Предисловие

Приветствую тебя читатель! Я Егор Гриб – будущий инженер-энергетик Республики Беларуси. На сегодняшний день я являюсь студентом третьего курса и уже думаю о развитии новых технологии и о том, как внести большой вклад в развитие энергетического комплекса союзного государства. Во время написания своего произведения я узнал, что направлений для развития энергетического комплекса множество, но постарался донести для вас, на мой взгляд, самое интересное и перспективное.
Данное произведение является моим взглядом на перспективы развития энергетического комплекса будущего

Мои большим желанием, как будущего энергетика, воссоздать технологии Тесла и воплотить в жизнь его «Беспроводной способ передачи энергии». Именно это желанием сподвигло меня разобраться в данной теме и написать данное произведение.

Все варианты развития ветвей энергетики некоторым людям могут показаться фантастикой, или, по крайней мере, не достижимы в рамках XXI века. Не смотря на то, как идет эволюция в науке и технике, а технологи вырываются за грани понимания, можно сказать, что  описанные в произведении технологии будут достижимы в необозримом будущем. Ещё наши бабушки и дедушки не могло подумать, что человек сможет общаться с человеком на огромных расстоянии, а спустя всего 50 лет мы можем не только общаться друг с другом из любой точки миро и видеться.

Этим произведением я хочу показать, что сегодня ученые всего мира делая открытия, которые показывают путь для дальнейших исследований, которые сделают жизнь будущей цивилизации легче. Необходимо обращать внимание на изобретения прошлых столетий, которые опередили своё время и не смогли развиться из-за недостатка знаний прошлых поколений.

История, которая описывается в моем произведение, показывает путь развития в топливно-энергетическом комплексе и чем больше мы приложим сил в настоящем, тем легче нам будет в будущем.

 А если представить ситуацию из моего произведения, то путь развития мы можем ускорить в два, а то и в три раза. А вдруг такая ситуация уже произошла, кто знает?...

 

Меня привели в темную комнату со столом, на котором лежала куча бумаг, и лампой. Передо мной с хмурым видом сидел человек в форме, а рядом с ним ­– седой мужчина в очках и белом халате, похожий на Питера Шапгальдена.

          – Присаживайтесь. Меня зовут Леонид Викторович. Как я могу к Вам обращаться? – спросил человек в форме.

– Константин Загорков.

– Константин, Вы помните, как оказались ночью на эстакаде?

– Нет. Единственно что я помню – в 21:56 на ТСЭС, где я работаю, вышел из-под контроля ускоритель частиц. Я бросился к аварийным выключателям, но не успел – и произошёл взрыв. Затем я очнулся на эстакаде.

 – Ага… Очень интересно. Ответьте ещё на один вопрос.  В Ваших вещах нашли устройство, назначение которого нашим учёным не удалось определить. Это устройство для слежки? В Ваших интересах отвечать правду и только правду.

– О нет, я не шпион! Это мой старенький  атомный пауэрбанк, их уже лет пять не производят.

Леонид Викторович посмотрел на меня с недоумением. Взяв одну из бумаг со стола, он начал читать вслух:

• В ходе стандартного патрулирования 31 октября 2023 года на эстакаде…
• Погодите, погодите, какого года?
• 2023. Не пытайтесь хитрить, всё равно мы всё узнаем.

Я посмотрел на календарь на столе – на нём было 31.10.2023. И даже мои часы как-то синхронизировались и показывали эту дату. И тут меня осенило. Я знал, что это возможно в теории, но даже не думал, что это произойдет со мной на самом деле.

– Это прозвучит странно, но уверяю Вас, что я из будущего!

– Как Вы можете быть из будущего? Это бред.

– Клянусь вам! Возможно, из-за взрыва ускорителя частиц я попал как Вам – в прошлое.

– И как Вы можете это доказать?

– Поскольку я работаю в энергетике, то могу рассказать, как всё устроено в этой отрасли у нас.

В этот момент ученый заметно оживился, а я начал свой рассказ.

– Я родился 9 июля 2081 года, в самый разгар перехода от передачи энергии по сверхпроводникам к беспроводной передаче энергии так называемым «Способом Тесла».

– Постойте, как человечество смогло использовать сверхпроводники для передачи больших объёмов электроэнергии? – спросил человек в халате.

– Разумеется, это произошло не сразу. Как нам рассказывали на занятиях по истории энергетики, переход к сверхпроводящим линиям электропередачи  произошёл не сразу. Сначала были гибридные кабельные линии, состоящие из трубопровода для жидкого водорода и высокотемпературных сверхпроводников. К примеру, использовали диборид магния с температурой перехода к сверхпроводящему состоянию 39 Кельвинов, которую поддерживал жидкий водород с температурой 20,3 Кельвина. В ваше время уже были попытки сделать кабели из сверхпроводников, а для охлаждения провода использовали тогда жидкий азот, циркулирующий в трубах. Но азот быстро нагревался, из-за чего протяжённость  линий не превышала одного километра. Тогда придумали использовать жидкий водород, но появилась проблема с трубопроводом который должен был доставлять водород в жидком состоянии, а не в газообразном. К 2030 году люди и эту проблему решили – и начали вовсю использовать сверхпроводники. [4]

Также сверхпроводники использовали для защиты от коротких замыканий на подстанциях. Речь идет об ограничителях  силы тока на основе сверхпроводников. Суть заключалась в том, что участок сверхпроводящего провода, соединённого параллельно с резистором, включался в разрыв силовой линии. При коротком замыкании плотность тока увеличивалается, из-за чего их сопротивление резко возрастает. Резистор при этом берет на себя часть нагрузки. Такие ограничители срабатывают быстрее любой релейной защиты, быстрее чем за 3 миллисекунды, а затем уже срабатывает релейная защита. Первая компания, которая начала использовать такие ограничители силы тока, стала Российская компания «Podol Electrical Protection». Но данные ограничители вышли из моды с полным переходом на провода из сверхпроводников. [4]

 Вскоре была решена и проблема с использованием жидкого азота в сверхпроводящих линиях. Так в них начал применяться внешний контур в виде вакуума, который не позволял нагреваться азоту. Благодаря доступной инновационной компрессорной технике, данные проводники вышли на рынок в 2050-х [4].

– Это была полезная для нас информация. Однако, как вы пришли к тому, что смогли научиться передавать энергию вовсе без проводов?

– Наши учёные долго ломали голову над данным вопросом, но на самом деле  всё лежало на поверхности – в трудах Тесла. В наше время по всей планете стоят так называемые «Станционные объекты», на которых установлены резонирующие трансформаторы. Высокопотенциальные выводы резонансных повышающих обмоток трансформаторов соединены проводами. Низкопотенциальные выводы резонансных обмоток обоих трансформаторов заземлены непосредственно около конструкций трансформаторов. Обмотка низшего напряжения передающего трансформатора подключена к выходу генератора повышенной частоты. Он нужен для повышения частоты электроэнергии до резонансной частоты однопроводной системы передачи. Обмотка низшего напряжения принимающего трансформатора подключена к нагрузке. В результате, в системе передачи создаются условия для возбуждения стоячих волн электромагнитных колебаний вдоль обмоток с длиной волны, примерно в четыре раза превосходящей длину каждой из резонансных высоковольтных спиральных обмоток. Таким образом, с помощью земли-матушки мы и передаем электроэнергию. Этот переход мог случиться намного раньше, но чтобы доказать реальность данного проекта ушло очень много времени? [2]

 – Стоп, стоп, стоп, то есть люди используя наработки Тесла воссоздали его технологию?

– Да. Как говорил сам Тесла: – «Пожалуй, я действительно зашел слишком далеко вперед. Без «моей» системы передачи энергии еще можно обходиться до тех пор, пока моя многофазная система удовлетворяет потребности мира. Но на тот случай, когда возникнет необходимость, система передачи электроэнергии без проводов уже готова». Пришлось конечно очень долго искать все наработки по всему миру, но энергетическая компания «Great Global Еnergy Grid» собрала всё, что можно было собрать, и первая представила систему передачи энергии без проводов. [1]

– Нужно срочно заняться их поисками! Скажите, будут ли какие-то кардинальные изменения в производстве электроэнергии? Сможем ли мы утилизировать ядерное топливо?

– Вот сразу видно человека старой формации! Ученые ранее мыслили подобным образом и придумали способ повторно использовать отработанные ядерные стержни. По всему миру выросли сотни заводов по переработке ядерного топлива. Но вскоре люди столкнулись с тем, что их работа пагубно влияет на окружающую среду, затмевая все преимущества атомной энергетики.

Лучшие умы бросили все силы на то, чтобы найти надежный, чистый и экономичный способ добычи электрической энергии. 25 июня 2054 года мы проснулись в совершенно другой реальности. Немецкие ученые Альберт Ананхард и Питер Шапгальден  произвели первую управляемую реакцию ядерного синтеза, за что вскоре были награждены Нобелевской премией. Вот уже на протяжении 50-ти лет мы используем ядерный синтез, сохраняя окружающую среду в чистоте и не беспокоясь о запасах сырья.

Как вы знаете, получение электроэнергии с помощью термоядерного синтеза заключается том, что мы используем изотопы водорода – дейтерий и тритий. В процессе реакции 0,03 грамм дейтерия выделяется столько же энергии, сколько при сгорании 300 литров бензина. Но для того, чтобы реакция была постоянной нужно два условия.

Первое условие: для того, чтобы реакция протекала, ядрам нужно придать энергию порядка 10 килоэлектронвольт. На рубеже действия ядерных сил энергия кулоновского отталкивания составляет величину порядка 10 килоэлектронвольт и чтобы преодолеть этот барьер, ядра при столкновении должны иметь кинетическую энергию по крайней мере не меньше данной величины.

Второе, чтобы энергия, выделившаяся в реакции синтеза, хотя бы покрывала расходы энергии на инициирование реакции, атомные ядра должны претерпеть много столкновений. В каждом столкновении, при котором происходит реакция синтеза между дейтерием и тритием выделяется 17,6 мегаэлектронвольт энергии, то есть примерно 3·10-12 джоулей. Например, если  на поджиг затрачивается энергия 10 мегаджоулей , то реакция будет неубыточной, при условии что в ней примут участие не менее 3·1018 пар трития и дейтерия. Для этого довольно плотную плазму высокой энергии нужно удерживать в реакторе достаточно долго. Такое условие и выражается критерием Лоусона.

Эти проблемы были решены при помощи лазерного термоядерного синтеза.  Ученые смогли создать установку, которая осуществляла термоядерные микровзрывы под действием лазерного излучения, и удерживающая вещество при температуре 108 кельвинов. Таким образом мы вступили в эру чистой и доступной энергии [3].  

– Используются ли иные источники энергии, помимо термоядерного синтеза? Ведь сейчас мы столько инвестируем в ветряные и солнечные электростанции.

– Да, конечно. У нас есть КСЭС. Их строят для питания огромных заводов и предприятий, чтобы не подключать их к общей сети электроснабжения. Иногда такие станции питают и целые города, в которых живут сотрудники предприятий.

– Что такое КСЭС?

– КСЭС – это космическая солнечная электростанция, работающая на орбите Земли.

– Неужели строительство космической электростанции – это так просто в Ваше время?!

– Да, в наше время многие технологии стали доступнее, и развитие космических технологии скакнуло далеко вперед. После того, как появились колонии на Марсе и базы на Луне, космической электростанцией никого не удивить.

– И как Вы реализовываете передачу энергию из космоса к себе на Землю? Снова Тесла?

– На КСЭС установлены установки, испускающие микроволны, наподобие тех, которые Вы используете для Wi-Fi или Bluetooth. На установке также присутствует антенна, с помощью которой эти волны и передаются на подстанцию. При этом принимающая подстанция находится на расстоянии 5-ти километров от предприятия. Данная решение обусловлено тем, что луч который передаёт энергию излучает радиацию которая вредит людям. Поэтому данные приемники установлены на расстоянии и изолированы от людей. На подстанциях есть приёмники микроволн, в которых используется элементная решётка Ректенна, то есть выпрямляющая антенна.[5] Первые разработки по передаче энергии через лазер вели американцы в 2020-х годах, но в 2030 году китайская компания «Doroshоkо Pawer» представила рабочую установку, которая передавала энергию в 10 киловатт на расстояние 400 километров. Затем к 2035 году они повысили уровень передаваемого напряжения до 1 мегаватт и уже в 2042 году уровень передаваемого напряжения составил 10 мегаватт, а станция на высоту 36000 километров. Финалом этого проекта стала станция на геостационарной орбите, которая производила напряжение в 5 гигаватт [6].

– Да, интересный у Вас вышел рассказ, Константин. Сложно поверить, что энергетику ждут такие кардинальные изменения и реализовать их сможет кто-то из нас. Хочется мне ещё с Вами пообщаться, но наше время подходит к концу. Я доложу обо всей полученной информации  начальству. До выяснения всех обстоятельств Вы будете задержаны. После того, как мы во всём разберемся, вернем Вам все изъятые у Вас вещи.. При условии, что они никому не навредят.

– Я надеюсь моя информация будет полезна и Вы сможете ей правильно воспользоваться. Пусть XXII век наступит раньше!

 

Послесловие

В моём произведении описаны технологии, которые появятся в XXII веке, но это может быть достигнуто быстрее. Если каждый из нас приложит даже маленькое усилие, пусть это и не будет чем-то значимым, но это уже маленький шаг на пути к заветному будущему. как говорил Уолт Дисней: «Все наши мечты сбудутся, если у нас хватит смелости их осуществить».