Танып белү энергетикасы.

  Планетада төп энергетик ресурс нинди? XIX гасырга кадәр планетада төп энергетик ресурс агач булган. Промышленность революциясе һәм пар машинасы уйлап табылу чорыннан башлап, дөньяда төп энергия чыганагы булып ташкүмер тора. Әмма бүген нефть бөтен дөньяда өстенлекле энергия йөртүче булып кала, өстәвенә аңа ихтыяҗ арта. Ә менә күмер икенче урында урнашкан. 2023 елда аны куллануның чираттагы рекорды куелды (8,5 миллиард тонна), ул әле өч ел элек күп кенә экспертлар тарафыннан мөмкин түгел дип саналган иде. Бу чималны куллануның иң югары ноктасы 2026 елга фаразлана. Планетаның өченче төп энергия чыганагы-табигый газ. Аның үз узышы-икенче урын өчен күмер белән. Икенче баскычны гидроэнергетика алды. Җил, кояш, биомасса, җир җылысы һәм яңартыла торган энергиянең башка төрләре (гидроэнергияне исәпкә алмыйча) электр энергиясен җитештерүнең гомуми күләменең зур булмаган процентын тәшкил итә. Алар барысы бергә беренчел энергия җитештерүгә аерым беренче өчлекнең теләсә кайсысына караганда азрак өлеш кертәләр. Мисал өчен, яңартыла торган чыганакларның өлеше өч тапкырга кимрәк, ә экологик яктан чиста атом энергетикасының үзенә – табигый газныкына караганда алты тапкырга кимрәк. Аның артыннан җил электр станцияләре һәм ГЭС бара. Кызганычка каршы, соңгы вакытта казылма ягулык запасларының сыйфаты кими (аны эшкәртү шартлары катлаулана, ятмаларның уртача күләме кими), яңартыла торган чыганакларның нәтиҗәлелеге үсми диярлек, ә атом энергетикасының зур перспективалары фаразлана. Өстәвенә, энергия алу өчен чыганаклар өстендә елдан-ел баш ватарга туры килә: күмер беренче промышленность революциясе чыганагына әверелде, ләкин шул ук вакытта планетаны җылытты; җил ирекле һәм чиста, ләкин ышанычсыз; ә атом-төш бүленеше исә электр энергиясен ташламаларсыз бик яхшы генерацияли, ләкин радиоактив калдыклар тудыра. Шулай да, якын киләчәктә Энергия ресурсларының коммерция күзлегеннән төп исемлектә элеккечә табигый газ, нефть, күмер, шулай ук су энергиясе һәм атом энергиясе булачак. Әлеге энергия ресурслары җитештерелә һәм кулланыла торган барлык ресурсларның зур өлешен тәшкил итә. Калганнары исә, торф, утын, җил һәм кояш энергиясе кебек, шактый тыйнак күрсәткечләргә ия. Яшен! Бу табигый күренеш электр энергиясе чыганагы була аламы? Һәм ни өчен кешелек дөньясы аны һаман да кулга ияләштермәгән? Якынча исәпләүләр буенча, һәр яшен уртача 277 кВт*сәг энергия йөртә.3 кешедән торган гаилә аена 300 кВт*сәг чамасы энергия куллана. Планетада көн саен 4 миллионга якын яшен сугуны исәпкә алып, 100 миллионнан артык фатирны яки шәхси йортларны бушлай энергия белән тәэмин итәргә мөмкин, тик моның өчен барлык яшеннәрне берьюлы «тотарга» кирәк![1] Чыгымнар алай ук зур түгел кебек - мондый җайланманы сатып алуга гына. Кайбер исәпләүләр буенча, яшен сугу вакытында көн буена бүленеп чыга торган җылылык дистәләрчә һәм йөзләрчә миллион йортларны электр белән тәэмин итүгә җитәргә мөмкин. Һәм бу экологик, ә иң мөһиме, бушлай! Шулай булгач, ни өчен һәр йорт өстендә һаман да «молниеуловительләр»тормый соң? Бу арзанлы экологик энергияне кайда сатып алырга, аның артыннан чиратка кая басарга? Әлбәттә инде, галимнәрдә яшенне кешеләргә файда китерергә ничек «мәҗбүр итәргә» дигән фикер күптән барлыкка килгән. Америка галиме Франклин, приборлар тутырылган шарны болытка күтәреп, яшен табигатен өйрәнә. Ломоносов та үз вакытында моның белән шөгыльләнгән, ләкин лабораториядә. Тәҗрибәләрнең берсе вакытында аның фәнни ассистенты яшен сукты. Яшеннәр җирдә генә түгел, Кояш системасының башка планеталарында-Венера, Юпитер, Сатурн, Уран һәм планеталарның кайбер иярченнәрендә дә бар. Мәсәлән, масштаблары һәм киеренкелеге буенча иң зур яшен Юпитерда теркәлгән.[2] Яшен энергетикасы дигән фәнни төшенчә бар-яшен энергиясен тоту һәм электр челтәренә күчерү юлы белән энергия алу ысулы. Энергетиканың әлеге төре яңартыла торган энергия чыганагын куллануны күздә тота һәм альтернативларга керә. Шулай да кешегә яшен энергиясен кулга ияләштерергә мөмкинлек бирми торган проблемалар да бар! Беренче проблема-эшли торган җайланма юк! Яшеннәрне тоту һәм аларны куллану буенча проектлар бар, әмма әлегә бер мизгел эчендә шундый күләмдә энергияне сыйдыра алырлык аккумуляторлар юк. Беренче инженерлык чишелешләре 2006 елда тәкъдим ителде-Alternative Hergy Holdings компаниясе 2006 елның 11 октябрендә модель прототибының уңышлы үсеше турында игълан итте, ул алга таба аны электр энергиясенә әверелдерү өчен яшенне «эләктереп алу» мөмкинлекләрен күрсәтә ала. Компания фаразларында мондый җайланма 4-7 ел дәвамында акланырга тиеш булган, ә яшен фермалары электр энергиясен нибары 0,005 доллардан гына җитештерергә һәм сатарга планлаштырганнар. киловатт-бер сәгать эчендә, бу заманча чыганаклар ярдәмендә энергия җитештерүгә караганда шактый арзанрак. Бу компания чыннан да яшеннәрне тотып ала һәм аларның энергиясен электр энергиясенә конвертацияли алырлык җайланма прототибын булдырган, әмма финал тәҗрибәләре ышандырырлык булып чыкмаган, һәм әлеге проект ябылган.[3] Икенче проблема-мондый зурлыктагы энергияне кайдадыр сакларга кирәк, ә кешелек дөньясында әле мондый технологияләр юк. Бездә булган бар нәрсә – ул литий-ион аккумуляторлары, хәзерге вакытта иң ышанычлылары. Алар яшен көчәнешенә түзә алмыйлар! Бу өлкәдә эшләнмәләр дистәләгән елларга сузылырга мөмкин, өстәвенә, җитештерүчеләргә озак вакыт бушанмау мөмкинлеге булган батареялар булдыру отышлы түгел... Өченчедән, яшен очраклы урынга бәрә, димәк, аның кая бәреләчәген алдан белеп булмый диярлек. Ә бит секундына 44 тапкыр яшен сугуны алдан белергә кирәк. Моннан килеп чыга, безгә җиһазларны даими рәвештә яшен тота алырлык итеп урнаштыру кыен. Тесланың 40 метрга кадәр озынлыктагы яшен ясарга сәләтле җайланмасы. Бүген бу җайланма «Тесла катушкалары»исемен йөртә. Атаклы физик Никола Тесла шулай ук яшенне тоту һәм кулга ияләштерү, бөтен кешелеккә бушлай энергия турындагы идеяләр белән хыялланды. Әмма ул җайланманы төзегәнме, юкмы-билгеле түгел: галим үзенең күпчелек эшләнмәләрен юкка чыгарган. Шул ук 2006 елда NASA «миссия измерения тропических штормов» иярчене белән эшләүче белгечләр планетаның төрле төбәкләрендә яшен саны буенча мәгълүматны бастырганнар. Тикшерү мәгълүматлары буенча, мәйданның бер квадрат километрына елына 70 яшен сугу булган районнар барлыгы билгеле булды.[4] Яшен энергетикасының тагын бер проблемасы шунда ки, яшен разряды секундларның бер өлеше дәвам итә һәм, нәтиҗә буларак, аның энергиясен бик тиз сакларга кирәк. Моның өчен куәтле һәм кыйммәтле конденсаторлар кирәк булачак. Әгәр дә без бу куәтне сыйдырырга һәм тотып калырга сәләтле ышанычлы батареяларыбыз булмаса, ничек инде без гаять зур яшен энергиясен туплый алабыз, ә аннары акрынлап, безнең өйләргә таләп ителә торган зур булмаган порцияләр белән дә бирә алабыз? Яшеннәр энергиянең бик үк ышанычлы чыганагы булып тормый, чөнки яшен кайда һәм кайчан булачагын алдан белеп булмый. Әгәр дә кеше һәрвакыт яшен эпицентрында кирәкле тоту приборы белән була алса да, нинди кабель бу энергияне тапшыра алачак? Булган һәркем артык киеренкелектән янып бетәргә мөмкин! Өстәвенә, яшен катлаулы электр процессы булып тора һәм берничә төргә бүленә: тискәре – болытның аскы өлешендә тупланучы һәм уңай – болытның өске өлешендә җыелучы. Табигате буенча яшеннәр: болыт эчендәге (разряд болытлар арасында бара), атмосферадагы (разряд болыттан аска түгел, өскә, атмосфераның югарырак катламнарына чыга), җир өстендәге яшеннәр – иң еш була (болыт эчендәге заряд Җирнең эчке өлешенә китә). Яшен куәте дә төрле була-миллион Вольттан миллиардка кадәр! Моны шулай ук яшен фермасы төзегәндә дә исәпкә алырга кирәк. Яшеннәрне кешелек ихтыяҗларында куллану идеясе әлегә бик катлаулы проблема булып тора. Барыннан да элек, яшенне ничек «тотарга» һәм аның энергиясен алга таба шәһәрнең яки предприятиеләрнең энергетик гомуми челтәренә зур булмаган порцияләр белән тапшырып саклап калу бик үк ачык булмаганга күрә. Бу өлкәдә барлык илләрдән алга таба АКШ һәм Кытайда алга киттеләр. Болытларны яшенлегә әйләндереп «куертып» була торган технология бар инде. Моның өчен болытлар эчендә металл тузан сибелә, аңа тамчылар «утыра» башлый, зурлыгында арта. Технология АКШта корылык вакытында яңгыр яудыру өчен актив кулланыла. Хәзер АКШ һәм Кытайда фәнни эшләнмәләр нинди стадиядә - төгәл билгеле түгел. Әмма аларның дәвам итүе-факт. Аерым алганда, Мексика АКШка америкалыларның Мексика яңгырын урлауларына суд дәгъвасы белдерде, ничектер болытларны үз территорияләренә «тарта». Дәгъвага синоптиклар күзәтүенең бөтен чорында Мексика һәм АКШта явым-төшем күләме турындагы мәгълүматлар кушымта итеп бирелгән. Бәхәсле, әлбәттә. Ләкин нәрсәдәдер, мөгаен, мексиканнар хаклыдыр да. [5] Россиядә бу технология кояшлы һава торышы таләп ителгән очракта болытларны тарату өчен кулланылган (Мәскәүдә парадлар үткәргәндә). Димәк, югарыда тасвирланган технологияне кулланып, яшенле болытларны яшенле электростанция урнашкан урында заказ буенча «ясарга» мөмкин. Металл (биек һәм калын) стержень урынына яшен приемнигы лазер нуры булачак. Монда зур плюс шунда ки, аны яшенне җәлеп итеп, теләсә кайсы почмактан көйләргә һәм юнәлтергә мөмкин. Бәлки, киләчәктә без күк күкрәүләрдән һәм яшеннән күк энергиясен чыгарырга өйрәнербез. Әлегә ул кадәр ерак! Бүген шуны йомгаклап була: әлегә кешелек яшен энергиясен рациональ рәвештә чыгарырга һәм аны гамәлдә нәтиҗәле кулланырга әзер түгел. Ул гына да түгел, без кояш яки җил энергиясен куллана алсак, яшенне тоту мәгънәсезгә әйләнә. Яшен һәм яшен кебек күренешләр белән аларны кулга ияләштерергә тырышмыйча, куркынычсыз урыннан соклану яхшырак.