Energie der Zukunft: 10 Wege, um das 21. Jahrhundert führen


Neue Energiequellen

Wissenschaftler sind Rennen, um umweltfreundlichere Energiequellen zur Verbesserung der Umwelt und reduzieren die Abhängigkeit von Öl und anderen fossilen Brennstoffen zu perfektionieren. Einige Vorhersagen einer Wasserstoffwirtschaft. Andere sagen solar ist der Weg zu gehen. Wildere Regelungen beinhalten himmelhohen Windkraftanlagen oder Antimaterie-Motoren. LiveScience untersucht die Erwartungen, Mythen und Realitäten der 10 besten Möglichkeiten.

Antimaterie

Antimaterie ist die Bizarro Zwilling der Materie, bestehend aus Antiteilchen, die die gleiche Masse wie gewöhnliche Materie, aber mit entgegengesetzten atomaren Eigenschaften bekannt als Spin und kostenlos zu haben. Wenn die gegen Partikel treffen, sie gegenseitig zu vernichten und enorme Mengen an Energie nach Einsteins berühmter Gleichung E = mc2.

Antimaterie ist bereits im Einsatz in einer medizinischen bildgebenden Technik bekannt als Positronen-Emissions-Tomographie (PET), aber seine Verwendung als mögliche Kraftstoff Quelle bleibt im Reich der Science-Fiction.

Das Problem mit Antimaterie ist, dass es sehr wenig davon im Universum. In Labors, aber derzeit nur in sehr kleinen Mengen und zu unerschwinglich hohen Kosten realisierbar. Und selbst wenn das Problem der Produktion gelöst werden kann, gibt es noch die knorrigen Frage, wie etwas speichern, die dazu neigt, sich auf Kontakt mit gewöhnlicher Materie zu vernichten, und auch diese Energie einmal erstellt nutzbar zu machen.

NASA-Mittel-Forschung in die Schaffung von Antimaterie treibt, dass eines Tages Menschheit nehmen könnten, um den Sternen, sondern träumt von Antimaterie betriebene Raumschiffe wie in Star Trek zu sehen noch ein langer Weg, stimmen alle Experten.

Brennstoffzellen

Wasserstoff-Brennstoffzellen mag auf den ersten Blick wie die perfekte Alternative zu fossilen Brennstoffen. Sie können mit nur Wasserstoff und Sauerstoff Strom erzeugen und sind umweltfreundlich. Ein Auto läuft auf Wasserstoff, Brennstoffzellen nicht nur effizienter als eine von einem Verbrennungsmotor angetrieben werden würde, wäre die einzige Emission Wasser.

Leider, während Wasserstoff ist das häufigste Element im Universum, das meiste davon ist in gebundenen Moleküle wie Wasser. Das bedeutet, dass reine ungebundener Wasserstoff mit Hilfe von anderen Energiequellen--hergestellt werden muss, die in vielen Fällen fossilen Brennstoffen einbeziehen. Wenn das der Fall ist, sind dann viele der ökologischen Vorteile von Wasserstoff als Kraftstoff negiert. Ein weiteres Problem mit Wasserstoff ist, dass es nicht leicht oder sicher komprimiert werden und große Tanks erfordert gespeichert. Auch aus Gründen, die nicht vollständig verstanden sind, haben Wasserstoff-Atome eine Tendenz, durch die Materialien, die Umhüllung, damit Schwächung ihrer Container bluten.

Vergangenen Jahr eingeführte Honda einen Roller, der Brennstoffzellen-Technologie verwendet.

Nukleare

Albert Einstein sagte uns, dass die Grenze zwischen Materie und Energie ein unscharf ist. Energie kann durch Teilung oder Kombination von Atomen erzeugt werden – bekannt als Kernspaltung und Kernfusion bzw. Prozesse.

Kernspaltung löst schädlichen Strahlung und produziert große Mengen an radioaktivem Material, die über Jahrtausende hinweg aktiv bleiben kann und kann ganze Ökosysteme zerstören, wenn durchgesickert. Es gibt auch Bedenken, dass Kernmaterial in Waffen eingesetzt werden könnten.

Derzeit nutzen die meisten Kernkraftwerke Kernspaltung, wie Fusion enorme Mengen an Energie erfordert zu erzeugen und die notwendigen hohen Temperaturen aufrechtzuerhalten. Aber ein natürliches Phänomen, bekannt als Sonolumineszenz eines Tages ein Mittel der Vervielfältigung die Macht der Sterne geben könnte – selbst nur riesige nukleare Fusionsreaktoren--in ein Becherglas von Flüssigkeit.

Sonolumineszenz bezieht sich auf den Blitz des Lichtes produziert, wenn spezielle Flüssigkeiten durch hochenergetische Schallwellen getroffen werden. Die Schallwellen durch die Flüssigkeit zerreißen und produzieren winzige Bläschen, die rasch expandieren und dann heftig zusammenbrechen. Licht entsteht dabei aber noch wichtiger ist, die Innenseiten der implodierenden Luftblasen erreichen extrem hohe Temperaturen und drücke--genug, einige Wissenschaftler spekulieren, für die Kernfusion auftreten.

Auch die Wissenschaftler experimentieren mit Methoden zur kontrollierten Kernfusion zu erstellen, indem Sie "schweren" Wasserstoff-Ionen in einem starken elektrischen Feld beschleunigt.

Ocean Thermal Energy Conversion

Ozeane bedecken 70 Prozent der Erde, und Wasser ist eine natürliche Sonnenenergie-Sammler. OTEC oder Ozean thermischen Energieumwandlung, zielt darauf ab, diese Tatsache zu nutzen und die Temperaturunterschiede zwischen Oberflächenwasser erwärmt von der Sonne und Wasser in den kalten Meerestiefen zur Stromerzeugung zu verwenden.

OTEC Pflanzen im allgemeinen einteilen in drei Kategorien:

Geschlossener Kreislauf: Eine Flüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt wie Ammoniak wird mit warmem Meerwasser gekocht. Der entstehende Dampf wird verwendet, um eine stromerzeugende Turbine betreiben; der Dampf wird dann mit kaltem Meerwasser gekühlt.
Zyklus öffnen: Ähnlich wie bei den geschlossenen Kreislauf OTEC, außer es keine zwischen-Flüssigkeit gibt. Das warme Meerwasser wird in Niederdruck-Dampf umgewandelt, der verwendet wird, um Elektrizität zu erzeugen. Der Dampf wird dann gekühlt und verwandelte sich in nutzbare frisches Wasser mit kaltem Meerwasser.
Hybrid-Zyklus: Ein geschlossener Kreislauf OTEC verwendet wird, um Elektrizität zu erzeugen, die dann verwendet wird, um die Niederdruck-Umgebung für den offenen Kreislauf zu schaffen.

OTEC Pflanzen können als Frischwasser-Quellen und das Nährstoffe reiche Meerwasser aus den Tiefen des Ozeans gezogen kann zur Kultur von Meerestieren und Pflanzen. Die Hauptbeeinträchtigung von OTEC ist, da sie auf solche kleinen Temperaturdifferenzen arbeiten, in der Regel ca. 36 Grad Fahrenheit (20 Grad Celsius), nur 1 bis 3 Prozent effizienter sind.

Wasserkraft

Ob fallen, kann fließen, oder ansonsten bewegt sich in Gezeiten oder unter Meeresströmungen, Wasser genutzt werden, um elektrische Energie zu produzieren. Wasserkraft liefert rund 20 Prozent des weltweiten Stromverbrauchs. Bis vor kurzem glaubte man allgemein, dass Wasserkraft eine reichliche natürliche Ressource benötigt keinen zusätzlichen Kraftstoff und produziert keine Verunreinigung. Neuere Studien jedoch fordern einige dieser Ansprüche und legen nahe, dass Wasserkraftwerke erhebliche Mengen an Kohlendioxid und Methan durch den Verfall der Untergetauchten Pflanzenmaterial produzieren können. In einigen Fällen konkurrieren diese Emissionen der Kraftwerke, die auf fossilen Brennstoffen. Ein weiterer Nachteil von Dämmen ist, dass Menschen oft verlegt werden müssen. Bei den drei Talsperren-Schluchten-Projekt in China--wird die der größte Staudamm der Welt sein, wenn im Jahr 2009--abgeschlossen 1,9 Millionen Menschen bewegt wurden und unzählige historische Stätten wurden überflutet und verloren.

Biomasse

Energie aus Biomasse oder Biokraftstoff, beinhaltet die chemische Energie gespeichert in organischen Stoffen wie Holz, Pflanzen und tierischen Abfällen. Diese Materialien werden direkt zur Erzeugung von Wärme verbrannt oder verfeinert, um alkoholische Kraftstoffe wie Ethanol zu erstellen.

Aber im Gegensatz zu einigen anderen erneuerbaren Energiequellen, Energie aus Biomasse ist nicht sauber, da bei der Verbrennung organischen Substanz große Mengen an Kohlendioxid entstehen. Es darf jedoch möglich ist, zu kompensieren oder zu beseitigen dieser Unterschied durch das Einpflanzen von schnell wachsenden Bäumen und Gräsern als Treibstoff. Wissenschaftler experimentieren auch mit Bakterien zum Abbau von Biomasse und Wasserstoff als Kraftstoff verwendet.

Spannend, aber umstrittenen Biokraftstoff Alternative beinhaltet einen Prozess bekannt als thermische Umwandlung oder TCP. Im Gegensatz zu herkömmlichen Biokraftstoffen verwandeln TCP praktisch jede Art von organischem Material hochwertiges Öl mit Wasser als das einzige Nebenprodukt in Befürworter behaupten. Es bleibt jedoch abzuwarten, ob ändern World Technologies, das Unternehmen, das das Verfahren patentiert genug Öl, um eine tragfähige Kraftstoff-Alternative werden erzeugen können.

Petroleum

Manche nennen es Schwarzgold. Ganze Imperien basieren auf es; Kriege haben darüber geführt worden. Ein Grund Erdöl oder Rohöl, ist so wertvoll ist, weil es in einer Vielzahl von Produkten, alles von Kerosin umgewandelt werden kann zu Kunststoff und asphalt. Sei es eine Quelle für die Zukunft wird heiß diskutiert.

Schätzungen von wie viel Erdöl in der Erde gelassen wird variieren Wild. Einige Wissenschaftler gehen davon aus, dass Erdölreserven werden einen Höhepunkt erreichen und dann bereits 2005 rapide; andere glauben, dass genug neue Reserven zur Welt für mehrere Jahrzehnte Energiebedarfs entdeckt zu werden.

Wie Kohle und Erdgas Erdöl ist relativ billig im Vergleich zu anderen Brennstoffen, aber seine Verwendung kommt bei größeren Kosten von Umweltschäden. Ölverbrauch produziert große Mengen an Kohlendioxid und Ölverschmutzungen können empfindliche Ökosysteme schädigen und sind extrem schwer zu bereinigen.

Wind

Unter den Begriff der Windmühlen einen Schritt weiter, oder höher, Wissenschaftler Kraftwerke in den Himmel erstellen von Windmühlen 15.000-Füße in der Luft schweben. Die seltsame Handwerk werden flott durch vier Propellern gehalten werden, die Doppel-Turbinen, und zurück zur Erde durch ein Kabel Strom einspeisen.

Windenergie entfallen derzeit nur 0,1 Prozent des Strombedarfs der Welt, aber diese Zahl wird voraussichtlich als Wind zählt zu den saubersten Energieformen und Energie erzeugen kann, solange der Wind weht.

Das Problem ist natürlich, dass Wind nicht immer weht, und Windenergie kann nicht geltend gemacht werden, um konstanter Strom zu produzieren. Es gibt auch Bedenken, dass Windparks lokales Wetter in Hinsicht auswirken könnte, die noch nicht vollständig verstanden werden. Die Wissenschaftler hoffen, dass Windmühlen in den Himmel nehmen diese Probleme löst, da viel stärkere Winde und konsequenter in großen Höhen.

Kohle

Kohle war der Kraftstoff, der die industrielle Revolution angetrieben, und spielt eine immer größere Rolle in der Besprechung, die seitdem weltweit Energiebedarf. Der große Vorteil der Kohle ist, dass es viel davon, genug um die Welt für weitere 200-300 Jahre zu aktuellen Preisen des Verbrauchs dauern.

Während seiner Fülle es sehr sparsam macht, löst die Verbrennung von Kohle Verunreinigungen wie Schwefel und Stickstoff in die Luft, die mit Wasser in der Atmosphäre zu saurem Regen Form kombinieren können. Verbrennung von Kohle produziert auch große Mengen an Kohlendioxid, ein Gas, das nach den meisten Klimaforscher zur globalen Erwärmung beiträgt. Große Anstrengungen sind im Gange, neue Formen der Kohle sauberer verbrennen zu finden und wieder Abfall Kohle, ein ehemals unbrauchbar Nebenprodukt des Kohlebergbaus.

Solar

Wenn alles nach Plan läuft, könnte auf einem riesigen Solarturm in Australien im Jahr 2006 Baubeginn. 3.280 Fuß hohe Turm wird von einem riesigen Gewächshaus umgeben sein, die Luft zum Antrieb Turbinen rund um die Basis des Turms erwärmen wird. Es wird geschätzt, dass das Kraftwerk 200 Megawatt Strom, genug für 200.000 Haushalte erzeugen können.

Solare Energie benötigt keinen zusätzlichen Kraftstoff zu laufen und ist umweltfreundlich. Sonnenlicht kann als nutzbare Wärme erfasst oder umgewandelt in Strom aus Solar- oder photoelektrische, Zellen oder durch synchronisierte spiegeln sogenannte Heliostaten, die Bewegung der Sonne über den Himmel zu verfolgen. Wissenschaftler haben auch Methoden für die Verwendung von Solarstrom um zu ersetzen einen Erdgas-Motor durch Erhitzen von Wasserstoffgas in einem Behälter, der zum Antrieb Kolben erweitert entwickelt und macht einen Generator.

Nachteile der Solarenergie sind hohe Anschaffungskosten und die Notwendigkeit für große Räume. Auch für die meisten solar Energie-Alternativen ist Produktivität abhängig von den Launen der Luftverschmutzung und Wetter, das Sonnenlicht blockieren kann.

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