Трудна работа: В следващите няколко десетилетия светът ще трябва да отвиква от зависимостта си към твърдото гориво и много рязко да намали количеството на отделяните парникови газове. Технологиите, които използваме сега, могат да ни доведат само до тук, а в бъдеще ще са необходими много големи постижения.

Какви могат да бъдат тези постижения? Ето пет технологии, които, ако се окажат успешни, могат сериозно да променят енергията, използвана в света.

Те предоставят огромни перспективи. Възможностите да се добива енергия от Космоса например може да дадат нов старт на цели индустрии. Технология, която може да улавя и да складира въглеродния двуокис от предприятия, работещи с твърдо гориво, пък ще подмлади по-старите производства.

Разбира се, успехът не е гарантиран. Технологиите поставят различни предизвикателства пред инженерите, а за някои от тях са необходими големи научни постижения като създаването на нови материали или напълно променени производства. Цената на иновациите трябва да бъде приемлива, за да не оскъпи прекалено получаваната енергия. Ако всичко това се реализира, то всяка от тези технологии ще може да промени използваната досега енергия.



Модерни автомобилни батерии



Електрическите автомобили могат да намалят използването на петрол и да помогнат за по-чист въздух (ако електрическата енергия се смени с нисковъглеродни горива като тези, които се произвеждат от вятъра или ядрената енергия). Тогава обаче ще бъдат необходими по-добри акумулатори.

Литиево-йонните батерии, които масово се използват при преносимите компютри, са подходящи за следващо поколение електрически хибриди и електрически превозни средства. Те са много по-мощни от другите батерии, но са скъпи и все още не могат да изминават дълги разстояния без презареждане; електрическият хибрид Chevy Volt, който ще се появи следващата година, може да измине около 64 км, като се движи само на батерии. В най-добрия случай електрическите автомобили ще могат да изминават около 640 км без презареждане. Възможно е да се направят и подобрения при колите, но потенциалът на литиево-йонните батерии е ограничен.

Друга възможност са литиево-въздушните батерии, които са 10 пъти по-силни от литиево-йонните и могат да произвеждат същото количество енергия като бензина километър по километър. Литиево-въздушната батерия взима кислород от въздуха за зареждане, което позволява устройството да бъде по-малко и по-леко. Малко лаборатории обаче разработват тази технология. Учените са на мнение, че без да бъде направен сериозен прогрес, може да измине и десетилетие, преди тази технология да бъде широко използвана.



Улавяне и складиране на въглерода



Ако искаме да запазим въглищата като богат източник на енергия, това означава, че трябва да се намали количеството на въглеродния двуокис, който те отделят в атмосферата. А това от своя страна е свързано с изграждането на нови, по-ефективни енергийни предприятия. Настоящата ситуация обаче сериозно може да се промени чрез технологии за улавяне на въглеродния двуокис от работещите в момента предприятия. Те годишно отделят около 2 млрд. тона въглероден двуокис.

Технологии за улавяне на въглероден двуокис съществуват, но прилагането им от големи предприятия би довело до намаляване с една трета на продукцията и до удвояване на цената на произвежданата енергия. Така че учените правят опити с експериментални технологии, които биха могли да намалят с 90% вредните емисии. Почти всички те са в първите етапи на разработка и е прекалено рано да кажем кой от методите ще даде най-добри резултати. При една от смятаните за надеждни технологии въглищата се изгарят и кислородът се пречиства под формата на метален окис, а не отива във въздуха; така се произвежда лесен за улавяне сгъстен въглероден двуокис, като се губи малко от ефективността на предприятието. Технологията е представяна в малки пилотни проекти и ще бъде изпробвана следващата година в тестов завод с капацитет един мегават. Но няма да бъде готова за широка употреба преди 2020 г.



Слънчева енергия от Космоса



В продължение на повече от три десетилетия фантасти мечтаеха да получават слънчева енергия оттам, където слънцето винаги грее - от Космоса. Ако можем да поставим огромни слънчеви панели в орбита около Земята и те да връщат дори малка част от наличната енергия, тези съоръжения ще могат непрекъснато да доставят електричество до всяко кътче на нашата планета.

Тази технология може да звучи като научна фантастика, но е много проста: слънчеви панели в орбита на около 35 400 км над Земята излъчват енергия като микровълни към нашата планета, където тя се превръща в електричество и влиза в електропреносната мрежа. (Слабите лъчи се смятат за безопасни.) Специално изградена наземна станция с диаметър около 1.6 км може да доставя 1000 мегавата - енергия, достатъчна за захранването средно на 1000 дома в САЩ.

Цената за изпращането на слънчевите колектори в Космоса е най-голямата пречка, така че трябва да се направи система, която не е много тежка. Малко държави и компании обаче са си поставили за цел да осигуряват енергия от Космоса преди началото на следващото десетилетие.



Енергиен склад



Всеки иска вятърна и слънчева енергия. Вятърът и слънцето обаче са енергийни източници, които, ако не употребиш в точния момент, просто ги губиш. Затова те се нуждаят от по-добро съхраняване.

Учените разглеждат този проблем от много ъгли - но все още не успяват да стигнат до добри резултати. Например едни използват енергия, произведена, докато вятърът духа, за да сгъстява въздуха в подземните депа; въздухът захранва газови турбини и те работят по-ефективно. Един от проблемите: да бъдат намерени големи, удобни за употреба подземни депа.

За сравнение: огромни акумулатори могат да поемат вятърната енергия за използване по-късно, но някои от тези съществуващи вече технологии са скъпи, а други пък не са достатъчно ефективни. Докато учените търсят нови материали, за да подобрят работата им, не е възможно в тази сфера да се направи голям технически прогрес.

Литиево-йонната технология може да е многообещаваща за съхраняване на енергия, ако нямаше толкова много ограничения, както при автомобилите. Когато това се подобри и цените паднат, компаниите могат да поставят малки литиево-йонни батерии в края на електропреносните мрежи, близо до потребителите. В тях те могат да складират излишната енергия от възобновяеми източници и да помогнат за плавните, малки колебания в енергията, като направят мрежата по-ефикасна и намалят необходимостта от остарелите предприятия на твърдо гориво.



Ново поколение биогорива



Един от начините да намалим зависимостта си от петрола е да си осигурим възобновяеми източници на гориво. Това означава ново поколение биогорива, направени от култури, които не се използват за храна.

Учените са изобретили начини за превръщането на дървен материал, отпадъци и негодни за ядене многогодишни растения в горива на конкурентни цени. Най-надеждното ново поколение биогориво се произвежда от водорасли.

Водораслите растат бързо, поглъщат въгледорния двуокис и могат да произвеждат над 47 000 литра биогориво от един хектар в сравнение със 130 литра етанол, произвеждан от царевица. Горивото, произведено от водорасли, може директно да бъде използвано в съществуващите рафинерии. На теория САЩ могат да произвеждат достатъчно от този вид биогориво, за да бъдат задоволени нуждите на цялата нация от горива.

Все още обаче е много рано. Десетки компании са стартирали пилотни проекти и произвеждат малки количества от това биогориво. Но производството на биогориво от водорасли означава да се намерят надеждни източници на евтина храна и вода, да се изучат патогените, които могат да намалят реколтата, да се засадят и култивират най-производителните видове водорасли.