Введение:       

          Дорогие читатели,

          Вы готовы пуститься в очень интересное путешествие в будущее? Я клянусь, что оно не заведет вас в зомби-апокалипсис или в еще одну пандемию; как насчет чего-нибудь повеселее? Меня зовут Сара, я студентка, которая обучается на инженера-электрика и с нетерпением ждет момента, когда можно будет глубже погрузиться в мир источников энергии и изобретений в области электрики. Мне всегда было интересно то, как меняется жизнь от десятилетия к десятилетию, и снова и снова мне в голову приходила мысль о том, чтобы встретить кого-нибудь из прошлого и посмотреть, как этот человек отреагирует на обычный жизненный уклад, события, изобретения, которые у нас есть сегодня, подумает ли этот человек, что я сошла с ума? Конечно же, так что я верю, что будущее содержит в себе много больше, чем может вместить наш разум. Я собираюсь описать мир, в котором сжигание ископаемого топлива больше не является основным способом обеспечения тепла или производства электричества. В сущности, этот способ стал нести большую угрозу для человечества, следовательно, каждый несет большую часть ответственности за обеспечение себя энергией. Мировые ученые объединили свои усилия, чтобы выяснить способы управления ситуацией с энергией, найти возобновляемые источники энергии, в том числе, нетрадиционные, придумать способы максимально сохранить энергию, наряду с использованием чистых систем энергии и с учетом вопросов безопасности и дипломатии. Я надеюсь, что мне удастся раскрыть для вас эти горизонты, чтобы вы сложили представление об энергии и энергетической отрасли в 2100 году.

Предупреждение-спойлер: Это научно-фантастическое эссе содержит жизненные события, происходящие через 77 лет от нынешнего момента.

2100 год: время для энергетической революции

             Энергия во всех своих формах всегда пользовалась огромным спросом у людей, по сути, это тот компонент, благодаря которому у них есть справедливые условия для жизни. Прямо сейчас, в 2100 году, при высоком росте населения на планете Земля, полагание на ископаемые виды топлива и близко не позволяет производить достаточное количество энергии. И здесь наступает очередь науки взять контроль в свои руки для управления энергосистемами, нахождения эффективных возобновляемых источников энергии, обеспечения способов и изобретений для сохранения энергии и разработки решений, которые остановили много источников энергии, сделав обязанностью каждого ответственное использование этих источников и систем и следование планам энергопотребления.

            Когда речь идет о возобновляемых источниках энергии, нужно принимать во внимание четыре элемента материи: воздух, солнце, воду, землю. В наши дни на вершине каждого здания есть своя небольшая ветряная турбина на вертикальной оси – устройство, в котором лопасти соединены с генератором электричества, который позволяет превращать кинетическую энергию ветра в электричество, - и эта турбина обеспечивает здание необходимой энергией, достаточной для бОльшей части года. Дело в том, что конструкция турбины на вертикальной оси такова, что ее не нужно ставить в определенное положение, чтобы она крутилась в направлении ветра; что делает ее верным выбором для мест с непостоянным направлением ветра, таких как жилые районы. Что касается безветренных дней, сейчас в каждом здании есть солнечные панели, которые превращают термальную энергию солнечного тепла в электричество, и этот способ сейчас эффективен как никогда, потому что ученые нашли способ останавливать большую часть солнечной энергии таким образом, что она отражается обратно в космос. Были сконструированы висящие в небе устройства, некоторые из которых могут поглощать это отражаемое излучение и сохранять энергию для дальнейшего использования, в то время как другие представляют собой гигантские зеркала с рассчитанным положением – учитывающим также и направление солнечных панелей – которые будут отражать излучение обратно на землю.

            Рассмотрим теперь стихию земли: в дополнение к возобновляемым источникам энергии, сейчас в большинстве домов есть листья искусственных растений, которые ученые открыли и усовершенствовали для имитации процесса фотосинтеза; это произошло благодаря росту ответственности за спасение нашей планеты от глобального потепления, которое было вызвано огромной ошибкой, которую мы совершили в прошлом, когда сожгли крайне большое количество ископаемого топлива. Эта технология – точно так же, как и оригинальный фотосинтез – преобразовывает солнечный свет в химическую энергию, чтобы нести пользу живым существам на этой планете. Еще один источник, который я должна упомянуть, это лед в ледниках – а именно, тех, которые находятся в Антарктиде и Гренландии, – были найдены способы растапливать этот лед, используя химические реакции, а затем, используя еще одну химическую реакцию, испарять воду и превращать ее в водяной газ. Впоследствии этот газ направляется к электрогенераторам, которые работают, изменяя магнитный поток для создания электродвижущей силы. Также произошло значительное развитие в использовании тока воды для производства энергии. Теперь в канализационных трубах есть такие генераторы для использования бегущей воды в них, которые превращают кинетическую энергию в электричество.

            Далее, я должна упомянуть нетрадиционные изобретения, которые работают на создание и сохранение энергии. Одна из наиболее затронутых этим усовершенствованием областей – это область транспорта, к примеру: большое количество работников и студентов используют магнитные велосипеды, рабочий механизм в этих велосипедах имеет одноименные магнитные полюса, которые расположены лицом друг к другу, но имеют разный размер, что позволяет магнитному диссонансу выполнять свою работу, сообщая первичный импульс велосипеду, а затем колеса, в которых есть два противоположных магнитных полюса и металлическая внутренняя часть с пружиной, поддерживают скорость движения. Еще один пример – обувь с фонариками – устройство, в котором есть электрогенератор с магнитным полем и аккумулятором, – так что каждый сделанный шаг в этой обуви вызывает полуоборот в генераторе, что создает переменный ток, который сохраняет аккумулятор. Одно лишь это изобретение усилило мотивацию людей к прогулкам и использованию общественного транспорта, принесло им более здоровый образ жизни, и определенно сильно увеличило среднее ежедневное количество сделанных шагов у каждого. Также, лифты теперь работают с использованием механизма, который конвертирует химическую энергию в кинетическую, используя рассчитанное количество ингредиентов для начала химических реакций, которые доставят лифт на необходимую высоту.

            Еще одна вещь, о которой я должна рассказать вам, это произошедшая в эту эпоху революция в биотехнологиях. Ученых неимоверно вдохновила биологическая и химическая структура существ мира, их любопытство относительно того, как они функционируют и работают взяло верх, и это привело к многим полезным изобретениям в области энергетики. Одним из таких примеров является создание солнечных панелей из ферментов фруктов папайи, такие панели сейчас используются повсеместно, так как они имеют низкую стоимость, высокую пористость, а для их изготовления не нужны высокие температуры. Но невероятно в них то, что они прикрепляются к любому умному устройству, такому как: мобильные телефоны, ноутбуки и умные часы, и таким способом эти устройства ежедневно заряжаются просто через нахождение на свету в любом его виде. Еще один пример – это открытие разновидности анаэробных бактерий, которая обеспечивает себя необходимой для жизнедеятельности энергией путем использования электронов, производимых в ходе окисления окружающей бактерии среды; эта бактерия используется в создании микробных топливных клеток для производства электричества и очистки грунтовых вод.

             Очень значительным достижением, которое активно используется в 2100 году, стала способность применять Ядерный Синтез и эксплуатировать огромную энергию, которая выделяется в его ходе. Ингредиенты для этого источника энергии довольно доступны, а количество энергии, которое выделяется, намного больше, чем при Ядерном Распаде. Если мы примем во внимание энергетическую безопасность, то это именно тот вариант, который нам нужен, поскольку он создает малое количество радиоактивных материалов – в сравнении с Ядерным Распадом. Также, перевозка топлива для Ядерного Синтеза более безопасная и легкая, и для нее требуется соблюдение менее строгих правил и условий. Все эти полезные вещи произошли потому, что ученым удалось обеспечить высокую температуру для соединения атомных ядер, и это заслуга исследований астрофизиков и астронавтов, а также множества космических полетов, в которых они побывали, чтобы иметь возможность узнать элементы звезд и условия, который привели к такой невероятно высокой температуре. В результате огромной проделанной работы им удалось создать идеальные условия для достижения высоких температур в дополнение к химическим взаимодействиям.

            Энергетическая безопасность – это также важная тема для обсуждения, и осведомленность людей в этой области сильно возросла; поскольку возобновляемые источники энергии используются в каждом здании и доме, было обязательно, чтобы люди узнали, как безопасно обращаться с этими системами и устройствами. Еще одним моментом, который благоприятно сказался на этой теме, стало распространение и усовершенствование Искусственного Интеллекта, камин и нагреватели снабжены датчиками, которые подсоединены к ИИ, который может распознавать, что находится вокруг путем считывания гормонов, и так датчики определяют, когда близко подходит ребенок – считывая его гормоны – и включают звуковую тревогу, чтобы привлечь внимание взрослых вокруг. Если ребенок подходит на определенную дистанцию и его не убрали, то датчики быстро поднимают защитный экран, чтобы ребенок не обжегся. Также эти подключенные к ИИ нагревательные элементы могут определять, когда комната достигает определенной температуры, затем поддерживают ее стабильность при изменениях температуры в течение дня, эти сенсоры более полезны в ночное время суток.

Продолжая эту идею далее, использование газа или дизельного топлива для разогрева воды запрещено из-за опасностей и взрывов, которые оно может вызвать. Теперь люди используют солнечные системы разогрева воды, которые прикрепляются к тепловым накопителям, которые сохраняют тепловую энергию для тех времен года, когда солнце не слишком сильное. Но это не означает, что странам с холодным климатом стоит беспокоиться, у зданий теперь есть гигантские спутники, которые собирают звуковую и световую энергию из грома и молнии, сохраняя и преобразовывая ее для дальнейшего использования при подогреве воды. Также, в некоторых учреждениях для обогрева используются цепи электрического сопротивления.

Основной формой энергии, важность которой никто не может отрицать, являются электрические сети, источники электричества – это различные виды генераторов и преобразователей энергии, как упоминалось ранее. Контрольные устройства – это различные виды транзисторов и выключателей. Стоит упомянуть, что большинство устройств снабжены электрическими трансформаторами, что делает менее острой проблему невозможности использования отдельных устройств в различных странах, предоставляя быстрый способ преобразования прямого тока для устройств, работающих на нем.

Еще один момент, важно упомянуть шаги, которые предпринимаются для управления энергией отдельными людьми и всем обществом. Мы можем по секрету сказать, что люди в 2100 году стали вовлечены в область энергетики больше, чем когда-либо, теперь каждый может получить из телефонного приложения информацию о количестве произведенной, хранимой, потребленной и необходимой для обычной ежедневной жизни энергии. Во всех зданиях есть сохраненный запас энергии на случай кризиса, и общество сознает важность сохранения энергии благодаря сложностям, которые нам пришлось пережить раньше из-за неумеренного использования энергии.

На самом деле, область энергетики расширилась и процветала в этой жизни -2100- , но это не означает, что ее прекратили совершенствовать. Ученые, инженеры и космонавты постоянно совместно усердно работают над открытием новых возобновляемых источников энергии и созданием более низкозатратных энергетических систем с более высокой производительностью. Высокий приоритет отводится расширению мира энергетических систем и использованию топографии нашей любимой Земли для наилучшего применения этих систем. Эта планета должна искренне процветать и расти, пока мы живем на ней и делаем ее лучшим местом для грядущих поколений.

Эпилог:

Как первокурснице со специализацией инженер-электрик написание этого эссе открыло мне горизонты знаний, исследований, воображения и помогло погрузиться глубже в мир научных, технических, инженерных и математических специальностей. Я попыталась дать всесторонний обзор ситуации в области энергетики в будущем и охватить максимально возможное количество тем в этой сфере. Это порадовало ту часть меня, которая любит науку и которой хотелось узнать больше о возможных источниках энергии, изобретениях для энергосбережения и многих других усовершенствованиях и эффективных решениях. Научно-фантастический жанр – это нечто, всегда вызывавшее во мне огромный интерес, и мне всегда хотелось улучшить свои навыки выражения умозрительных идей и видения различных вещей в этом мире. Написание этого эссе было похоже на короткое путешествие в будущее, я искренне наслаждалась написанием каждой строчки.

-Сара Шараях

Термины, подчеркнутые зеленым – это не мои собственные идеи или не мое их описание, но я чувствовала, что их стоит упомянуть.

Вот их источники:

Ветряная турбина на вертикальной оси: Wind turbine - Wikipedia, солнечные панели из фруктов папайи: Researchers organically engineer solar cells using enzymes in papaya fruit (techxplore.com), анаэробные бактерии : Electrified Bacteria Clean Wastewater, Generate Power | NASA Spinoff.

Другие идеи созданы моим собственным воображением, а для уже существующих идей я использовала свои мысли, чтобы усовершенствовать их для более эффективной работы или найти решения для проблем, из-за которых они не используются или не распространяются в настоящее время. Основным источником для моих научных объяснений является мое собственное понимание различных разделов физики, которые я изучала и глубоко исследовала на уроках физики в последний школьный год. Также я полагалась на предметы химии и биологии, в особенности на главы о преобразовании энергии и энергетических технологиях. Я могу сказать, что на эту часть научного опыта приходится огромная часть идей, изложенных в этом сочинении, с опорой на критическое и реверсивное мышление.