Метка: Энергетика и окружающая среда

К началу 22-го века сверхпроводники комнатной температуры используются во множестве устройств и изменили большую часть мировой инфраструктуры и дорожных сетей. Некоторые из революционных достижений включают передачу энергии без потерь, лучшее удержание энергии термоядерного синтеза, улучшенное изображение для медицинского сканирования, множество новых парящего или летающего транспорта, скользящего над землей.

Открытие сверхпроводимости в 1911 году выявило набор физических свойств, наблюдаемых в некоторых материалах, где электрическое сопротивление исчезает при приближении к абсолютному нулю. Дальнейший прорыв в 1933 году привел к открытию эффекта Мейснера – выбросу линий магнитного поля из внутренней части сверхпроводника во время его перехода в сверхпроводящее состояние, которое происходит, когда материал охлаждается жидким азотом до -203°C и придаёт магниту левитацию.

Первоначально ученые знали только о нескольких металлах с исчезающим электрическим сопротивлением чуть выше абсолютного нуля (-273°C). Однако в 1980-х годах исследователи обнаружили керамические материалы, демонстрирующие это явление выше 35 К (-238°C). Дальнейший прогресс в области керамики в 1990-х годах продемонстрировал существенный скачок критических температур, достигших более 150 К (-123°C).

В начале 21 века происходили постепенные улучшения с использованием различных других материалов, но все они требовали чрезвычайно высоких давлений, сопоставимых с условиями во внешнем ядре Земли. Исследователи, наконец, достигли “святого грааля” сверхпроводимости при комнатной температуре в 2020 году, используя соединение при температуре 15°C с использованием алмазной наковальни при 269 гигапаскалях (ГПа).

В последующие годы и десятилетия исследовательские группы переключили свое внимание с более высоких температур на усилия по снижению огромного давления, необходимого для сверхпроводимости. Появились новые методы масштабирования материалов – от наноразмерных до микроскопических и более крупных. В конце концов стало возможным сочетать режим комнатной температуры с материалами, видимыми невооруженным глазом и стабильными при относительно низких давлениях.

Позже, в 21 веке, некоторые из самых мощных в мире искусственных интеллектов сделали дальнейшие открытия с ещё более низким давлением. В конечном счете, эти стабильные состояния соответствовали атмосфере Земли на уровне моря. Следующий критический шаг включал совершенствование методов массового производства этих новых соединений с помощью сверхточной организации нанотехнологий. Затем произошел переход от лаборатории к практическим приложениям – снова управляемым и развертываемым ИИ наиболее эффективными из возможных способов. На заводах и других объектах 3D-печать позволила этим сверхпроводникам объединяться с высокой скоростью.

После открытия сверхпроводимости и эффекта Мейснера потребовалось столетие, чтобы появился первый сверхпроводник комнатной температуры. Теперь, после еще ста лет исследований и разработок, практическое применение становится очевидным. В 2110 году мир преображается с помощью новых устройств и компонентов, способных функционировать без электрического сопротивления и с вытеснением линий магнитного поля при комнатной температуре.

В современном городе часто можно наблюдать левитирующие автомобили, капсулы и другие транспортные средства, плавно скользящие по воздуху. Они плавают над подушкой магнетизма и питаются от беспроводной энергии, передаваемой с площадок, встроенных в землю. На улице вы можете наткнуться на сюрреалистическое зрелище припаркованного автомобиля, неподвижно висящего в воздухе. Даже само здание может включать в себя конструкции, вывески или архитектурные элементы, под которыми, по-видимому, ничего нет.

Эти парящие транспортные средства имеют ряд преимуществ по сравнению с традиционным колесным транспортом. Регулируя высоту полета вблизи пешеходов, они могут просто дрейфовать над ними, что исключает возможность несчастных случаев. Это также снижает частоту дорожно-транспортных происшествий, которые были причиной огромного числа жертв в течение 20-го и 21-го веков. Отсутствие контакта с поверхностью также устраняет проблему износа шин и, следовательно, уменьшает загрязнение воздуха и микропластика, образующееся от транспортных средств.

Хотя колеса всё еще широко распространены в транспорте, их быстро вытесняют сверхпроводящие технологии, поскольку городские власти все чаще признают эти преимущества и расширяют необходимую инфраструктуру. Некоторые из более богатых и высокотехнологичных регионов уже модернизировали всю свою дорожную сеть, чтобы обслуживать левитирующие транспортные средства. По мере того как становится доступным все больше и больше маршрутов, возможность путешествовать в трех измерениях, а не в двух, позволяет сократить время в пути. В сочетании с ИИ для управления дорожным движением заторы практически устраняются. Для этих автономных летательных аппаратов доступно большое количество энергии, при этом 100% электроэнергии в мире в настоящее время обеспечивается за счет сверхэффективных чистых технологий, а для обеспечения того, чтобы они оставались в воздухе, встроено множество резервов.

Сверхпроводники комнатной температуры преобразуют множество других областей. Теперь возможна передача электроэнергии без потерь, что делает устаревшей традиционную инфраструктуру для преобразования переменного тока низкого и высокого напряжения и обеспечивает идеальную передачу электроэнергии на огромные расстояния. Накопление энергии также претерпевает революцию, поскольку деградация батареи больше не является проблемой, а сверхпроводящие провода вместо этого захватывают и хранят электричество бесконечно. Компьютеры, планшеты и другую электронику можно заставить работать без нагрева, эффективнее и с гораздо меньшим потреблением энергии.

Другие разработки включают в себя сверхсильные и ультракомпактные двигатели, а также машины, для работы которых когда-то требовались целые здания или помещения, которые теперь жизнеспособны в гораздо меньших масштабах. Например, в настоящее время появляется компактный ядерный синтез, который особенно полезен в космических путешествиях. Крупномасштабным научным установкам, таким как ускорители частиц, теперь требуется меньше энергии и капитальных затрат, в то время как высококачественная медицинская визуализация более эффективна и доступна в меньших форм-факторах.

More…

В середине Эдиакарского периода – геологического периода – в районе, который позже станет горой Килиманджаро, самой высокой горой на африканском континенте, произошла тектоническая активность массивных плит. Происходивший около 585 миллионов лет до нашей эры, этот процесс создавал интенсивное тепло и давление, в результате чего осадочные слои сжимались и формировались в чрезвычайно плотные изоклинальные складки. В “петлях” этих складок небольшие количества ванадия образовали синюю и фиолетовую разновидность минерала цоизита.

В середине 20-го века люди обнаружили этот минерал, который они назвали танзанитом, на очень небольшой территории длиной всего 7 км и шириной 2 км недалеко от холмов Мерерани в Танзании, Восточная Африка. Месторождения оказались уникальными, не расположенными больше нигде на Земле и найденными исключительно в этой геологически сложной части Танзании.

После его открытия в 1967 году за четыре года до национализации шахт было добыто два миллиона каратов (400 кг). Затем производство сократилось, и большая часть добычи осуществлялась мелкими шахтерами-кустарями. В 1990 году правительство разделило шахты на четыре секции: Блоки A, B, C и D. Крупным операторам были предоставлены блоки A и C, а блоки B и D зарезервированы для местных шахтеров.

По мере того как Танзания отходила от социализма и переходила к рыночной экономике, инвестиции быстро росли. В период с 1995 по 2000 год производство танзанита выросло более чем в десять раз, что привело к падению цен.

В 2001 году появились слухи о том, что “Аль-Каида” использовала драгоценный камень для сбора средств на террористическую деятельность. Некоторые розничные торговцы объявили, что больше не будут его продавать, и это привело к снижению цен. Однако отчет ЦРУ в 2002 году очистил отрасль от любых связей с “Аль-Каидой”, и рост продаж вернулся.

В течение следующих нескольких лет цены росли – достигая более 600 долларов за карат для самых высоких сортов. В то время как великая рецессия повлияла на драгоценные камни среднего и низкого качества, они по-прежнему пользовались высоким спросом в лучших сортах. Цены начали возвращаться к докризисным уровням в начале 2010-х годов.

Танзанит стал очень популярным в ювелирных изделиях. Его редкость и красота сделали его пятым ведущим драгоценным камнем по стоимости продаж во всем мире – уступая только алмазу, изумруду, рубину и сапфиру. Однако, новый президент Танзании Джон Магуфули выявил серьезные проблемы в регионе и занял жесткую позицию в отношении отрасли.

Безудержная контрабанда, уклонение от уплаты налогов и другая незаконная деятельность в течение длительного времени преследовали горнодобывающию отрасль. На фоне сокращения производства Магуфули приказал военным построить 24-километровую стену по периметру, контрольно-пропускные пункты и камеры видеонаблюдения, чтобы улучшить безопасность и наблюдение. Его действия привели к резкому сокращению контрабанды и значительному увеличению налоговых поступлений.

В июне 2020 года был установлен новый рекорд по добыче крупнейшего в мире необработанного танзанита, после того как мелкий шахтер нашел камни весом 9,7 кг и 5,1 кг и продал их правительству за 7,74 миллиарда танзанийских шиллингов (3,35 миллиона долларов США), побив предыдущий рекорд, установленный в 2005 году.

Популярность танзанита продолжала расти, чему способствовал спрос со стороны Китая, Индии и других развивающихся рынков. Дополнительный, долгосрочный фактор теперь начал влиять на тенденцию цен: дефицит, особенно лучших сортов. В 2018 году Национальное бюро статистики Танзании оценило общие запасы танзанита в 109 миллионов карат (21 800 кг). Согласно отдельному отчету, опубликованному в том же году, в блоке С, безусловно, крупнейшем из участков добычи, оставалось, по оценкам, 87,1 миллиона карат (17 420 кг).

Хотя некоторая гибкость сохранялась в плане дальнейших поисковых работ, общая ситуация теперь казалась очевидной – при прогнозируемых темпах добыча танзанита скоро подойдет к концу. Блоку C был призведён расчёт цикла жизни и запасов (Life-Of-Mine) до 2042 года, в то же время, блоки A, B и D имели схожие перспективы.

More…

В середине 20-го века Дунрей на северном побережье Шотландии стал площадкой для экспериментальных ядерных технологий, включая прототипы реакторов-размножителей на быстрых нейтронах, а также ядерных двигателей для подводных лодок военно-морского флота. Объект площадью 72 га, выбранный из-за его удаленности от крупных населенных пунктов, оставался в эксплуатации с 1955 по 1994 год.

В 1977 году морская вода просочилась в шахту, заполненную радиоактивными отходами вместе с натрием и калием. Это вызвало катастрофическую реакцию, взорвав стальные и бетонные крышки шахты и засорив территорию радиоактивными частицами. Кроме того, в период с 1963 по 1984 год в море ушли десятки тысяч фрагментов радиоактивного топлива, которые, как полагают, были смыты из дренажа прудов-охладителей. Это привело к запрету на рыбную ловлю в пределах 2 км от центра ядерных разработок. К 2011 году со дна моря было извлечено более 2300 радиоактивных частиц и 480 с берега.

В 1998 году Управление по атомной энергии Великобритании предложило новый график вывода из эксплуатации, стоимость которого оценивается в 4,3 миллиарда фунтов стерлингов. В последующие десятилетия начался процесс удаления отходов и сноса зданий. Команды, работающие на объекте, использовали роботов, в том числе особо крупную 75-тонную машину по прозвищу “Реактозавр”, для демонтажа частей внутренней части реактора.

К 2025 году всё устаревшее топливо Магнокс-реакторов было извлечено, а к 2029 году все радиоактивные отходы были удалены из шахты, пострадавшей в результате инцидента 1977 года. Однако, многое ещё предстояло привести в порядок. Плутоний на объекте не будет переупакован до 2060 года. Последнее здание не будет демонтировано до 2125 года, а окончательная утилизация “низкоактивных отходов” заняло время до 2129 года.

Даже после этого продолжалось более длительное воздействие радиации, что делало землю непригодной для использования человеком. В 2020 году в отчете Управления по выводу из эксплуатации ядерного оружия был представлен график полного восстановления Дунрея на 313 лет. К 2333 году этот процесс обеззараживания будет завершен.

More…

Опоссум Ледбитера – также известный как сказочный опоссум – эволюционировал около 20 миллионов лет до нашей эры. Впервые обнаруженный в южной Австралии в 1867 году, позднее он стал символом фауны Виктории, самого густонаселённого штата в стране. Застенчивое, ночное и быстро передвигающееся существо, его редко видели – оно занимало самые высокие части деревьев, включая эвкалипт царственный (самое высокое цветковое растение в мире), где опоссум атлетически прыгал с ветки на ветку. Раньше в этом регионе часто возникали опасения, что он исчезнет после осушения болот и водно-болотных угодий для сельского хозяйства в начале 1900-х годов. После лесных пожаров в Чёрную пятницу в 1939 году, которые выжгли 20 000 км² (2 000 000 га) земли, считалось, что опоссум исчез. Однако, животное было вновь открыто в 1961 году, сохранившись в Центральном нагорье примерно в 80 км к северо-востоку от Мельбурна.

Опоссум Ледбитера начал восстанавливаться, и к началу 1980-х годов его численность достигла 7500 особей, а с конца 1990-х годов она резко сократилась из-за нехватки популяции и сочетания пожаров и таких видов землепользования, как лесозаготовки. Лесные пожары в Чёрную субботу 2009 года – самое страшное стихийное бедствие в истории страны – нанесли особый ущерб и уничтожили 43% среды обитания животных, сократив их дикую популяцию до 1500 особей. Закон, принятый в 2013 году, позволил лесозаготовительной корпорации получить доступ к этим лесам до 2040 года и осуществлять самоконтроль, что защитники природы назвали смертным приговором для оставшихся опоссумов. Новая Либерально-Национальная коалиция была также враждебна к окружающей среде.

В течение миллионов лет эти примитивные сумчатые были в основном неизменными, всё ещё напоминающими своих эволюционных предков по внешнему виду и поведению. В одно геологическое мгновение они оказались под угрозой полного уничтожения. Так называемые «старовозрастные» деревья – от которых они сильно зависели – покрывали около 4% площади Центрального нагорья в 1964 году, но к 2011 году эта доля снизилась до 1%. Помимо того, что этот регион помогал регулировать количество осадков и водоснабжение Мельбурна, он также содержал самые плотные в мире углеродные леса.

Хотя в конечном итоге меры защиты были усилены, эти усилия оказались слишком незначительными и запоздалыми. Наряду с постоянно усиливающимися засухами, жарой и пожарами, вызванными изменением климата, многие десятилетия лесозаготовок нанесли смертельный ущерб экосистеме опоссума. Эти леса не восстановятся вовремя, чтобы спасти вид. К середине этого десятилетия популяция опоссума движется к полному исчезновению из дикой природы.

More…

По мере того, как мир движется в сторону экологически чистой энергии, число ветряных электростанций растёт в геометрической прогрессии. При таком количестве установок в настоящее время существует огромный спрос на проверку и техническое обслуживание этих конструкций. Это происходит наряду с быстрым внедрением дронов и других беспилотных летательных аппаратов (БПЛА), которые могут обеспечить более быструю и дешёвую альтернативу традиционным проверкам. До сих пор большинство из этих работ включало либо простые наземные визуальные оценки, либо сложный и рискованный доступ к подъёму на верёвке или платформе (иногда на высоту 183 метров). Беспилотные летательные аппараты, напротив, практически не подвержены риску, чрезвычайно быстры в работе и предлагают гораздо более высокое разрешение, чем человеческие глаза, автоматизируя при этом большую часть обработки изображений, анализа данных и других задач. К 2024 году общемировой доход от продаж и инспекционных услуг беспилотными летательными аппаратами ветряных электростанций достигнет почти 6 миллиардов долларов.

More…

Авария на АЭС Фукусима-1 – ядерная катастрофа на японской атомной электростанции, произошедшая 11 марта 2011 года, в результате которой расплавились три из шести ядерных реакторов станции. Это случилось, когда на АЭС обрушилось цунами, вызванное землетрясением Тохоку. Утечка значительного количества радиоактивных материалов привела к крупнейшему ядерному инциденту со времени Чернобыльской катастрофы в апреле 1986 года и ко второму (после Чернобыля) показателю по международной шкале ядерных событий – уровень 7.

Несмотря на то, что не было зарегистрировано ни одного случая смерти, в результате кратковременного облучения около 300 000 человек были вынуждены покинуть этот район, почти 16 000 человек погибли в результате землетрясения и цунами, а 1600 человек погибли из-за условий эвакуации, во время проживания во временном жилье и в результате закрытия больниц. Катастрофа побудила некоторые страны пересмотреть свою политику в области ядерной энергетики. Германия и Швейцария, например, полностью отказались от этой технологии, закрыв свои последние оставшиеся АЭС в 2022 и 2034 годах соответственно.

После аварии на АЭС был начат процесс её очистки и вывода из эксплуатации. Возникли огромные проблемы с очень большим количеством радиоактивной воды, которая попадала в Тихий океан вместе с мусором и даже доходила до западного побережья США. Методы, используемые для удержания этой воды, включали замёрзший подземный барьер с охлаждающей жидкостью, подаваемой в трубы при температуре -30°C. В некоторых частях объекта требовались роботы, так как уровень радиации часто был слишком высок для людей. В 2014 году было подсчитано, что герметизация каждого реактора обойдется в десятки миллиардов долларов и займёт 30–40 лет. К концу 2040-х годов эта операция наконец-то завершится.

More…

В 2029 году Финляндия вводит общенациональный запрет на использование угля в энергетике. Выбросы парниковых газов в стране достигли своего пика уже в начале 2000-х годов, но Финляндия всё ещё зависела от угля в качестве источника энергии, ежегодно сжигая 11 миллионов тонн. Не имея собственного внутреннего производства, уголь импортировался из других стран – прежде всего из России (72%), США (7%), Канады (6%), Австралии (6%) и Польши (3%). Доля угля как источника энергии в Финляндии снизилась с 18,6% в 1980 году до 14,7% в 1990 году, и 11% в 2000 году, затем постоянно снижалась с 2003 года, достигнув 8% к 2018 году. Запрет был объявлен в феврале 2019 года и вступает в силу с 1 мая 2029 года.

Эксперты в течение многих лет утверждали, что вопрос поражения бухты Лос Анжелеса землетрясением — вопрос времени, а не вероятности события. В частности, данное землетрясение способно нанести ущерб на сумму в десятки миллиардов долларов, а также вызвать серьезные потери человеческих жизней. Тысячи зданий разрушены, повреждено большое количество дорог, мостов и других элементов инфраструктуры.

До 2060 года на территории США также обрушится самое мощное землетрясение за всю историю.

Каскадная субдукционная зона — зона подвижки тектонических плит протяженностью 600 миль, тянущаяся с севера Калифорнии до юга Британской Колумбии. Взаимодействие плит вызывает сильное землетрясение раз в 300 лет. По сравнению с другими линиями разлома это происходит очень редко, что ведет к большему накапливанию напряжения и соответственно более сильным землетрясениям. Последнее подобное грандиозное происшествие (так называемое выдающееся землетрясение) произошло в 1700 году и, по оценкам, имело магнитуду, по меньшей мере, 9 баллов.

С тех пор движение двух плит стабильно наращивало давление. В первой половине 21 века сброс превышает подавляющее большинство предыдущих интервалов за всю летописную историю. В это время плиты наконец столкнулись, что привело к самому разрушительному землетрясению в истории США. Эпицентром бедствия стал штат Орегон, землетрясение продолжалось несколько минут и нанесло непоправимый ущерб главным городам, среди них Портленд, Сиэтл, Олимпия и даже Ванкувер и Виктория. Несомненно, многие строения, подвергшиеся модернизации, смогли противостоять землетрясению, как и большинство новейших зданий. Однако годы экономических потрясений, а также отсутствие опыта противостояния мощным землетрясениям в общем, сделали некоторые строения уязвимыми.

Мосты и автомагистрали рушились, почва в зоне бухты Сиэтла разрыхлилась и тянула здания под воду. Повреждения газопроводных магистралей и линий электропередач вызвали многочисленные пожары. Землетрясение создало мощные цунами, порождающие затопление береговой населенной зоны от Калифорнии до Аляски. Эти гигантские волны направляются через Тихий океан, нанося ущерб в таких отдаленных регионах, как Гавайи и Япония. Миллионы людей остались без электроэнергии, в то время как спасатели пытаются отыскать эффективные решения для устранения последствий от такой масштабной катастрофы. Общее число погибших исчисляется тысячами, в то время как финансовые потери превышают сотни миллиардов долларов. Вместе с таким же разрушительным землетрясением на юге Калифорнии, данная катастрофа погружает большую часть западного берега Америки в финансовый кризис.

More…

Проект под названием Great City — экологически устойчивый, не наносящий ущерба окружающей среде город-спутник, построенный на участке площадью около 3 км² поблизости города Чэнду в Центральном Китае. Эта футуристическая инженерная разработка, достроенная в 2020 году является отсылкой к проблемам перегруженной инфраструктуры, присущим большинству урбанистических центров Китая; город не потребляет много энергии и не загрязняет окружающую среду выбросами углерода, в отличие от множества беспорядочных пригородных застроек.

Great City стал домом для 30 тысяч семей, или 80 тысяч человек, многим из которых предоставляется возможность работать в рамках проекта. Перекликаясь с задумками Жака Фреско и его проектом «Венера», город устроен так, что расстояние между двумя любыми его точками преодолевается пешком за 15 минут, фактически устраняя потребность в автомобилях. Город сообщается с Чэнду и близлежащими окрестностями мощной сетью транспортных коммуникаций, образующей региональный транзитный узел в центре города, вынесенный под землю.

Great City потребляет на 48% меньше энергии, на 58% меньше воды, наносит на 89% меньше вреда от захоронения отходов и вырабатывает на 60% меньше углерода, чем любые другие пригородные поселения. Из 800 акров городских территорий работающие и живущие в нем люди занимают 40% земельного пространства, остальная его часть отведена под открытые зеленые насаждения и земледелие. Проект города задуман как прототип или модель для воспроизводства подобных ему поселений по всей стране. Ранее уже существовал город без автомобилей, расположенный на крошечном острове Гуланъюй, вблизи острова Сямынь, но Great City намного превосходит его в размерах, к тому же, он является первым подобным городом, построенным на материковой части Китая.