Нетрадиционная энергетика будущего

Кремний и водород смогут стать альтернативными видами топлива для различных энергетических установок или устройств. По словам одного из разработчиков водородного двигателя для машин, КПД бензина составляет всего 20%, в то время как ожидаемая норма у водородного двигателя будет доходить до 80%! Если не считать экологических выгод от подобных энергоресурсов. Прекрасно известно, что нефть исчерпаема и, кроме того, геополитически труднодобываема, что уж говорить про версию о глобальном потеплении. Сегодня в Бразилии многие автомобили заряжаются этанолом. В США повсеместно озабоченны переходом хотя бы на смесь бензина с этанолом. Уже в ближайшем будущем проблема энергетической безопасности может припереть к стенке весь цивилизованный мир.

Энергетическое обеспечение во все времена была и остается одной из актуальных проблем человечества. Сегодня вопросы энергетики проявляются с полной очевидностью. Они не только приобретают статус приоритетных направлений в научных исследованиях, но и становятся предметом серьезного обсуждения на государственном уровне во многих странах мира, особенно в западных.

Ветер, океанические течения, приливы, горячие источники, температурные градиенты долгое время считались основной альтернативой распространенным видам топлива. Мы же поговорим о некоторых объектах геологии (или вернее сказать — минералогии), которые могут быть использованы взамен или в качестве существенного дополнения к энергетике, основанной на утилизации угля, нефтепродуктов и газа.

Расскажем кратко о наиболее значимых из них

Силиций и водород. Водородная энергетика уверенно входит в современную жизнь. Производство водорода из воды и его аккумуляция — насущные технические задачи. Вытеснение водорода при реакции кремния, ферросилиция и алюминия с водой в механохимических реакторах — одно из перспективных направлений уже сегодняшнего дня. Развитие металлургии кремния — насущная задача еще и потому, что кремниевые солнечные батареи — наиболее развитый источник нетрадиционной энергетики.

Глины. Глинистые породы представляют собой тонкообломочные осадочные образования, часто в виде смеси глинозема (оксид алюминия) с кремнеземом (двуокись кремния). Они-то и могут стать неисчерпаемым источником энергии на Земле. Дело в том, что любая горная порода в экзогенных условиях (т.е. на дневной поверхности под действием солнечной энергии и агентов выветривания) превращается в глины, а в конечном итоге — в простые оксиды алюминия, кремния и железа.

Силикаты. В природе они встречаются в виде солей различных кремнистых кислот (полевые шпаты, роговые обманки, слюды) и представляют собой широко распространенные породообразующие минералы. Силикаты используются в металлургии, при изготовлении огнеупоров, стекла и т.д. А вот сведения о применении их в качестве силикатного топлива весьма скудны. Например, его теплотворная способность многократно превышает показатели известных энергоносителей: один килограмм силикатного топлива эквивалентен одной тонне(!) мазута. Производство силикатного топлива уже освоено и ведется в достаточных масштабах. Это топливо регенерируется с затратами едкого натра и кремнезема. Оно возгорается только при участии второго компонента — карбида кремния, т.е. энергетические установки безопасны в пожарном отношении.

Гидриды и карбиды. Гидрид кремния — самый привлекательный реагент для производства водорода. Карбид кальция уже сейчас можно применять как генератор газа в автомобилях, приспособленных для работы на газе. Скажем, уже сейчас на ацетилен или водород можно переводить питание автомобилей, приспособленных к газовому топливу. Моторы, питающиеся от генератора ацетилена или водорода, менее взрывоопасны, чем газобаллонные. Однако более перспективным видится применение двухступенчатого воспламенения топлива в дизельных моторах. Первая ступень — воспламенение от искры порции газа (водорода или ацетилена), поступившего в цилиндр вместе с воздухом, вторая ступень — воспламенение дизельного топлива, впрыскиваемого в пламя. Двигатели с двухступенчатым воспламенением уже доказали свое преимущество: повышением мощности, экономией топлива, чистотой выхлопа и более «мягкой» работой мотора.

Термо-ЭДС. Источники электроэнергии, использующие разность температур, в силу своей маломощности вряд ли способны обеспечить потребности даже малого поселка, да и производят они не употребляемый в быту и в промышленности постоянный ток. Однако их применение для производства водорода с последующим сжиганием его в парогазовых турбинах может оказаться перспективным.

Вышеперечисленный список альтернативных источников энергии в будущем оставляет надежду на то, что, несмотря на самые апокалиптические прогнозы, человечеству еще будет откуда черпать свою энергию. Правда об этом нужно задумываться уже сегодня, если мы не хотим в один прекрасный день увидеть  на улицах городов брошенные из-за отсутствия топлива машины, черные ночные окна небоскребов, неработающие медицинские устройства в больницах и другие малоприятный вещи, которые только можно себе вообразить!