Astăzi va fi prima licitație după ridicarea sancțiunilor din partea Iranului și vom vedea următoarele cote minime de petrol. Preturile pentru o perioada de timp vor fi febrile, dar nu va exista o crestere semnificativa a preturilor, iar sfarsitul erei petroliere este deja vizibila in contururile viitorului apropiat.
Vreau să vorbesc despre viitorul ăsta. În plus, nu pare atât de neclar cum ar părea la prima vedere.
Detalii importante
Secolul al XXI-lea este deja în curte, dar încă se târăsc pe drumurile rupte ale mașinilor cu motor cu ardere internă și nu zboară pe mașinile electrice. Roboții rămân parte din transportoarele de asamblare, nu de companionii noștri obișnuiți și de ajutoarele în treburile casnice. Da, și arme cu laser, vedem și numai în cinematografe, deși acest lucru este probabil spre bine.
Aproape toată tehnologia necesară pe care o avem deja, dar toate rămășițele electrice se leagă de priză și se târăsc departe de ea doar pe scurt. Fără o baterie compactă, lumină și ieftină, viitorul, despre care au scris scriitorii science fiction, nu va veni.
În plus, fără o baterie nouă, energia alternativă (vânt, solar, mare) nu poate deveni cu adevărat eficientă. Motivul este simplu: decalajul în timp între producția și consumul de energie. Vântul suflă așa cum îi place, iar panourile solare produc energie maximă în amiaza de vară, în timp ce consumul maxim este reprezentat de serile lungi de iarnă.
În cazul în care energia nu se acumulează, atunci trebuie fie să construiți mai multe puteri excedentare prin generarea acesteia, fie să compensați lacunele datorate surselor tradiționale de energie - centralele de gaz sau hidrocentrale. Ambele reduc în mod semnificativ avantajele energiei alternative sau chiar o pot face fără sens pe cea mai mare parte a planetei noastre. Deci, fără o baterie nu putem face.
Densitatea energiei
Cele mai bune baterii existente au o densitate foarte scăzută de energie și un cost foarte ridicat de stocare, pierzând de zeci de ori până la aproape orice transportor energetic tradițional, inclusiv lemn, turbă, cărbune și benzină.
O baterie modernă de polimer litiu este capabilă să stocheze până la 200 Wh / h pentru fiecare kilogram din greutatea sa. Pentru comparație, de la fiecare kilogram de benzină este posibil să se producă până la 2917 Wh / h și de la kilograme de motorină până la 5583 Wh / h. Diferența este colosală - de 15-25 de ori.
Datorită densității scăzute de energie, toate gadgeturile electronice moderne sunt, de fapt, o baterie mare, cu ecran și cip mic, singură în colț. Uită-te la iPhone-ul deschis sau la MacBook și vei fi surprins de cât de mult baterii se ocupă.
Masina electrica mai avansat, Tesla S, se trage pe capacitatea bateriei de 85 kWh, care are o greutate de jumătate de mașină, este podea în valoare de-vehicul și care este suficient pentru patru, cu câțiva kilometri înainte de aceasta trebuie să fie reîncărcată - o jumătate de oră înainte de o încărcare completă sau 40 de minute până la 80%.
Asta este ceea ce avem acum, dar progresul nu se oprește. Densitatea energetică a bateriilor crește continuu. Primele baterii plumb-acid au o densitate energetică de 30-50, bateriile nichel-cadmiu - 45-80, hidrură de nichel-metal - 60-120 și litiu - 150-200 Wh / h.
Aveți nevoie de un ticălos
Creștem capacitatea de 10 ori - iar iPhone funcționează pe o singură încărcare de mai mult de o săptămână, ca vechea Nokia cu ecran monocrom. O baterie care poate economisi energie pentru o saptamana de livrare a casei tale cântărește doar 20 kg - simple mici. Quadrocopterii sunt transformați din jucării în vehicule reale, vehiculele electrice dislocă complet benzina, iar roboții umanoizi au în sfârșit o șansă.
Vise electronice
Desigur, aceasta nu este limita visurilor. De exemplu, densitatea de energie a descompunerii termice a plutoniului utilizate în RTGS - 611600000 Vt⋅ch / kg, o-deuteriu tritiu reacții în reactoare de fuziune perspectivă -. Vt⋅ch aproape 100 de miliarde / kg, iar densitatea de energie în perechea materie-antimaterie. și ajunge la o cifră uimitoare cu douăsprezece zerouri.
Acest lucru dă speranță că, mai devreme sau mai târziu, vom putea găsi surse sau acumulatori de energie cu densități energetice intermediare - sute și mii de ori mai capabile decât acum. Și descoperirea lor promite perspective interesante.
De exemplu, ar fi destul de bine să uiți de încărcătoare pentru toată viața de gadget-uri. Am cumpărat un nou iPhone16S cu o baterie deja încărcată, iar înainte de lansarea iPhone17 anul viitor, există o încărcare suficientă. Nu există fire de ștergere, gospodării uitate și alte "bucurie". Pentru a face acest lucru, va trebui să măriți capacitatea bateriilor "numai" cu 200-300 de ori.
Dar avioanele electrice vor dubla aproape capacitatea de ridicare, iar zborul spre ele va costa de zece ori mai ieftin decât astăzi.
Trageți firele electrice la decontare cabana va fi lipsit de sens - chiar și în cazul în care nu există nici un loc pentru turbine eoliene și panouri solare nu sunt eficiente, acesta va fi doar o dată pe an pentru a merge la stația de încărcare - acasă pentru a încărca bateria.
Elektrokosmos
O creștere a densității de energie de 1000 de ori și mai mult ne va deranja ideile despre zborul spațial. În locul combustibilului din rezervoarele de rachete, puteți împinge totul într-un rând - apă, metan, dioxid de carbon și încălziți-l prost, creând un jet.
Pentru a intra în orbita acest lucru va fi suficient, în spațiu poate fi folosit motoarele de cost-ion și rezervele de combustibil pentru a umple orice planetă cu atmosferă, sau stocurile de gheață care simplifică în mod fundamental colonizarea planetei Marte și planete de studiu în sistemul solar.
Zboară de tar
Desigur, densitatea energetică nu este singura caracteristică importantă a bateriei și fără ele nici o densitate energetică teoretic realizabilă nu are niciun sens practic.
Una dintre caracteristicile importante este rata auto-descărcării. Pentru prima lună, bateria litiu-ion pierde 4-6% din energie, apoi - mult mai puțin: timp de 12 luni bateria pierde 10-20% din capacitatea stocată. În sine, cifra pierderii nu este grandioasă, dar în cazul unei capacități mari, bateria se poate supraîncălzi spontan ca urmare a auto-descărcării.
A doua caracteristică este prețul de un watt-oră. Acum 1 kWh de baterie cu litiu costă cel puțin 300 de dolari. Acest lucru este o mulțime, deși prețul de watt-hour și scade cu aproximativ 8% pe an. Elon Mask promite în viitorul apropiat să obțină aproximativ 125 USD pe kWh în producția de baterii în masă.
În cazul bateriilor radioizotope (deși nu sunt baterii), totul este mai interesant. De exemplu, bateria Curiozității roverilor conține 4,77 kg. plutoniu, fiecare kilogram din care costă aproximativ 1 milion de dolari. Dar, la calcularea puterii termice cu o descompunere completă a plutoniului, obținem ridicol $ 0.0016. În practică, totuși, RTG-urile au eficiență foarte scăzută și 1 kg. Plutoniul reușește să obțină doar 35-38 wați de energie electrică, iar costul per kWh de energie electrică este de aproximativ 10 cenți.
Ca o grenadă
Când distrugeți, funcționați defectuos sau utilizați necorespunzător, bateriile litiu-ion au o proprietate neplăcută de a se aprinde și de a exploda. Și acum imaginați-vă consecințele căderii de la etajul cinci al iPhone-ului cu o sursă de energie anuală. Toți cei care trăiesc pe o rază de 7-8 metri în jur vor fi distruși.
La gadgeturi mai puternice și nu spune nimic. Bateria laptopului poate echilibra întreaga casă cu solul, iar mașina electrică se transformă într-o mină de teren puternică pe roți.
Problema securității naționale
Desigur, viețile noastre sunt pline de lucruri periculoase: prizele electrice sunt destul de capabile să ne omoare, iar explozia gazului de uz casnic distruge întregul castel, iar autoritățile nu se îngrijorează în mod special.
Pe de altă parte, suntem considerați atât de periculoși încât nu permit ca dosarul de unghii să fie transportat în avion și mai mult de 100 ml. lichid. Despre permisiunea de a purta arme de foc, nu spun.
Prin urmare, ne putem aștepta ca gadgeturile puternice să fie rezolvate în aproximativ aceleași țări în care acum sunt permise arme de foc. Poate că, pentru a obține permisiunea pentru o baterie, va fi mai util să solicitați un certificat de la dispensarul psihiatric, absența cazierului judiciar și un certificat de absolvire a cursurilor de manipulare sigură a bateriilor.
În toate celelalte țări, producerea, stocarea și transportul bateriilor puternice vor fi interzise publicului, indiferent cât de serios producătorii nu abordează problema asigurării siguranței bateriilor pentru utilizatori.
Înarmați și foarte periculoși
Funny transformă situația. Pentru a veni în cele din urmă viitorul povestiri science fiction, avem nevoie de un lucru foarte simplu și direct, fără de care nu va primi nimic - o sursă puternică de energie sau o baterie încăpătoare, zeci și sute de ori superioare la ceea ce avem astăzi.
Doar cum să o facem - complet incomprehensibil. Este evidentă numai faptul că, pe baza tehnologiilor existente ale bateriilor chimice, se poate face doar evoluția pe calea evolutivă - creșterea densității energetice o dată la 10 ani, nu mai mult.
În principiu, valori mai mari ale densității energetice pot fi obținute doar prin utilizarea unor surse de descărcare a supraconductoarelor de temperatură ridicată, LENR - reacții nucleare cu energie redusă, fuziune termonucleară sau ceva la fel de exotic.
Toate acestea sunt, deocamdată, dincolo de capacitățile noastre tehnologice și posibila posesiune a unei puteri distructive enorme de către orice membru al societății, inclusiv copii, criminali și nebuni - dincolo de convingerile noastre despre securitate.
Pentru aceasta, are sens, cel puțin cel puțin, să înceapă abandonarea interdicțiilor privind posesia de arme și să se caute mecanisme de autoreglementare a comunităților umane, fiecare membru al cărui armat este și foarte periculos.
Progresul este accelerat și, probabil, va veni la îndemână mult mai devreme decât vedem acum.
Trimiteți-le prietenilor: