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
Главная Лента Подписаться Поделиться
Закрыть