20 инноваций, которые спасут нашу планету
Человек – главная причина глобального потепления. Но он же может стать и спасением для экосистемы Земли.
Сегодня речь пойдет о передовых технологиях, которые помогут (или уже это делают) избежать негативных последствий климатических изменений, вызванных, как считают ученые, деятельностью людей. Встречайте топ-20 проектов, программ и направлений, которые позволят сделать наш мир лучше.
Электромобили
Кто-то по старой, доброй традиции критикует Илона Маска, а кто-то восхищается модными электрическими авто. В то же время статистика совершенно безэмоционально приводит данные, которые еще десять лет назад казались фантастикой: в первом квартале 2013 года в Штатах продали почти пять тысяч Tesla Model S, что сделало модель самым популярным люксовым седаном. Такие гиганты, как BMW седьмой серии, остались позади. Дальше – больше. Только в четвертом квартале 2018 года произвели почти 62 тысячи одних Tesla Model 3, а всего за прошлый год их изготовили 245 тысяч, что сделало модель самым продаваемым электромобилем в мире.
Сейчас ученые не могут однозначно оценить пользу и вред от электромобилей. Стоит отметить, что электрические авто потребляют энергию, которую вырабатывают неэкологичные электростанции, работающие на ископаемом топливе. Однако ясно, что нулевые выбросы парниковых газов – намного лучше, чем даже самые высокие показатели у обычных машин, а решение проблем с утилизацией небезопасных для экологии батарей электромобилей окончательно сделает этот вид транспорта экологически чистым.
По состоянию на 2009 год примерно 25 процентов от общего числа выбросов углекислого газа в атмосферу Земли приходилось на различные виды транспорта, в том числе на личные авто.
Водородный транспорт
Сегодня по всему миру активно производят автомобили, автобусы и даже поезда, использующие водород в качестве топлива. Так, еще в 2016 году в Германии показали первый водородный поезд – Coradia iLint – от компании Alstom. Среди брендов, представивших водородные автомобили: BMW, Mazda, Ford, Honda, Hyundai, Toyota и многие другие.
По оценкам ученых, применение водорода в качестве энергоносителя даст возможность резко сократить потребление ископаемого углеводородного топлива. Однако не все так просто. Высокая летучесть водорода и легкость его воспламенения делают это топливо весьма опасным. Сюда следует добавить отсутствие необходимой для хранения инфраструктуры (по крайне мере, сегодня) и опыта повсеместного применения.
Зеленая авиация
То, что самолеты загрязняют окружающую среду, очевидно и не вызывает никаких сомнений. По словам профессора Ульриха Шумана из Института физики атмосферы Немецкого аэрокосмического центра, на долю авиации приходится примерно три процента антропогенного парникового эффекта. Это намного больше, чем может показаться, ведь из такого рода составных частей в итоге и вырисовывается неблагоприятная картина.
Заменить обычный самолет зеленым сложнее, чем заменить электромобилем обычное авто. Но это тоже выполнимая задача. Впервые о перспективах экологически чистых самолетов всерьез заговорили после того, как в 2009 году «солнечный» самолет Solar Impulse смог продержаться в воздухе десятки часов. Это первый пилотируемый самолет, который способен летать за счет энергии солнца неограниченно долго, запасая энергию в аккумуляторных батареях и набирая высоту днем. Машина получила четыре электромотора, которые приводятся в движение энергией, собираемой массивом из множества фотоэлементов, размещенных на крыльях.
И это только начало. Еще в 2017 году корпорация Airbus совместно с Rolls-Royce и Siemens начала реализовывать программу E-Fan X, предполагающую создание крупного пассажирского «электрического» самолета. Демонстратор технологий должен совершить первый полет в 2020 году.
Солнечные коллекторы
Солнечные коллекторы можно считать первой серьезной попыткой человечества обуздать энергию светила, извлекая из нее выгоду. По сравнению с солнечными батареями, производящими непосредственно электричество, солнечные коллекторы нагревают материал-теплоноситель, например воду. Один из примеров такого коллектора – испанская солнечная электростанция Planta Solar 10. Ее сердце – гигантская бетонная башня высотой в 115 метров: ее северная часть окружена полем из 624 огромных зеркал. Они отражают свет и фокусируют его на вершине башни, где расположены солнечный приемник и паровая турбина, которая управляет генератором, производящим электроэнергию.
Со стороны технология выглядит идеально, но не стоит забывать о технических сложностях. Во многих случаях работа солнечных коллекторов связана с большими теплопотерями, невысокой работоспособностью в холодное время года, а также сложностью и дороговизной конструкции.
Солнечные батареи
Перейдем к нашему следующему «гостю», который тоже опирается на энергию светила. В сравнении с солнечными коллекторами, батареи способны на прямую трансформацию солнечной энергии в электроэнергию, что более универсально и эффективно. В основе современных солнечных батарей лежат фотоэлементы – полупроводниковые устройства, преобразующие солнечную энергию в электрический ток. Этот процесс называется фотоэлектрическим эффектом. Первоначально в качестве фотоэлектрического материала выбрали селен, однако он имел очень низкий коэффициент полезного действия. Массовое производство солнечных батарей стало возможным после того, как компания Bell Telephone разработала фотоэлемент на основе кремния, который до сих пор остается самым распространенным материалом в производстве солнечных батарей.
Несмотря на недостатки солнечных батарей, такие как сложность обсаживания и большая площадь, которую они занимают, преимущества очевидны. Это экологически чистая энергия в больших объемах. В 2014 году эксперты Международного энергетического агентства пришли к выводу, что солнечные батареи к середине века смогут генерировать 16 процентов электричества, а еще 11 процентов придется на гелиотермические электростанции: то есть солнечная энергетика станет основным источником электричества к середине века. Результаты будут достигнуты в том числе за счет снижения цены на фотоэлектрические модули.