Sähkö ja ympäristö

Nykyaikaisen ihmisen, etenkin kaupunkilaisen, elämä on mahdotonta ilman sähköenergiaa. On tarpeen väliaikaisesti lopettaa sähkön toimitus, ja kaasun, veden toimitus asuntoihin pysähtyy, lämmitys ei toimi. Pimeässä, kylmässä ja ilman vettä moderni asukas tulee täysin avuttomaksi.

Sähköenergian kulutus kasvaa jatkuvasti, ja sen tuotanto kasvaa. Seurauksena on suuri kuormitus ympäristölle, sen ympäristön pilaantuminen. Siksi sähköenergian järkevä kulutus on tärkein tekninen ja organisatorinen tehtävä.

Sähkö on kaikkein pilaantuvin tuote maailmassa - jos sitä ei kuluteta kuormilla, niin hetken kuluttua monta tonnia hiiltä, ​​polttoöljyä, tuhansia kuutiometriä kaasua katoaa jäljettä ja hyödytöntä. Tuotetun ja kulutetun energian määrän koordinointi ratkaistaan ​​monin tavoin. Ensimmäistä niistä on toteutettu jo pitkään: Laaditaan laajennettuja energiajärjestelmiä, jotka kattavat useita aikavyöhykkeitä ja sisältävät erityyppisiä voimalaitoksia: ydinvoima-, lämpö- ja vesivoimalaitoksia.

Tällainen yhdistelmä antaa sinun tasata energiankulutusta päivällä ja käyttää polttoainetta tehokkaammin tuotantolaitoksilla. Mutta joudut maksamaan sellaisesta päätöksestä tarpeen siirtää sähköenergiaa tuhansien kilometrien etäisyyksille. Samanaikaisesti energiahäviöt kuljetuksen aikana kasvavat voimakkaasti.

Yritykset lisätä jännitetasoja energian siirron aikana pitkiä matkoja kohtaavat fyysisiä rajoituksia, jotka liittyvät ilman koronan hajoamiseen. Yli miljoonan voltin jännitteen johtojen hinnat nousevat voimakkaasti.

Käyttötoiveita ei toteutettu suprajohtavat linjat siirtää sähköä. Lämmön puute suprajohteissa mahdollistaa teoreettisesti valtavan tehon siirron rajattomaan etäisyyteen. Mutta myös tässä fysiikka on asettanut esteen suprajohteiden käyttöönotolle tekniikassa. Metallit ja seokset siirtyvät tilaan, jonka vastus on nolla lämpötiloissa lähellä absoluuttista nollaa. Niobiumin ja tinan seoksen suprajohtava siirtymälämpötila on hiukan yli 20 Kelvin-astetta.

Huolimatta kryogeenisissä lämpötiloissa toimivien voimalinjojen monimutkaisuudesta, niiden luomiseen voitaisiin mennä. Lisäksi viime vuosikymmeninä on löydetty suprajohtavia materiaaleja, jotka toimivat korkeammissa lämpötiloissa huoneenlämpötilaan saakka. Mutta kun virta virtaa, syntyy magneettikenttä, joka saavuttaa tietyn kriittisen arvon ja tuhoaa suprajohtavuuden. Siksi asiat eivät menneet pidemmälle kuin laboratoriotutkimus ja sähköfysikaalisten asennusten luominen.

Voimalaitosten luomiseen pantiin erittäin suuria toiveita fuusioreaktorit. Viime vuosisadan 1960-luvun alkupuolella näytti siltä, ​​että useita teknisiä ongelmia oli vielä ratkaisematta, ja ihmiskunnalla olisi pääsy rajoittamattomaan energiamereen. Tutkimus jatkuu tähän päivään saakka, teollisuusreaktorit ovat rakenteilla, mutta se on vielä kaukana sähköenergian tuotannosta fuusion avulla.

Uusiutumattomat polttoaineet ovat ehtymättömästi ehtyneet. Öljy- ja kaasuvarat riittävät noin puoli vuosisataa, hiili - 300–400 vuoteen. Hiilivetypolttoaineiden polttaminen on jo häirinnyt planeettamme globaalia lämpötasapainoa. Uusiutumattomien luonnonvarojen loppumiseen mennessä ympäristövaikutukset saavuttavat sellaiset mitat, että ihmiskunnan olemassaolosta tulee kyseenalainen.

Siksi tällä hetkellä tärkeimmät (taloudelliset, henkiset) ponnistelut on suunnattava uusiutuvien luonnonvarojen käyttöön (vaihtoehtoiset energialähteet): tuulienergia, vuoroveden aallot, maapallon lämmön käyttö. Vaikka näillä resursseilla tuotettu sähköenergia vie merkityksettömän osan kokonaistilavuudesta ja on huomattavasti tavallista kalliimpaa. Mutta meillä ei ole muita vaihtoehtoja: joko hallitsemme uusiutuvia energialähteitä tai menehtymme.