В 2011 году население Земли превысило 7 млрд человек. Фонд ООН в
области
Чтобы решить делему нового источника пищи, энергии и
свободного места для заселения, можно использовать ресурсы мирового
океана. Что уже сейчас готовы предложить ученые?
В 2011 году население Земли превысило 7 млрд человек. Фонд ООН в области народонаселения (UNFPA) предвещает, что к 2050 году численность населения нашей планеты достигнет 9,3 млрд человек, а к 2100 году – затмит 10 млрд. Если рождаемость повысится, то к концу столетия людей на Земле будет еще больше – 15 млрд. К огорчению, в более активных в демографическом отношении регионах уровень жизни невысок. При всем этом на данный момент налицо очень неравномерное распределение доходов, и тяжело ожидать, что в предстоящем более богатые поделятся своими благами с растущим количеством малоимущих людей. Единственный выход и спасение населения земли – поиск нового источника пищи, энергии, а главное - места приложения растущего человеческого ресурса.
Спасение таится в мировом океане, занимающем более 2-ух третей поверхности Земли. Непосредственно это место богато ресурсами и лишено многолетнего груза политических и соц заморочек, которые делают невозможными освоение многих регионов суши. На данный момент ученые и спецы только начинают рассматривать океан как одну из немногих надежд населения земли на выживание. Но ряд перспективных проектов уже сейчас дает возможность представить будущее нашей цивилизации, тесно связанное с океаном.
Источник энергии
Неувязка глобального энергодефицита сложнее, чем кажется на 1-ый взгляд. И дело не только в удорожании ядерного и углеводородного горючего, которое очень дорого обходятся бедным странам. Неувязка в том, что в настоящее время десяток стран потребляет более 75% всей производимой мировой электроэнергии, при всем этом этот показатель растет с каждым годом, несмотря на принимаемые меры по энергосбережению. При всем этом в Индии половина сельских домов не подключены к электросети, а это значит, что в предстоящем, после полной электрификации, потребность в энергии вырастет не один раз, и беднейшие регионы начнут догонять по энергопотреблению регионы более богатые.
Пока тяжело сказать, как быстро будет достигнут предел коммерческой эффективности угольных, газовых, ядерных, солнечных и ветровых наземных электростанций. Такие исследования в глобальном масштабе еще никогда не проводились, но понятно, что развитие современной энергетики рано или поздно "упрется" в потолок недочета земли и сверхдороговизны энергии, которая не обеспечивается покупательной способностью.
Германский проект SkySails предлагает использовать постоянные сильные морские ветры в качестве источника электроэнергии
И здесь взоры ученых обращаются к океану. Поначалу, их привлекает его большой энергетический потенциал. В последнее время начата разработка нескольких интересных проектов морских возобновляемых источников энергии. Германский проект SkySails предлагает использовать постоянные сильные морские ветры в качестве источника электроэнергии. Необычность проекта в уникальной конструкции ветряка. Он представляет собой дешевую и простую в установке невысокую опору (можно даже привязной понтон), на которую установлен генератор, компьютер и барабан с тросом. Трос с помощью компьютерных алгоритмов держит в воздухе воздушный парус, кайт. В потоке воздуха кайт подымается вверх, как воздушный змей, а позже опускается вниз. В процессе этого движения вертится барабан и вырабатывается электроэнергия. В случае ненастья или конфигурации ветровых аспект компьютер разматывает или сматывает трос, поддерживая наивысшую эффективность установки или оберегая кайт от поломок.
Такая конструкция ветряка имеет неоспоримые преимуществе перед обычными ветровыми турбинами с вертикальными лопастями
Такая конструкция ветряка имеет неоспоримые преимуществе перед обычными ветровыми турбинами с вертикальными лопастями. Поначалу, не необходимо строить дорогостоящую высшую опору, ориентируясь на наивысшую силу высотных ветров. Кайт может подниматься на гигантскую высоту и ловить ветер на высоте от 200 до 800 метров зависимо от погоды, что обычному ветряку не под силу. SkySails также может употребляться и на морских судах - в качестве дополнительного источника энергии.
Солнечные панели на воде
В настоящее время земля на побережье в большом недочете, при всем этом тенденция последних лет указывает на рост плотности населения не в центре материков, а непосредственно на побережьях. Океан может представить огромные площади для размещения энергогенерирующих мощностей. Австралийская компания Sunengy предлагает располагать солнечные панели прямо на поверхности океана. Проект под заглавием Liquid Solar Arrays (LSA) предполагает размещение массивов солнечных панелей на плаву, при всем этом не только в океанах, ну и на поверхности озер, искусственных водоемов вблизи плотин, АЭС и т.д.
Солнечная панель LSA имеет очень необыкновенную конструкцию, выполненную из дешевеньких материалов. Она состоит из поплавков, фокусирующей солнечный свет линзы (кусок пластика на раме хоть какой формы) и практически фотоэлектрической ячейки. Похожая конструкция имеет массу преимуществ. Внедрение поплавков позволяет обойтись без подводных опор и просто объединять отдельные модули в массивы панелей. Дешевый пластмассовый концентратор направляет солнечный свет на небольшую солнечную панель размером не в метры, а считанные см. При всем этом панель охлаждается морской водой, что наращивает ее эффективность и предутверждает перегрев. Таким образом LSA является дешевым и действующим способом использовать водную поверхность для установки электростанций мощностью до 1 гигаватта.
Если в солнечном регионе покрыть панелями LSA поверхность водохранилища ГЭС, можно прирастить годовую выработку электроэнергии вдвое. Также плавучие солнечные электростанции можно использовать и для снабжения энергией побережья, буровых платформ, островных курортов и т.д.
Тепло – в электричество
Мы специально пропускаем внедрение энергии морских волн, потому что до сих пор не изготовлены надежные приливные электростанции. Ни одна опытная установка не протянула в открытом океане дольше полугода – штормы и подводная флора и фауна разрушают мелкие электростанции. Есть надежда, что более огромные приливные турбины смогут проработать не один десяток лет, проектирование и испытания таких установок уже ведутся. Тяжело сказать, во сколько обойдется строительство и эксплуатация гигантских подводных турбин, к тому же, их воздействие на экологию пока под большущим вопросом.
Преобразование тепловой энергии океанов в электричество (OTEC) является
очень перспективной технологией, которая соответствует большущим
масштабам океанов
А вот преобразование тепловой энергии океанов в электричество (OTEC) является очень перспективной технологией, которая соответствует большущим масштабам океанов. В среднем за день 60 млн кв. км тропических морей поглощают солнечное излучение эквивалентное сжиганию примерно 250 млрд баррелей нефти. Если использовать менее 0,1% этой энергии, она в 20 раз перекроет дневную потребность в электроэнергии крупнейшего потребителя в мире, США.
OTEC употребляет разницу температур меж теплыми приповерхностными и холодными придонными водами. Теплая вода испаряет рабочую жидкость с низкой температурой кипения, вроде аммиака, а холодная вновь возвращает ее в жидкое состояние. Давление пара в процессе испарения крутит турбины и производит электричество – «дармовоеи неистощимое, пока светит Солнце. Пока разница температур приповерхностных и придонных вод составляет примерно 20°C, система OTEC может создавать большущее количество энергии – тысячи мегаватт. При всем этом непрерывно, вне зависимости от погоды и цен на нефть или газ. Более того, OTEC-станция мощностью, например, 2 МВт может создавать до 4,3 тыс. кубометров пресной воды, охлаждать поля и другие объекты, служить базой для добычи ценных веществ, растворенных в морской воде.
OTEC употребляет разницу температур меж теплыми приповерхностными и холодными придонными водами
Над этой технологией (как, вобщем, и над многими другими, включая приливные турбины) работают компании, нанятые военно-морскими силами США. В ближайшее время у побережья Гавайских островов будет построена 1-ая опытно-промышленная установка. Цена такой электростанции невысока: 2,5 млн долл. за 1 МВт при сроке службы станции в 25 лет. 14-МВт электростанция OTEC, которую компания OTECPOWER планирует расположить у западного побережья Индии обойдется в 50 млн долл. Для сравнения: требующие уйму сырья угольные и газовые электростанции стоят приблизительно 2 млн долл. и 1,5 млн долл. за 1 МВт соответственно, а атомная - 2,7 млн долл. за 1 МВт.
Растение-панацея
Морские водоросли – настоящая панацея для решения будущих заморочек с недочетом горючего и продовольствия. Водоросли - одно из самых быстрорастущих растений в мире, и около 50% их веса составляет масло, которое можно переработать в биотопливо. Водоросли не нуждаются в пресной воде и потребляют только углекислый газ, который является одним из основных вредных побочных продуктов промышленности.
Морские водоросли – настоящая панацея для решения будущих заморочек с недочетом горючего и продовольствия
Есть сотки огромных проектов по генетической модификации и
использованию водорослей для производства биотоплива. Английский проект
BioMara пробует использовать уникальные свойства морских водорослей для
сотворения комплексного производства горючего и продовольствия. Ученые
планируют использовать большие коричневые водоросли, которые очень
быстро растут в просто доступных прибрежных районах. Они содержат меньше
лигнина и клетчатки, чем наземные растения, что упрощает генерацию
метана способом анаэробного сбраживания и в итоге удешевляет создание
этанола способом ферментации. Более доходно создавать из водорослей
биодизельное горючее. При всем этом биодизель из водорослей имеет массу
преимуществ перед обыденным дизтопливом, например кукурузным или нефтяным.
Поначалу, водоросли имеют высокий уровень полиненасыщенных жирных
кислот, что делает горючее более устойчивым к низким температурам. Также
водоросли делают в 20-30 раз больше горючего, чем культуры,
выращиваемые, на суше, в фотобиореакторах или открытых водоемах.
Ученые из BioMara занимаются выведением высокоурожайных штаммов
водорослей и определением не плохих аспект для их выращивания.
Водоросли делают в 20-30 раз больше горючего, чем культуры, выращиваемые, на суше, в фотобиореакторах или открытых водоемах
Обширные прибрежные районы являются более хотимым местом для выращивания биомассы, чем суша. Вода покрывает гигантскую часть нашей планеты, а человек может жить только на ее меньшей части – суше. Смотрится логичным перемещение основных мощностей по выращиванию биомассы в океан. 1-ые опыты в этом направлении уже проводятся в Китае.
Все растения употребляют фотосинтез для преобразования солнечного света в энергию хим веществ (в основном сахара), которые позже преобразуются в более сложные органические молекулы, в том числе липиды (масла). Водоросли являются одним из более перспективных источников возобновляемой биомассы, фактически только они способны в обозримом будущем убрать голод на нашей планете. Они более отлично преобразуют солнечную энергию, чем наземные растения и принимают углекислый газ из атмосферы, как они растут.
В BioMara употребляют три вида распространенных водорослей: Alaria esculenta, Sacchoriza polyschides и Saccharina latissima. Будущее сельское хозяйство на базе водорослей будет похоже на современное. Та же посевная кампания весной, тот же сбор урожая осенью. После сбора урожая, водоросли высушиваются и охлаждаются. Позже, после транспортировки, их вновь помещают в воду комнатной температуры, где происходит массовый выпуск спор – будущих семян. В течение всего только 15 минут водоросли площадью в 10 квадратных см выпускают несколько миллионов спор. Споры осаждаются на 1,5-мм веревку из ацетилированного поливинилового волокна (куралона), которая сматывается в катушки. Длина веревки может достигать 400 м. Посевная проходит просто: катушка разматывается в воде и связывается с веревками, которые будут поддерживать водоросли.
Можно с уверенностью сказать, что спасение населения земли от надвигающейся опасности перенаселения связано с мировым океаном. Это касается не только площадей, применимых для возведения плавучих городов. В ближнем будущем только океан, тем или другим образом, способен предоставить нам энергию и пищу, подходящую для выживания населения земли.
Миша Левкевич
