Öt elképzelés az energiakérdésre

A technika fejlődése lehetővé tette olyan elgondolások megvalósítását, melyekre most nagyobb szüksége van a világnak, mint valaha. Például az űrből nyert energia ugródeszkát biztosított teljesen új iparágak létrejöttéhez.

A siker persze így sem garantált. A technológiák tökéletesítése nehéz mérnöki kihívásokat igényel, néhány esetében pedig nagy tudományos előrelépés kéne a laborban előállított anyagok, vagy a genetikailag módosított növények terén. A fejlesztéseket pedig olyan módon kell végrehajtani, hogy az energia ára ne emelkedjen az egekbe. Ha a felsoroltak közül mindegyik esetében sikerül látható előrelépést végezni, az megváltoztathatja a játékszabályokat. Természetesen igazi változásokra csak a elkövetkezendő tíz-húsz év során lehet számítani.

Napenergia az űrből

Több mint három évtizede a jó fantáziával megáldottak már elképzelték, hogy honnan lehet a legtöbb napenergiát kinyerni. Természetesen onnan, ahol mindig süt, mindenféle szűrés nélkül – ez pedig az űr. Ha Föld körüli pályára tudnánk állítani hatalmas napelemeket és az elnyelt fény csak egy töredékét tudnánk bolygónkra „importálni”, akkor gyakorlatilag az egész bolygó villamos ellátását megoldanánk.

A napfény visszaverődik a Föld körül keringő hatalmas tükrökről egy sor napelemre, ami a fényt villamos energiává alakítja. Ezt az energiát kéne utána mikrohullám formájában szülőbolygónkra küldeni, ahol antennákkal fognák fel. Itt a mikrohullámú energiát ismét vissza kéne alakítani elektromossággá, és már mehetne is a hálózatba.

A technológia úgy hangzik, mint a sci-fikben, mégis egyszerű: a 22 ezer mérföld magasságban pályán keringő napelemek az energiát mikrohullámok formájában a földre sugározzák, ahol ismét elektromossággá alakítják, majd a háztartásokba mehetne. Egy mérföld területű vevőállomás ezer megawatt energiát termelne, amivel ezer háztartás energiáját lehetne biztosítani.

A napkollektorok űrbe telepítésének a legnagyobb akadálya az igen magas költség, tehát olyan tervezési rendszert kell létrehozni, mely keretében csak pár panel indulna el az űrbe. Néhány ország és vállalat valós célja, hogy egy évtizeden belül az űrbe juttassák a szükséges technológiai hátteret az itt található napenergia forrás kiaknázásához.

Az akkumulátorok új generációja

Az kőolajjal működő járműveket le lehetne cserélni elektromosra, ennek következtében a levegőbe is kevesebb szennyező anyag kerülne (abban az esetben, ha sikerül az elektromos energiát is alacsony szén-dioxid felhasználással előállítani; szélenergiából, nukleáris energiából). Ehhez azonban jobb akkumulátorokra van szükség.

A lítium-ion akkumulátorok gyakoriak a laptopokban, a következő generációs plug-in hibridekben és az elektromos járművekben. Ezek autókban is sokkal hatékonyabbak, de még mindig nagyon drágák, és egy töltéssel nem képesek nagy távot megtenni. Az ideális az lenne, ha körülbelül 300 kilométert tudnának megtenni egy töltéssel, ám ennek a korszaka talán soha nem jön el. Bár fejlesztések még lehetségesek, a lítium-ionos akkumulátor lehetőségei korlátozottak.

Alternatíva lehet a nemrég kifejlesztett lítium-levegő technológia, mely az ígéretek szerint tízszer olyan hatékony lesz, mint a lítium-ionos, és a körülbelül árban azonos teljesítmény produkálhat a benzinnel. A lítium-levegős akkumulátor sokkal kisebb és egyszerűbb is, mint ionos társa. Már most rengeteg laboratórium dolgozik a technológián, de a tudósok úgy gondolják, hogy körülbelül még egy évtized kell a valós forgalomba helyezéséhez.
@@
Hasznos tárolás

Mindenki a szél- és napenergia lehetőségeiről beszél. De ezek esetében csak úgy lehet bármiféle különbséget elérni a ma használatos energiaforrásokhoz képest, ha jobb energiatárolási rendszert dolgozunk ki.

Nagy szerep jutna az akkumulátorcsomagoknak, melyek a megújuló energiaforrásokból nyert villamos energiát megfelelő módon lennének képesek tárolni és szállítani. Abban az esetben is, ha Nap éppen nem süt, vagy a szél nem fúj. Ezekből a tárolóegységekből lehetne szükség esetén a hálózatra bocsátani az energiát.

A tudósok számos ponton megkérdőjelezik a lehetőségeket, ugyanis számos probléma áll fenn. Például a szélenergia felhasználása során a levegőből nyert energiát földalatti kamrákba kellene juttatni, később így lehetne legjobban felhasználni. Akadály: megtalálni a nagy, jól használható, földalatti üregeket.

Hasonlóképpen a tárolásra is hatalmas akkumulátorok lennének a legalkalmasabbak. De a megfelelő technológiák jelenleg még túl drágák, a többi pedig nem elég hatékony. Míg a kutatók új megoldásokat és anyagokat keresnek a teljesítmény növelésére, addig jelentős ugrás nem valószínű.

A lítium-ion technológia tartogathatja a legnagyobb ígéreteket a hálózati tárolásra, még ha nem is akkorát, mint az autók esetében. Azonban ehhez még szükség lenne a technológia elterjedésére.

A szén kivonása és tárolása

A szénkészletek lassan elfogynak, ezért elsődleges lenne arra koncentrálni, hogy megfelelően hasznosítsuk a még fennálló forrásokat. Ez azt jelenti, hogy új, hatékonyabb erőműveket kéne építeni. Azonban a létesítményekből származó évi kétmilliárd tonna CO2 biztonságos tárolása megváltoztathatná a viszonyokat.

A szén-dioxidot el kell különíteni a gyárkémények füstjéből és tömöríteni. Ezután a föld alá kell juttatni, ahol kőzet képződne belőle.

A szerény mértékű CO2 elkülönítés létezik már, de ezek alkalmazása csökkenti a nagy erőművek termelését, miközben megkétszerezik, háromszorozzák a termeléshez szükséges energiát. A tudósok keresik a technológiát, amivel a kibocsátást legalább 90 százalékkal mérsékelni tudják, miközben limitálják a kiadásokat.

Mivel még a korai szakaszban járnak a kutatások, így nehéz megmondani, hogy melyik módszer lehet a nyertes. Íme, még egy ígéretes technika égetett szén és tisztított oxigén fém-oxid formájában. Ez egy olyan elegyet alkot, melyből könnyebben kiválasztható a CO2, az erőművek hatékonyságának vesztesége nélkül. A technológia kis léptékű kísérleti projektben már bizonyított, a következő évben egy megawattos energiatermelés esetén is tesztelik. 2020-ig azonban kereskedelmi célokra biztos nem fogják használni.

Következő generációs bioüzemanyagok

Az olajkészletek megóvásának egyik módja, ha megújuló forrásokból dolgozunk ki üzemanyagot szállításra, közlekedésre. Ennek nyomán jönnek létre az új generációs bioüzemanyagok a nem élelmezésre szánt növényekből.

A kutatók fa, növényi hulladékok, szemét és ehetetlen évelőkből akarnak versenyképes árú üzemanyagot előállítani. De a legígéretesebb új generációs üzemanyag alapanyaga az alga.

Az algák növekedésük során felhasználnak szén-dioxidot, napenergiát és tápanyagokat. Bizonyos olajat termelnek, amit könnyedén ki lehet nyerni belőlük, finomító üzemekben dízel-, benzinhelyettesítő és egyéb termékeket lehet létrehozni belőlük.

Az algák nagyon gyorsan nőnek, miközben szén-dioxidot fogyasztanak. Egy hektár algából évente több mint ötezer liter bioüzemanyagot lehet termelni szemben a kukorica-alapúból, melyből csupán háromszázötvenet. Az alga alapú üzemanyagot közvetlenül a finomítóba és az elosztási rendszerbe lehet küldeni. Az USA-ban is képesek annyit termelni, hogy az összes nemzet közlekedési igényének eleget tegyen.

Még ez a lehetőség is gyerekcipőben jár. Egy tucat vállalat megkezdte már a kísérleti projekteket és a kisüzemi termelést. De az alga alapú bioüzemanyag előállításához olyan megbízható forrásokat kell találni, olcsó tápanyagokat és vizet, mely megfelel a termeléshez. Emellett a kórokozók hadát kell felügyelni, melyek csökkenthetik a hozamot, és ápolni kell a legtermékenyebb alga törzseket.