Почему человечество все еще находится в эпохе паровых двигателей

Фото: Freepik
Фото: Freepik
Люди в мире до сих пор кипятят воду, чтобы производить электричество. Ученые призывают не забывать о важности старинной технологии

А в чем тренд?

Человечество постоянно ищет более экологичные и эффективные источники энергии. Но несмотря на разработку новых технологий, современный мир по-прежнему использует пар. Почти все тепловые электростанции, от угольных до атомных, работают на нем. Еще в I веке нашей эры древние греки изобрели эолипил. Это турбина, где тепло превращает воду в пар, который может приводить что-то в движение. Эта установка оказалась такой эффективной, что она до сих пор остается в основе большинства механизмов производства энергии.

Геронов шар, или эолипил, — прототип паровой турбины
Геронов шар, или эолипил, — прототип паровой турбины (Фото: wikimedia.org)

Почему мы все еще зависим от пара

Для кипячения воды требуется значительное количество энергии — в 2,5 раза больше, чем для испарения этанола, и на 60% больше, чем для испарения аммиака. Однако вода дешева и нетоксична. Она легко превращается из жидкого состояния в газообразное, а затем снова конденсируется для повторного использования.

Паровые двигатели продержались так долго, потому что вода покрывает 71% поверхности Земли. Это дает огромные возможности использовать ее для преобразования тепла в механическую и электрическую энергию.

Фото:Freepik
Зеленая экономика Может ли человечество полностью перейти на альтернативную энергетику

Энергия пара

Когда вода нагревается внутри закрытого контейнера, то она сильно расширяется и увеличивает давление. Если дать пару выход, то он начнет прорываться через него с большой скоростью. Достаточно лишь поставить рядом с ним турбину. Через магниты это движение можно преобразовывать в электричество.

В паровых двигателях, сжигая уголь, нагревали воду, чтобы создать пар для привода двигателя в движение. На атомных электростанциях для этого используют цепную реакцию деления урана. Таким образом, даже ядерная энергия работает на старую технологию создания пара.

Андреас Хельвиг, доцент Университета Южного Квинсленда в Австралии, подчеркивает: «Паровые турбины, приводящие в движение большие электрические генераторы, которые вырабатывают 60% мирового электричества — это прекрасное зрелище. Сотни лет металлургических технологий, дизайна и сложного производства довели технологию до совершенства».

Фото:Freepik
Зеленая экономика Тепловые насосы и биотопливо: рынок электроэнергии через 30 лет

Продолжит ли человечество использовать пар

Новые технологии производят электричество без использования пара. Солнечные батареи получают его из входящих фотонов, а ветряные турбины вращаются благодаря ветру. Эти технологии становятся все более важными источниками производства и хранений энергии. Однако пар никуда не денется, потому что человечество все еще не придумало более совершенный способ преобразовывать тепло в электричество.

Существуют термоэлектрические устройства, которые используются в спутниках и космических зондах. Они полагаются на температурный зазор между несколькими типами материалов. Однако их эффективность держится в пределах 16–22%. Для сравнения: КПД современных тепловых электростанций составляет 40–46%.

Андреас Хельвиг констатирует: «Когда вы видите паровоз, то можете подумать, что это причудливая технология прошлого. Однако наша цивилизация до сих пор в значительной степени опирается на пар. Даже если появится энергия термоядерного синтеза, мы продолжим его использовать. Эпоха пара на самом деле никогда не заканчивалась».

Обновлено 12.04.2024
Авторы
Теги
Главная Лента Подписаться Поделиться
Закрыть