Ископаемые, ядер, скупость, и солнечный свет - энергетическая политика

Это особенно трудно сделать точные прогнозы о США об использовании энергии в 1990-х. Это потому, что использование энергии решения не будут основаны на экономических факторах, в одиночку. При определении, как мы получим и использования энергии в ближайшие десятилетия, рассмотрение окружающей среды, будут основным фактором. Общество не слушал крики молодежи 20 лет назад. Их просьбы о сохранении окружающей среды были отвергнуты, поскольку выполнение их необходимо жаловаться, их обряда во взрослую жизнь. Теперь мы знаем, что эти крики оправданным. Мы готовы слушать и действовать. Путем принятия законов, которые защищают окружающую среду, человек будет вмешиваться в "естественной" работой экономического механизма спроса и предложения. Это подделка создает неопределенность прогнозов энергопотребления.

Здесь мы используем стандартный смысл потреблять-с полезной энергии, таких как топливо и превратить ее в другую форму (менее полезно) энергии, таких как низкотемпературного тепла. В ходе этого процесса мы извлекаем то, что мы хотим, например, автомобильного движения. Технически, никогда не снимает энергии, законы природы воплощают сохранения энергии. Мы называем это первый закон термодинамики. Один преобразовывает энергию в другую форму. Мы оказались называть это преобразование "потребление".

Таким образом, мы никогда не кончатся энергии, просто измените его из одной формы в другую. Но есть одна опасность. Законы природы положить предел преобразования энергии. Энергия изменения должны произойти, таким образом, что общий порядок Вселенной уменьшается. Мы называем это второй закон термодинамики. Как же тогда мы в состоянии создавать упорядоченные энергии? Мы можем взять энергоснабжения и использовать некоторые его для упорядоченного движения, как и вращения электрического генератора, только если мы одновременно создать много беспорядка с остальной частью энергии. Второй закон термодинамики гласит, что конечный результат должен быть более общий беспорядок во Вселенной. Это руб.

Электростанцию, которая парового цикла, например, свалок большинство энергии в его пара в окружающую среду, а генератор произведен спина с остальными энергии. Как правило, это отходы энергии уходит на территории водоема. Это, как правило, не представляется возможным использовать этого низкосортного энергии за счет за счет транспортировки туда, где она может быть использована, например, на строительство для отопительных целей.

Максимальной эффективности (в соответствии со вторым законом термодинамики) для преобразования в электрическую энергию пара составляет около 40 процентов. Электростанции обычно достигают эффективности чуть выше 30 процентов. Поэтому, когда мы создаем одну единицу электроэнергии за счет использования пара, мы термически загрязняющих окружающую среду около двух единиц энергии.

Когда я был студент инженерного факультета моего класса сделал проект, предусматривающий определение эффективности электростанции близ Толедо. Когда мы, наконец, объявил человека на пульт управления, что его завод был 32 процентов эффективности, он не мог скрыть своего разочарования. Он считал, что ближе 100 процентов будет честнее. (Он, видимо, не знали о второй закон термодинамики.)

Существует не вырваться из законов термодинамики. Наши действия в настоящее время удовлетворяют наши потребности в энергии создаст неупорядоченных вселенной для будущих поколений. Так что последствия этого? Рассмотрим следующие сценарии, что американские граждане в следующем столетии, с которыми могут столкнуться.

1. Существует жары в восточных штатах. Постепенно спрос на электроэнергию поднимается выше и выше, как кондиционер для наших граждан, побаловать себя добавляет значительную нагрузку нужно электричество базы. В конечном счете спрос превышает способность электростанций удовлетворить его. Электроэнергии затем резко оборвал-состояние, называемое частичное затемнение. Это все равно, через катушки для всего раздела страны.

2. Существует постепенное потепление нашей планеты объясняется прежде всего двуокиси углерода выделяется при ископаемого топлива сжигаются. Это явление, объяснил далее в этой статье, называется "парниковым эффектом". Это не только потепление усугубит нашей восприимчивости к провалах напряжения, но и расплавов полярных льдов. Уровень океана начнет повышаться. Нью-Йорк, Майами и Сан-Диего стал Venices США Вашингтоне памятник используется в качестве маяка.

3. Граждане Лос-Анджелес выдаются противогазы. В противном случае, на несколько дней, они страдают от дыхания воздуха, который был загрязненной двигателем внутреннего сгорания выхлопных газов. Посетители Лос-Анджелеса предупредил, что они входят на свой страх и риск респираторных заболеваний, и они должны подписать форму ответственности релиз при въезде в город.

4. Нового типа плаща предназначена для граждан США, на северо-востоке. оно охватывает все тело, включая лицо и конечности. Необходимо носить один для получения защиты от кислотных дождей, вызванных (прежде всего) в результате сжигания угля, содержащих серу. Растительность, не имея плаща, умирает, поскольку он не может справиться с кислотными дождями. Это увеличивает парниковый эффект, так как живой растительности удаление углекислого газа из воздуха.

5. Легкодоступной нефти на нашей планете уже израсходована. Нефтяные компании должны выдвинуть героические усилия, чтобы восстановить немного оставшемся масле. Возросшей сложности разведки, добычи и транспортировки нефти причин разлива, чтобы стать более распространенным.

6. Ядерная энергия не используется в США (как показано ниже, эта ситуация может возникнуть по ряду причин: серьезный несчастный случай, такие как один на Чернобыльской АЭС, истощение урана топливом или отсутствием подходящего метода для обработки ядерного отходов.) Я помню дискуссии я когда-то с французскими физиками, как мы шли по узким улочкам каменной средневековой сицилийского города Эриче. Мы благоговейно великолепные греческие храмы мы видели до прибытия в Эриче на нашей конференции. Один из французов спросил: "Что будет храмов, которые мы оставляем на будущее?" Другой ответил, что мы оставим после себя скелеты атомных электростанций, слишком радиоактивных снести.

До оценки этих сценариев, чтобы увидеть, если они могут быть предотвращены, мы должны изучить различные варианты, энергии у нас есть.

ИСКОПАЕМЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА

Наша экономика очень сильно зависит от трех ископаемого топлива, хотя нефти и природного газа в дефиците и уголь является серьезным загрязнителем. Насколько важно, что зависимость? Рассмотрим сначала два жидкости, топлива, нефтепродуктов и природного газа.

Нефти способствовали 42 процентов энергии США в 1988 году. Около 40 процентов чистой нефти мы используем импортируется. (Эта цифра основана на общей стоимости импорта сырой нефти и нефтепродуктов меньше американского экспорта нефтепродуктов.) Прогнозов правительства США в том, что 40 процентов иностранных вклад возрастет до 60 процентов в течение 1990-х.

Природный газ способствовали 23 процентов наших 1988 энергоснабжения. Около 6 процентов природного газа, мы используем импортируется. Большинство из них происходят из Канады через трубопровод, но мы также импортировать сжиженного природного газа осуществляется на лодках. В 1990-е годы правительство США ожидает нашу зависимость от иностранной природного газа возрастет с нынешних 6 процентов до 11 процентов.

При нынешних темпах использования нефти и природного газа, мировых запасов этих видов топлива имеет ожидаемый срок от 30 до 60 лет. (Фактическое количество, является крайне неопределенным из-за сложности определения суммы этих резервов.) Кажется, глупо со стороны США зависит от получения 65 процентов своей энергии из топлива, которые являются одновременно невозобновляемых и их не хватает, но мы будем продолжать делать так, пока они не стали слишком дорого. Почему мы упорно в использовании этих ресурсов, исчезновение?

Во-первых, эти два дефицитных видов топлива является самым простым для нас использовать. Поскольку они являются жидкости, их извлечение из земли, транспорта и конечного потребления все простые по сравнению с соответствующим процессов в угольной промышленности. Это особенно справедливо в отношении природного газа. Природный газ не требует хранения и его можно транспортировать по трубам, по мере необходимости. Кроме того, природный газ бомжи без значительного загрязнения окружающей среды.

Во-вторых, топливо преобразования не являются простыми. Рассмотрим, например, переходы, необходимые для автомобильных и самолетных двигателей использования топлива, помимо нефти. Попытки ослабить бензина с антропогенными алкоголя, имели ограниченный успех. Усилия, необходимые для разработки двигателей, которые будут баллотироваться исключительно на спирт является существенным. Электродвигатели использование аккумуляторов или топливных элементов (которые создают электричество из таких газов, как водород и кислород) еще более проблематичным.

В-третьих, наше общество стремится отложить решение проблем, которые не сразу, даже если они неизбежны. У нас достаточно нефти и природного газа на сегодняшний день. Если мы запустим Завтра же мы будем беспокоиться о том, что завтра.

В конце концов, конечно, эти виды топлива должны быть заменены, когда истекло. Без вмешательства правительства, технологического развития, которое необходимо, чтобы переключиться на другие виды топлива будут продолжаться и в следующем столетии. Такое вмешательство могло бы иметь место, но это будет продиктовано желанием снизить загрязнение воздуха, вызываемое автомобилей и не допустить дефицита топлива.

Мы с загрязнением воздуха в настоящее время. Граждане могут увидеть это загрязнение себя (особенно в Лос-Анджелес). Это загрязнение может продуктов законодателей к мандату преобразования автомобильного топлива в течение следующего десятилетия, тем самым уменьшая нашу нефть использования.

Существует еще одна причина, мы будем использовать меньше нефти, в последние годы этого столетия: Это будет дорого. Почему?

Во-первых, как мы используем больше топлива исчезает, она становится все более дорогим для крана, что остается, так как мы съели наиболее доступным топливом в первую очередь. Мы сейчас ищут нефть во всем мире, бурение глубже и глубже, в океаны, горы, и ледяных шапок. (Мы нашли нефть в сланцах на западе Соединенных Штатов, но мы пока не в состоянии выжать масло из этого сланца в экологически приемлемым способом или по разумной цене.) Мы используем геологическую информацию от спутников и сейсмической информации от взрывов динамита , а высокие технологии не устраняет необходимость в сложных, опасных усилия разведки. Мы должны идти туда, где остальные нефть.

Рассмотрим текущую поиск нефти в Новой Гвинее. Разведки экипаж должен победить горных, не нанесенных на карту дождевых лесов (до 500 дюймов осадков в год). Некоторые виды оборудования должна осуществляться вручную, хотя и вертолетов помощь, когда это возможно. Известняка под дождем лес растворим в воде, так что весь регион в целом рябой с воронки, некоторые из которых покрыты кусты. Это создает условия для исследования, что это немного сложнее, чем бурение нефтяных скважин в Восточном Техасе, как это было сделано в 1930 году. Легкой нефти нет.

Во-вторых, мы будем просто покупать больше иностранной нефти, как США поставок истекло. (США поставки исчезают быстрее, чем во всем мире поставок.) Арабское нефтяное эмбарго 1970-х годов не преподать нам урок о зависимости от иностранного топлива. Поскольку наши иностранные поставщики понимаем, что наша зависимость от них растет, они будут повышать цены.

В-третьих, общество будет требовать нефти для потребления таким образом, чтобы снизить загрязнение окружающей среды. Это включает в себя загрязнения загрязнения воздуха в результате сжигания в бытовых нагревательных, промышленного применения, и выработки электроэнергии, а также загрязнение рек вызванных разливами нефти. Расходы на эти сокращения будут переданы потребителю.

Вне зависимости от государственных законов, эти три-давление исчезает США поставок, обширные зависимость от внешних поставок ", и добавил, экологические издержки-повысит цены на нефть, в результате чего небольшое тенденция к использованию меньше нефти, начиная с конца 1990-х. (Потому что нефть имеет значительный неэластичности цен, существенный рост цен приведет лишь к небольшому сокращению спроса). Правительством законов, требующих, что алкоголь заменить бензин позволит ускорить процесс сокращения использования нефти в США, поскольку природный газ не чувствует сильную внешнюю зависимость и воздействия загрязнения, что нефть делает, его использование не будет ограничено до следующего века, когда мы бежим от него.

А уголь, на долю которого приходится 24 других процентов экономии энергии ближайшие результате сжигания ископаемого топлива и производит 57 процентов нашего электричества?

Приятная особенность угля, что более чем достаточно. Но добыча угля из земли гораздо сложнее, чем добыча жидких топлив. Добыча угля либо опасные для шахтеров (с шахты) или потенциально опасных для окружающей среды (с мин поверхности ленты).

Существует, возможно, 1000 года поставки угля при нынешних темпах использования. Первичного использования угля для выработки электроэнергии. Наиболее серьезные угля загрязнитель серы газа, выбрасываемого при сжигании. В рамках последующих химических реакций образуется серная кислота, которая при попадании в атмосферу причин кислотных дождей. Это кислотных дождей может быть уменьшена с помощью низким содержанием серы угля или удаления серы до или сразу после процесса сгорания. Тем не менее, по оценкам, будет стоить около $ 5 млрд в год для сокращения кислотных дождей до приемлемого уровня.

Эти недостатки при использовании угля, были обобщены исполнительной угля, которого беспокоила о железнодорожных перевозок угля. Разочарованы исполнительной сказал, что Есть только три проблемы с углем: "Вы не можете шахты, вы не можете доставить его, и вы не можете записать его."

Загрязняющих веществ от сжигания угля (а также нефти и сжигание природного газа), которые не могут быть удалены является двуокись углерода. Весь смысл сжигания угля является объединение углерода и водорода в уголь с кислородом в воздухе с образованием углекислого газа и воды, создавая тепловой энергии в этом процессе. (Нефти и при сжигании природного газа и выделяется углекислый газ, но значительно меньше, на единицу энергии излучения, чем сжигание угля.)

Обеспокоенность по поводу диоксида углерода не о его химическое воздействие на организм. Скорее, это происходит потому, что накопление двуокиси углерода (а также другие химические вещества, такие как аэрозоль может газов) в атмосферу Земли ловушки тепла, выделяющегося в землю. Солнечный свет может пройти еще через углекислого газа и теплой земле, а земля имеет проблемы с охлаждением. Слоя двуокиси углерода позволяет меньше излучение Земли избежать атмосферы Земли. В конечном итоге, этот "парниковый эффект", повышение температуры Земли. Потепление климата на земле может привести к антарктической полярной шапки льда растопить, а затем наводнений прибрежных городов. (Арктические льды плавает на поверхности воды, так что его плавления не будет способствовать наводнениям. Это по той же причине, что полный стакан воды со льдом не переполнение, когда лед тает.)

Хотя есть много говорят о парниковом эффекте, это явление не будет иметь большого влияния на нашу энергетическую картину. Это потому, что нет никаких доказательств того, что парниковый эффект потепления в США еще не произошло. С 1900 года средняя глобальная температура увеличилась на один градус по Фаренгейту. Тем не менее, средняя температура США остается неизменной в течение этого века колебания во всем мире модель потепления. Часть глобальное потепление обусловлено естественными причинами, но вклад человека к парниковому эффекту в последние десятилетия, похоже, ускорили этот тенденция к потеплению.

Американское общество в значительной степени будет игнорировать парниковый эффект, который они считают гипотетической явление или чья-то проблема. Это близорукие ответ на потенциально вредного воздействия. Мы уже замене аэрозолей газов с доброкачественными газов, потому что это легко сделать. Но мы не будем беспокоиться о диоксида углерода, неизбежным побочным продуктом сжигания ископаемого топлива, пока мы не убеждены, что парниковый эффект и его последствия являются реальными.

Парниковый эффект, безусловно, реально. Как, например, в атмосфере Венеры оказывается 95 процентов углекислого газа. Температура поверхности Венеры составляет чуть менее 900 градусов по Фаренгейту из-за парникового эффекта.

Вместо того чтобы беспокоиться о парниковом эффекте, наше общество будет сосредоточить свои усилия на неотложных проблем, таких как поставки энергии и загрязнение, связанное с потреблением энергии. Мы будем и далее в ущелье себя на три ископаемого топлива, они будут представлять большинство наших 1990-х годов потребление энергии, похожими на своих 89 процентов вклад в поставки энергии в США в 1988 году. Но мы начнем использовать немного меньше нефти, в конце 1990-х из-за государственного регулирования и высокие цены.

Мы сообщим нашим будущим поколениям решить проблемы, касающиеся экономики, в которой около 65 процентов нашей энергии поступает из невозобновляемых и ограниченных жидкости ископаемое топливо, топливо поставляется все больше и больше иностранных источников, как наши собственные резервы исчерпаны. Еще 24 процентов наших энергия приходит из угля, который трудно извлечь и использовать в безопасной, экологически чистым способом. Умная технология может уменьшить загрязнение, поэтому мы будем продолжать использовать наши значительными запасами угля. Но технология не может ускорить 10000-летний естественный процесс превращения ископаемых на топливо. Мы также позволит будущим поколениям справиться с теплой земле предстоящие (в части) из углекислого газа ископаемого топлива выхлопных газов.

Вместо того чтобы продолжать наше тяжелое ископаемых расхода топлива, то не разумнее ли кран энергии, выделяющейся при ядра атома урана является раскол?

ДЕЛЕНИЯ ЯДЕР

Вскоре после окончания Второй мировой войны, президент Трумэн объявил о своем "Атом для мира" в целях мирного использования ядерной энергии. Огромное количество энергии, запасенной в атом урана, спустил с привязи наиболее резко, когда ядро произведен разделить друг от друга в ядерной бомбы, должна была быть использованы и используются для производства электроэнергии. Однако сегодня, четыре десятилетия спустя, мы получаем только 20 процентов нашего электричества (7 процентов нашей энергии) в ядерных реакторах, и никаких новых реакторов было приказано в течение последнего десятилетия. Некоторые частично построили заводы были заброшены. Что же произошло?

Широкой общественности испугался острове Три-Майл аварии но, казалось, готовы простить один ядерного неосторожности. Тем не менее, Чернобыль убедил нас в разрушительный потенциал этих "мирных" реакторов. Общество уже осознает огромную мощь ядерного деления, потому что из двух ядерных бомб, использованных во Второй мировой войне. Как государственные гарантии вырос в ответ на соображения безопасности, стоимость атомной энергии расти. Она стала экономически неконкурентоспособными по причинам, которые были в основном экологическими: правительство США изменило желанием не допустить радиоактивного загрязнения в более высокие расходы путем установления правил техники безопасности.

Несмотря на Три-Майл Айленд и чернобыльской ядерной безопасности реакторных записи отличное. По иронии судьбы, мы получаем больше излучения генерации электроэнергии с использованием угля, чем от атомных электростанций, в том числе последствий Три-Майл Айленд и чернобыльской аварии. Уголь содержит радиоактивный материал, который выделяется при сжигании угля. (Надо сказать угля исполнительной власти, упомянутым выше, Есть четыре проблемы с углем, а не три!) Существовал большой объем эмоциональной чрезмерная реакция на эти два несчастных случаев, и это укрепило желание ввести государственное регулирование. В результате, спад в сфере ядерной энергетики, оказывается хорошим. Тем не менее, причины должны были захоронения ядерных отходов и топлива дефицит, а не безопасности.

Ядерные реакторы производит большое количество мощных радиоактивных отходов. В первые годы существования ядерной энергетики, реакторы можно хранить часть своих отходов на объектах, оставшихся от предприятий ядерного оружейного комплекса. Немалая их часть была временно хранятся, часто на сайтах реактора, а окончательное решение было запрошено. Решение и не материализовались. Обращение с радиоактивными отходами остается на протяжении столетий. Кроме того, химически вредных и может стать довольно жарко, как его распада. Хранение отходов, радиоактивных и как химически и термически активные на протяжении веков является серьезной проблемой, и она никогда не может быть решена таким образом, что является удовлетворительным для общества. Никто не хочет дворе ядерную свалку.

Существует еще одна трудность с атомной энергетикой, разработанный в США. США реакторов "легкой воде" реакторов, которые зависят от скудных формы урана, изотопов U235 называется. Только .7 процентов природного урана U235. Таким образом U235 себя не хватает, хотя и урановой руды, это не так. Замена дефицитных ископаемых видов топлива в равной степени дефицитного топлива, U235, не имеет смысла. Другие типы реакторов, таких, как реактор Суперфеникса заводчик используется во Франции, использование общих U238 изотопа урана в породе плутониевого топлива. (Суперфеникса находится на реки Роны. Отходы тепло повышает температуру Роны почти на четыре градуса по Фаренгейту!) Безопасность реакторов, однако, гораздо опаснее, чем безопасность реакторов США. Таким образом, можно решить дефицит топливно-задачи с помощью реакторов, а за счет внедрения сложной (хотя и управляемый) проблемы с безопасностью. И проблема твердых бытовых отходов по-прежнему присутствует.

США ядерного реактора промышленности не должны развиваться в 1990-е годы из-за отходов хранения и топливно-U235 дефицит вопросов. Но причина того, что реактор атомной промышленности не будет процветать из-за соображений безопасности, превратившись в экономических трудностей со стороны правительства Соединенных Штатов. Это решение назвать наше общество сделало. Если наши поставками нефти были скудными, как в Японии, мы, возможно, решил стать ядерными державами.

Япония является гораздо более совершенные на атомную энергию, чем в США В 1986 году 33 реакторов на легкой воде обеспечивали почти 25 процентов электроэнергии в Японии. Япония планирует разработать заводчик реактор и рассчитывает получить 40 процентов электроэнергии от ядерного деления в 2000 году.

Если нет деления для США, то почему бы не слияние?

Ядерный синтез

Там было много последних шумиха о прорыве в области термоядерного синтеза. Наши потребности в энергии будут удовлетворяться на палладий, который используется в качестве катализатора для предохранителя дешевые, обилие топливно-дейтерия, что происходит естественным образом в наших океанах. Слияние золы, гелий, будет иметь минимальное воздействие на окружающую среду. Прежде чем погружаться глубже в это возможным прорыв слияния, мы будем отвлекаться, чтобы ответить на следующий вопрос. Что такое слияние?

Fusion происходит, когда два легких ядер, таких, как два ядра дейтерия, сливаясь вместе, тем самым освобождая энергию. Процесс слияния, который отвечает за энергию солнца, раскрывает огромное количество энергии примерно в миллион раз больше, чем сравнимые по массе ископаемого топлива, которое сжигается. Долгое время считалось, что реакции синтеза не произойдет, если невероятно высокой температуры, около 100 миллионов градусов по Фаренгейту, было получено. Это происходит потому, ядер, движется быстро, чтобы получить достаточно близко, чтобы предохранитель.

Эта идея была потрясена в начале 1989 года известие, что слияние может произойти при использовании материалов палладия. Термоядерного топлива, дейтерий, это заманили электрическими токами ввести палладия. Когда два (или более) ядер дейтерия в одной палладия атомной пространства (или ячейки), степень лишения свободы такова, что ядра дейтерия могут предохранитель. Никаких высоких температур не требуется. Так что мы сказали. Этот процесс предположительно происходит при комнатной температуре, что является холодным по сравнению с 100 млн градусов. Но не купить палладия будущее. Если вы молоды. А пациента. И повезло. Почему?

теперь кажется, что это "холодной сварки" не произошло с характеристиками, которые были широко опубликованы. (Каждый может ошибиться.) Несмотря на это холодное слияние панацеей для наших потребностей в энергии не может быть правдой, то возможно, что некоторый тип холодный синтез может существовать и быть открыты. Тем не менее, это не будет внести изменения в нашей энергетической картинку для 1990-х. Если процесс слияния обнаружено, что делает дают устойчивое производство энергии, эта энергия должна еще быть использованы. Из-за новых и сложных технологий, которые неизбежно будут необходимы, которые могут потребоваться десятилетия.

С учетом всех этих ископаемых видов топлива и ядерной энергии осложнений, возможно, мы должны просто использовать меньше энергии.

СОХРАНЕНИЕ

Сохранение имеет больший потенциал для экономии для тех, кто расточительно. США, энергии росомаха, таким образом, особенно хорошую возможность для реализации экономии энергии путем сохранения. Мы составляют 6 процентов населения земного шара, но потребляют на 35 процентов своей энергии! У нас примерно такой же валовой национальный продукт, как Франция, но мы используем примерно в 2,5 раза больше энергии на душу населения.

Сохранение могут быть введены наиболее легко, когда есть непосредственный экономический эффект для потребителя. Если первоначальная стоимость энергосберегающих устройств высокой в течение нескольких лет снизить эксплуатационные расходы могут быть необходимы для достижения уровня безубыточности. В этом случае потребителю необходимо убедить в том, чтобы сделать правильный долгосрочные решения, несмотря на краткосрочные потери. Иногда это не легко, налоговые льготы и правительственные постановления могут быть необходимы. Сохранение легко, когда технический прогресс позволяет продукт будет дешевле, а также энергосберегающих и, возможно, даже улучшенного качества.

Примером такого продукта является транзистор. Потребители могут купить электронные устройства, которые стоят дешевле на начальном этапе, потребляют меньше энергии, чтобы работать, и лучше! Этот технологический процесс улучшения для электроники продолжается транзисторов уступить интегральных схем и схем комплексного уступить больших интегральных схем.

В смежной области компьютера, аналогичные улучшения происходят с огромной скоростью. Подобные ситуации в значительной степени технологии факторами. Ученые и инженеры делают открытие, что имеет широкие выгоды. Выигрывают все, кроме производителей, которые сопротивляются переменам. Это может произойти снова эксплуатации высокотемпературной сверхпроводимости.

Когда энергосбережение, новые технологии панацеи не бывает сами по себе, государственное вмешательство в рынок могут стимулировать их. Рассмотрим CAFE, корпоративных стандартов Средняя экономия топлива, введенные правительством в 1975 году в качестве реакции на Ближнем Востоке нефтяного кризиса. Цель CAFE было заставить производителей разработать технологии, необходимые для улучшения бензина пробег автомобилей. Средний пробег бензина в 1974 году парк новых автомобилей, проданных в США 14 миль на галлон. Автомобиль построен в 1989 году средняя КАФЕ-требуется 26 миль на галлон. Потребители платят за это энергосбережения заплатить больше за свои автомобили. Трудно ли потребителям сэкономить достаточно бензина расходы, чтобы компенсировать это более высокая начальная стоимость, но потребитель не было выбора. В конце концов, как расходы на топливо эффективности развития были оплачены, потребитель будет реализовать некоторые сбережения. Не вызывает сомнений то, что значительную экономию энергии произошло через CAFE правил.

Какие еще возможности сохранения в ближайшем будущем? Примеры текущих исследований являются окна, которые уменьшают теплоотдачу, лампочки, которые превращают больше электрической энергии в свет, а не тепло, а деревья в тени домов, и тем самым уменьшить затраты на кондиционирование воздуха.

Потому что США используют так много энергии, Есть много возможностей-, так и без помощи правительства по повышению энергоэффективности. Это снимет сохранения потенциальной нехватки топлива. Но это не единственная причина для сохранения. В 1990-е годы мы увидим сокращение загрязнения стать более эффективным средством в толчком к консервации. Это потому, что ископаемого или ядерного топлива, которое не используется, не загрязняет окружающую среду. Общество растущей озабоченности в среду будет важным фактором в деле сохранения нашего топлива, а также в деле содействия более широкому использованию экологически чистых один наш топливно-солнечной энергии.

СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

ВС будет продолжаться еще пять миллиардов лет. Каждая вторая, она выделяет больше световой энергии, чем человек использует с начала цивилизации. Солнечная энергия является на самом деле несет ответственность за ископаемого топлива, так как солнце условии, что энергия, растений и животных, чтобы расти и в конечном итоге стать ископаемых. Это обычное для лечения солнечных и ископаемых источников энергии в отдельности, однако.

Солнечная энергия также несет ответственность за гидроэлектроэнергии, так как солнечный свет дает воду энергии, необходимой для испарения и последующей дождь. Гидроэлектростанция энергии составляет большую часть 4 процентов nonfossil и неядерных потребления энергии США. (Остальное идет из геотермальных источников, дрова, отходы, и ветер.) Поскольку при сжигании ископаемого топлива, мы обычно лечить гидроэнергетики в энергетическом категории отдельно от солнечной энергии.

При нормальном толкование термина солнечной энергии, как мы используем в настоящее время незначительна. Тем не менее, использование солнечной энергии в конечном итоге станет важным элементом нашего энергоснабжения, поскольку он не загрязняет окружающую среду, так как топливо бесплатно, и потому, что солнечная энергия перспективных приложений производства электричества с помощью солнечной энергии-использует дешевые и обильные ресурсы, кремния . Кремний, который находится в песок, глина, и гранит, является второй наиболее распространенный элемент на поверхности Земли. Тогда почему солнечная энергия не используется более широко?

Главным препятствием на пути широкого использования солнечной энергии первоначальных инвестиций. Однако эти высокие капитальные затраты уже резко сократилось, и будут продолжать снижаться, как солнечная энергия развития технологии и экономии масштаба будут достигнуты. Другая трудность, с солнечной энергии, что необходимо для хранения энергии для использования, когда солнце не доступны, например, в ночное время. У нас есть технология, необходимая для этого аккумулирования энергии, хотя это и вносит вклад в общую стоимость солнечной энергии. Это хранилище не является строго необходимым, поскольку солнечный свет может быть перехвачен орбитальных солнечных коллекторов. Такое устройство было рассмотрено, но эволюция Солнечной использования энергии будет происходить более медленными темпами. Земля-устройств на базе придет первым. В какой форме они будут принимать?

Первый значительный вклад солнечной энергии в нашей картина будет с помощью наземных устройств физики твердого тела называется фотоэлектрические (PV), которые используют кремний и другие элементы для преобразования солнечного света в электричество. Мы уже стали свидетелями огромных достижений физики твердого тела и в других продуктах, таких как компьютеры и электронику. Эта технологическая революция произойдет с PVs также, единственный вопрос будет масштабе времени.

П. текущего технического развития в 1973 году, как реакция на нефтяной кризис. Начиная с этого времени, было множество новых материалов П. применяются во многих конструкций приносят все выше и выше эффективность. Начальный (1954) эффективность преобразования П. солнечного света в электричество 6 процентов. Сегодня это 31 процентов. П. производства сейчас автоматизированы.

Фотоэлектрических систем жизни около 20 лет и требуют минимального ухода и обслуживания. Они не нуждаются в охлаждающей воды и тем самым могут быть расположен в пустыне, где солнце земли много, и дешево. (Нет охлаждающей воды не требуется, так энергию от солнца сильно упорядоченной, так что второй закон термодинамики не точное большие потери в получении электроэнергии непосредственно из солнечного света.) В последнее время я находился рядом с 6,5 МВт Калифорнии П. солнечная электростанция в Карисса Плейнс . (Большой ископаемого топлива и работой электростанций обычно выпускают 1000 мегаватт. 50 МВт Южной Калифорнии фотоэлектрических завод планируется построить с 1992 дата завершения.) У меня много телефонных звонков, чтобы попытаться договориться о посещении объекта. В конце концов я узнал, что никто не работал на объекте. она функционировала автоматически, без человеческого операторов.

PVs непосредственно создавать формы энергии и производству электроэнергии, то есть нам легко в использовании. (Использование ископаемого или ядерного топлива для выработки электроэнергии связано промежуточного шага, как горячая вода или пар образуется, а затем около одной трети тепла в воду или пар преобразуется в электричество.) Электроэнергии составил 36 процентов нашего потребления энергии в 1988 году, а департамент США энергетические проекты, что объем электроэнергии мы используем увеличится на 2,6 процента в год в 1990-х. Может П. затрат на электроэнергию стали конкурировать с ископаемым-вырабатываемой электроэнергии?

Солнечная энергия является конкурентной в некоторых специальных применений. Обычно они включают некоторые удаленные места, где она не будет практического подключения электрической линии от электроэнергетических компаний или внести условного топлива на месте производства электроэнергии. Наиболее очевидным примером этого является производство электроэнергии в пространстве (на спутниках), который был происходило с 1958 года.

В течение последних 12 лет, П. В. затрат на электроэнергию (в том числе капитальные затраты) прошел путь от $ 15/kilowatt-hour до 30 центов / кВт-час, где киловатт-час энергии 100 Вт лампа использует все десять часов. если у вас проверить счет за электричество, вы увидите, что за это киловатт-час электроэнергии составляет около 8 центов, если вы живете в штате Индиана. Это намного меньше, чем солнечной затрат на энергию.

По мере увеличения использования фотоэлементов, экономия от масштаба только принесет стоимость П. электроэнергии до 10-15 центов / кВт-час. Это должно произойти в течение ближайших трех лет. Кроме того, технический прогресс, как ожидается, привести к падению стоимости этой электроэнергии, произведенной из ископаемого или ядерного топлива до конца текущего десятилетия. Тогда солнечная энергия может конкурировать с ископаемым топливом.

Первоначальный широкомасштабное использование солнечной энергии будет в предоставлении пика энергии в электрическую коммунальные услуги. Это будет одним из способов предотвращения провалах напряжения. Скорее всего периода является провалах напряжения во время жары, когда солнечные выработанной электроэнергии является наиболее распространенным.

Есть и другие средства для предупреждения провалах напряжения. Утилиты можно связать с другими утилитами для одолжить электроэнергии в случае необходимости. (Существует несколько доказательств, однако, что, проживающих вблизи высоковольтных ЛЭП могут быть вредны для здоровья. Таким образом, имея обширной сети высоковольтных линий, не может быть мудрым.) Электроэнергетика также может хранить энергию во время низкой спрос период. Например, они могут подавать воду на большой высоте и извлечь этот искусственный гидроэнергии, когда это необходимо. Электроэнергию для насосов будет поступать из солнечной PVs, или из ископаемого или ядерного топлива. Наконец, электрические компании могут создать ценовой политики, что дает отдельным лицам и компаниям экономического стимулирования для подавления их пикового потребления электроэнергии.

Все приведенные выше схемы, вероятно, будет использоваться, чтобы избежать провалах напряжения, но вклад солнечной энергии будет служить прецедентом для солнечной энергетики в целом. Это будет возможность солнечной энергии, чтобы показать свой характер. В следующем столетии солнечная энергия начнет предоставлять базовые электроэнергии.

Из-за огромных инвестиций наше общество в энергоемких устройств, изменения в наших энергоемких моделей обязательно произойдет медленно. Что такое, а в том, что определенные будет серьезных изменений в изображение энергетики США в течение следующих 25 до 50 лет, как во всем мире поставок нефти и природного газа будут исчерпаны. это более трудно понять, формирующих эти изменения вступят и точное время они произойдут. Что произойдет в течение ближайших десяти лет?

Ископаемого топлива будет оставаться на прежнем уровне, с небольшим уменьшением использования нефти к концу этого десятилетия. Нефтяные использования в секторе транспорта будет ограничено в законы, требующие альтернативного топлива для уменьшения загрязнения воздуха. Кроме того, нефть ударит по повышение цен, обусловленное не хватает, иностранной зависимости и сокращения загрязнения расходов.

Понимание того, что ядерное деление не является безопасным будет препятствовать широкому использованию этого источника энергии. И ученые еще не научились использовать процесса ядерного синтеза.

Парсимони будет преобладать в течение следующего десятилетия. Потребители смогут купить устройства, которые работают на меньших затрат энергии. Государственное регулирование будет использоваться в случае необходимости в целях ускорения развития энергетического скромный устройств. Сохранение и экономит энергию и снижает загрязнение окружающей среды. Социальные давление с целью снижения уровня загрязнения, таким образом, укрепить природоохранной деятельности.

Использование солнечной энергии не производит вредных радиоактивных веществ либо химических веществ. Солнечный свет в изобилии и эффективно длиться вечно. США будут использовать этот источник больше и больше, мирятся с изначально высокой стоимости, что в конечном итоге уменьшить. Мы не будем игнорировать источника энергии, который не загрязняет окружающую среду и для которых топливо бесплатно.

Какой из сценариев отрезвляющим упоминалось в начале этой статьи, не сбудутся? Как можно было подбирать из того, что написано выше, не один из них является прямым следствием второго закона термодинамики. Таким образом, они все предотвратить. Но мы не будем избегать их всех. Ни произойдет в 1990-е годы, так как они являются долгосрочными возможностями. Тем не менее, в следующем столетии, я надеюсь, что следующие:

Провалах напряжения не произойдет, у нас есть желание и средства для их предотвращения. Парниковый эффект будет и впредь, пока не вызывает некоторое глубокое воздействие, например, затопление прибрежных городов. Путем передачи соответствующих законов, мы будем содержать и уменьшить загрязнение воздуха и кислотные дожди, оба из которых можно сделать с помощью существующих технологий. Разливы нефти будет продолжаться, мы будем стараться их предотвратить, но, как мы идем по прошествии более недоступными нефть нам придется столкнуться с большими трудностями для предотвращения разливов. Атомная энергетика электроэнергии будет постепенно уменьшаться, но ядерного скелеты электростанции будет длиться еще долго после того растения закрывают. Эти заводы будут памятников, что наше поколение уходит на будущее.