, наконец, пятый способ преобразования солнечного излучения – с помощью солнечных аэростатных электростанций.

К сожалению, современные методы получения электричества из энергии Солнца не совершенны. Виной этому неприемлемые погодные условия, высокая стоимость солнечных электростанций и опасный нагрев атмосферы над ними. Однако эти недостатки не мешают ряду стран активно использовать солнечные электростанции, благодаря чему происходит постепенное развитие солнечной энергетики в мире.

Геотермальная энергия – это энергия, сосредоточенная в виде тепла под твердой поверхностью земли. Из недр нашей планеты к её поверхности непрерывно поднимается поток тепла (температура в ядре Земли достигает 5000-6000 градусов Цельсия), на который близ самой поверхности влияют солнечная радиация, дожди и грунтовые воды. Солнечная радиация вызывает суточные и сезонные колебания температуры глубин Земли. При этом диапазон суточных колебаний температур уже на глубине 1-2 метров оказывается ниже предела обнаружения. Зона сезонных колебаний температуры достигает глубины 15-20 метров. Температура недр на этой глубине приблизительно соответствует среднегодовой температуре воздуха в рассматриваемом районе исследования. Если не учитывать долгосрочные изменения климата, то при меньшем диапазоне температур на указанной глубине сказывается уже только тепло Земли. Здесь поток геотермального тепла вызывает подъем температуры приблизительно на 1 ºС на каждые 30 метров глубины.

Современное оборудование позволяет практически всюду использовать тепло околоповерхностных недр Земли, расположенных на глубине до 400 метров. В отличие от прямого получения энергии с больших глубин (например, энергии термальных вод) температура околоповерхностных недр может быть использована только с помощью тепловых насосов. Важнейшими системами оборудования для использования тепла недр Земли в комбинации с тепловым насосом являются:

– геотермальные зонды для получения тепла недр Земли

– тепловые насосы для грунтовых вод

– грунтовые коллекторы.

Принцип действия теплового насоса аналогичен принципу действия холодильника. В холодильнике тепло отбирается у продуктов из внутреннего пространства холодильника, а затем отдается окружающей среде конденсатором, расположенным на задней стенке холодильника. Тепловой насос отбирает тепло из недр Земли с помощью вышеуказанного оборудования и поднимает его температуру до более высокого уровня, который может использоваться для отопления или нагрева горячей воды.

Постоянно растущая потребность в энергии, а также увеличивающееся в этой связи загрязнение окружающей среды делают необходимым разумное применение возобновляемых источников энергии. Использование геотермальной энергии (тепла недр Земли) как возобновляемого источника энергии выгодно не только с экологической, но и с экономической точки зрения, так как цены на традиционные виды энергии постоянно растут.

В сороковые года двадцатого века советские ученые выдвинули гипотезу, что в районах вечной мерзлоты могут находиться залежи газовых гидратов (СH-4). Как оказалось, предположение отечественных специалистов было абсолютно верным, и уже в шестидесятые годы на Севере СССР были обнаружены месторождения СH-4.РПАПП

Современные технологии позволили отечественным специалистам вести разработки по добыче на больших глубинах этого топлива, являющегося альтернативой нефти. В недавнем прошлом на дно озера Байкал спускались российские глубоководные аппараты «Мир-1» и «Мир-2»; целью их погружения было исследование месторождений газовых гидратов. Экспедиция оказалась успешной, на дне озера были обнаружены залежи гидратов, и в ближайшем будущем планируется провести эксперимент по их добыче и применению в лабораторных условиях.

Главной сложностью в использовании соединения CH-4 является его реакция с кислородом. Газовые гидраты на поверхности быстро тают и испаряются. В настоящее время решением данной проблемы плотно занимаются российские геологи.

Разработка газовых гидратов является приоритетной задачей для многих ведущих государств мира в связи с тем, что по прогнозам экспертов запасы нефти иссякнут в ближайшие десятилетия. Мировое сообщество считает CH-4 достойной заменой «черного золота».

Космическая энергетика представляет собой использование солнечного излучения из космоса в качестве источника энергии. Человечество не способно пока в полной мере овладеть данным видом энергетики. Между тем существуют причины, которые подталкивают специалистов как можно быстрее освоить данное направление. Например, одной из них является прогнозируемое истощение мировых газовых, угольных и нефтяных запасов.

На нашей планете уже довольно давно существуют электростанции, вырабатывающие электричество за счет энергии солнца, однако из-за таких природных факторов, как запыленность атмосферы, облачность, смена дня и ночи, их эффективность существенно снижается.

Первая идея создания солнечных космических электростанций (СКЭС) появились еще в 60-е года двадцатого века. В 1968 году американский ученый Питер Глейзер запатентовал проект космической энергодобывающей станции, однако никто в серьез к нему не отнесся.

Только в 2009 году компания из Соединенных Штатов Америки, «Solaren», заключила контракт с ЭКК (энергетическая компания Калифорнии) о регулярной поставке на Землю электричества мощностью 200 МВт (одна пятая часть мощности, вырабатываемая Нижнекамской ГЭС), произведенного в космосе. Начало действия соглашения намечено на 2016 год. То есть в ближайшем будущем начнется систематизированное снабжение нашей планеты энергией, добытой в космическом пространстве.

Стоит отметить, что ни одни американцы взялись за реализацию проекта СКЭС. Помимо них, в 2009 году шестнадцать японских компаний подписали договор о совместной постройке солнечной космической электростанции к 2030 году. Мощность, вырабатываемая станцией, должна будет равняться 1 ГВт. Японцы в 2015 году собираются запустить так называемый пробник солнечной космической электростанции.

Главной задачей ученых является разработать недорогостоящий способ передачи электрической энергий от СКЭС на поверхность Земли. Большинство специалистов склоняется к беспроводному методу передачи электричества с помощью микроволн. Однако как реализовать на практике данный проект ученые пока что не знают.

Появление СКЭС лишит одни государства проблемы острой нехватки электричества, а другие подстрахует на случай аварийных ситуаций при добыче земных ресурсов или при выработке термоядерной энергии. Хочется надеяться, что отечественные специалисты не останутся на периферии мирового научного прогресса и со временем создадут свою собственную СКЭС.

Огромная энергия, которой обладают морские приливы и отливы, всегда являлась и продолжает оставаться большой проблемой для многих жителей морских и океанических побережий. Но эта энергия не только обладает разрушительной мощью, она может быть использована, например, для получения электрического тока. Эксперты видят большой потенциал в получении из неё электричества.

Еще в 11-м веке энергия амплитуды приливов стала использоваться в Англии и Франции на приливных мельницах. А в 1897 году во Франции впервые был получен электрический ток с помощью турбин и генераторов, которые приводились в действие силой приловов и отливов.

Приблизительно 20 лет спустя появились первые планы по строительству приливной электростанции в устье французской реки Ранс недалеко от города Сен-Мало. Для этой цели особенно подходил залив с амплитудой прилива до 12 метров. Однако запустить в эксплуатацию первую в мире приливную электростанцию удалось лишь через несколько десятилетий, 4 декабря 1967 года. Принцип её действия удивительно прост. Дамба длиной 750 метров отделяет залив от открытого моря. Вода может попадать на другую сторону дамбы только, минуя 24 горизонтально расположенные (прямоточные) гидравлические турбины. Турбины генерируют электрический ток как при затекании морской воды (при приливе), так и при её вытекании (при отливе). При этом в зависимости от потребности в электроэнергии вытекание воды также может происходить с некоторой задержкой. Общая мощность этой приливной электростанции составляет 240 мегаватт.

На сегодняшний день во всем мире существует всего несколько, чаще более мелких, приливных электростанций мощностью всего лишь около 1 мегаватта. В XXI веке планируется развитие приливной энергетики на фоне истощения мировых запасов углеводородов и ухудшения экологии на планете.

В поиске новых постоянных источников электроэнергии становится всё более очевидным, что мы буквально выбрасываем в никуда огромные количества энергии. Недавно исследователи подсчитали, что около 50 % произведенной человеком энергии бесполезно улетучивается в виде тепла (это количество энергии превышает энергию, производимую всеми ветряными электрогенераторами). Поэтому вот уже несколько лет предпринимаются попытки добраться до огромных резервов энергии, аккумулированной в так называемом «энергетическом сырье», сущность которого многие просто не понимают: речь идет о мусоре и других отходах.

Идея в принципе не нова – различные методы, такие как сжигание мусора, получение свалочного газа на мусорных свалках и использование биогаза из жидкого навоза, применяются уже много лет, но, похоже, вскоре технологиям получения энергии из мусора предстоит найти действительно широкое применение.

Проблемой сжигания мусора до сих пор было прежде всего образование токсичных газообразных продуктов горения, из-за которых вся эта технология становилась сомнительным делом. Новые технологии не только устраняют этот фактор, но и во много раз повышают коэффициент полезного действия, благодаря чему сжигание мусора в будущем может стать серьезно воспринимаемым источником энергии.

Так, например, американская фирма «S4 Energy Solutions» делает упор на так называемую плазменную газификацию отходов. При этом процессе мусор нагревается до экстремально высоких температур при помощи электропроводного газа (плазмы). Благодаря этому изменяется структура молекул исходного материала, и исходный мусор может быть преобразован посредством дополнительных операций в очень чистый синтетический газ. Этот синтетический газ либо напрямую преобразуется в энергию, либо в различные виды топлива, такие как этанол и дизельное топливо, либо в промышленные вещества, такие как водород и метанол. По данным компании «S4 Energy Solutions» данный процесс является высокоэффективным, и при нем почти не выделяются вредные газообразные продукты горения. Основное достоинство этой технологии состоит в том, что установка способна почти без остатка перерабатывать в газ даже особые высокотоксичные отходы и слаборадиоактивные материалы. Таким образом, этот процесс интересен прежде всего для переработки отходов автомобильной и фармацевтической промышленности, которые нельзя складывать на обычных мусорных свалках.

Джо Вэлланкур, руководитель компании-совладельца «Waste Management», говорит о том, что компании-разработчики данной технологии рассматривают мусор как ресурс, который предстоит открыть заново. Теперь фирма «S4 Energy Solutions» построит первую крупную установку, чтобы оценить рентабельность технологии и расширить возможности её применения.

В последнее время промышленные предприятия начали внедрять замкнутые циклы производства. Переработка мусора в энергию во многих случаях целесообразна для тех предприятий, в которых накапливается большое количество органических отходов, таких как остатки растений. Большие количества органических отходов имеются почти на всех предприятиях пищевой промышленности. Однако лишь некоторые фирмы и пока медленно переходят на замкнутый цикл производства и напрямую преобразуют отходы своего производства обратно в энергию, хотя этот шаг целесообразен и с финансовой точки зрения. И чем больше фирм перейдет к такой практике, тем дешевле будет стоить необходимое для этого технологическое оборудование, так что в будущем нас вполне может ожидать настоящий бум в этом направлении.