الكهرباء والبيئة

حياة الشخص المعاصر ، خاصةً ساكن المدينة ، لا يمكن تصوره بدون طاقة كهربائية. من الضروري أن توقف مؤقتا إمدادات الكهرباء ، وإمدادات الغاز والمياه يتوقف للشقق ، لا يعمل التدفئة. في الظلام والبرد وبدون ماء ، يصبح المقيم الحديث عاجزًا تمامًا.

استهلاك الطاقة الكهربائية ينمو باستمرار ، ويزداد إنتاجها. والنتيجة هي حمولة كبيرة على البيئة ، تلوثها البيئي. لذلك ، فإن الاستهلاك الرشيد للطاقة الكهربائية هو أهم مهمة فنية وتنظيمية.

الكهرباء هي أكثر المنتجات عرضة للتلف في العالم - إذا لم تستهلكها الأحمال ، فبعد لحظات ستختفي العديد من أطنان الفحم وزيت الوقود والآلاف من الأمتار المكعبة من الغاز دون أي أثر أو عديمة الفائدة. يتم حل تنسيق كمية الطاقة المولدة والمستهلكة بعدة طرق. تم تنفيذ أولها منذ فترة طويلة: يتم إنشاء أنظمة الطاقة الموسعة ، التي تغطي عدة مناطق زمنية بما في ذلك محطات توليد الطاقة من أنواع مختلفة: محطات الطاقة النووية والحرارية والكهرومائية.

مثل هذا المزيج يجعل من الممكن تقليل استهلاك الطاقة خلال اليوم واستخدام الوقود بكفاءة أكبر في محطات التوليد. ولكن عليك أن تدفع ثمن مثل هذا القرار من خلال الحاجة إلى نقل الطاقة الكهربائية على بعد آلاف الكيلومترات. في الوقت نفسه ، تزداد خسائر الطاقة بشكل كبير.

تواجه محاولات زيادة مستويات الجهد أثناء نقل الطاقة عبر المسافات الطويلة قيودًا جسدية مرتبطة بانهيار الاكليل في الهواء. تزداد بشكل حاد تكلفة خطوط الطاقة التي يزيد جهدها عن مليون فولت.

لم تتحقق آمال الاستخدام خطوط فائقة التوصيل لنقل الكهرباء. يسمح غياب الحرارة في الموصلات الفائقة من الناحية النظرية بنقل قوة هائلة إلى مسافة غير محدودة. ولكن هنا أيضًا ، وضعت الفيزياء عائقًا أمام إدخال الموصلات الفائقة في التكنولوجيا. المعادن والسبائك تدخل في حالة مع مقاومة الصفر في درجات حرارة قريبة من الصفر المطلق. تتميز سبيكة النيوبيوم والقصدير بدرجة حرارة انتقال فائقة التوصيل تزيد عن 20 درجة مئوية كلفن.

على الرغم من تعقيد خطوط الكهرباء التي تعمل في درجات الحرارة المبردة ، يمكن للمرء أن يبتكرها. علاوة على ذلك ، في العقود الأخيرة ، تم اكتشاف مواد فائقة التوصيل تعمل في درجات حرارة أعلى ، تصل إلى درجة حرارة الغرفة. ولكن عندما يتدفق التيار ، ينشأ مجال مغناطيسي ، والذي عند الوصول إلى قيمة حرجة معينة ، يدمر الموصلية الفائقة. لذلك ، لم تذهب الأمور إلى أبعد من البحوث المختبرية وإنشاء منشآت كهروفيزيائية.

آمال كبيرة جدا وضعت على إنشاء محطات توليد الطاقة مع مفاعلات الاندماج. في أوائل الستينيات من القرن الماضي ، بدا أنه لا يزال يتعين التغلب على العديد من المشكلات الفنية ، وستتمكن البشرية من الوصول إلى محيط غير محدود من الطاقة. تستمر الأبحاث حتى يومنا هذا ، حيث يتم بناء مفاعلات صناعية رائدة ، لكنها لا تزال بعيدة عن توليد الطاقة الكهربائية حتى الانصهار.

والوقود غير المتجدد مستنفد بلا هوادة. احتياطيات النفط والغاز تكفي لنحو نصف قرن ، الفحم - لمدة 300-400 سنة. لقد أدى حرق الوقود الهيدروكربوني إلى تعطيل التوازن الحراري العالمي على كوكبنا. وبحلول وقت استنفاد الموارد غير المتجددة ، سيصل التأثير البيئي إلى هذه النسب بحيث يصبح وجود البشرية نفسه موضع شك.

لذلك ، في الوقت الحالي ، يجب توجيه الجهود الرئيسية (المالية والفكرية) لاستخدام الموارد المتجددة (مصادر الطاقة البديلة): طاقة الرياح ، والأمواج المدية ، واستخدام حرارة الأرض. في حين تحتل الطاقة الكهربائية المولدة باستخدام هذه الموارد جزءًا ضئيلًا في الحجم الكلي وهي أعلى تكلفة بشكل ملحوظ من المعتاد. لكن ليس لدينا خيارات أخرى: إما أن نتقن مصادر الطاقة المتجددة ، أو أننا سنهلك.