Мир путешествий и приключений - сайт для нормальных людей, не до конца испорченных цивилизацией

| планета | новости | погода | ориентирование | передвижение | стоянка | питание | снаряжение | экстремальные ситуации | охота | рыбалка
| медицина | города и страны | по России | форум | фото | книги | каталог | почта | марштуры и туры | турфирмы | поиск | на главную |


OUTDOORS.RU - портал в Мир путешествий и приключений

На суше и на море 1986(26)


Мурад Аджиев

ГОРИЗОНТЫ ЭНЕРГЕТИКИ



Современная энергетика связана с решением больших и сложных задач. В ней переплетены проблемы экономические и социальные, экологические и научно-технические. Именно эти проблемы в комплексе волнуют и географов.

Роль энергетики в нашей жизни, в хозяйстве велика и очевидна. Достаточно представить на минуту, что будет, если... Если перестанут работать электростанции, угольные шахты и карьеры, нефтяные и газовые промыслы... Наступит своего рода энергетическое затмение.

В определенном смысле люди «обессилеют», лишатся ставшей уже привычной энергоподдержки: ныне на жителя планеты приходится около 2,5 кВт энергетических мощностей, тогда как природная мощность каждого из нас, по оценкам физиков, в десятки раз меньше. Иначе говоря, современная энергетика увеличивает «мощь» человека примерно в 25 раз.

Но средняя цифра, как известно, дает лишь общее представление, в разных странах она различна. Самая высокая — в Скандинавии, в США: там средний житель «усилен» более чем в 120 раз. Весьма высока она в странах Западной Европы, в Японии. В развивающихся странах она низка — всего 6. В Советском Союзе— более 50. Конечно, не следует забывать, что цифры эти отчасти условны, они «не замечают» социального неравенства в странах Запада и «безразличны» к географическим особенностям страны.

Советский Союз — индустриальная страна, к тому же преимущественно северная; потребность в энергии здесь постоянна (особенно ощутима она зимой), поэтому на развитие энергетики, точнее, топливно-энергетического комплекса расходуются гигантские средства. Вот откуда особая роль энергетики в хозяйстве страны.

В СССР мощь энергетики всегда росла ровно, стабильно. По производству электроэнергии — самого распространенного и удобного вида энергии — Советский Союз давно обогнал страны Европы. Интересно, что выработка наших электростанций больше, чем станций Франции, Великобритании, ФРГ, Италии и Австрии, вместе взятых.

Львиную долю электрической энергии в мире получают на тепловых станциях (ТЭС), использующих различное топливо: уголь, газ, нефть, торф. В СССР, например, свыше 80% электроэнергии дают ТЭС. Поэтому топливо без преувеличения первооснова современной энергетики. Сжигая его, люди именно таким в общем-то первобытным способом разрешают сейчас почти все свои энергетические проблемы.

К сожалению, на сегодня в мировой энергетике только одна тонна топлива из трех идет в дело, две другие — в отход (КПД на тепловых станциях редко превышает 30%).

Несовершенство нынешней «тепловой» технологии особенно проступает на станциях, использующих уголь. Мало того, что они малоэффективны, они стали одним из главных загрязнителей природы, обильно питая атмосферу сернистым газом, окислами азота, окисью углерода, угольной пылью. Судя по мировым данным, эти выбросы очень велики и опасны для человека.

Скажем, по оценкам американских специалистов, загрязнение воздуха от сжигания угля приводит в США к гибели 10 тыс. человек ежегодно. А исследования, выполненные по инициативе Национальной академии США, показали, что только сернистый газ с электростанции средней мощности вызывает ежегодно у населения близлежащих районов около 25 смертных случаев, 60 тыс. заболеваний верхних дыхательных путей и создает убыток хозяйству в 12 млн. долларов из-за коррозии металла.

Как бороться с этим злом?

Ни в нашей стране, ни за рубежом не придумали еще надежных и дешевых фильтров или каких-либо других способов очистки от сернистого газа. Человека, избавившего бы людей от этого невидимого яда, возможно, ждет Нобелевская премия. И сердечная благодарность землян.

Впрочем, видимые отходы с тепловых станций тоже очень вредны человеку и природе; существующими ныне фильтрами они также почти неуловимы. Где мельчайшая угольная пыль, там серьезные болезни сердца, хронический бронхит даже у тех, кто проживает вдали от источника загрязнения: ветер разносит угольные частички на многие километры. Сгорая, уголь оставляет еще и бензопирен — вещество, которое вызывает раковые заболевания. Например, в угольных центрах Англии и Уэльса зафиксировано полтораста ежегодных случаев рака, что заметно выше, нежели в других районах Великобритании.

Итак, не все просто в обращении с углем. К сожалению, и сведения о нефти и природном газе — о последствиях их сжигания— не несут в себе безудержного оптимизма...

Да, человечество не может развиваться, не развивая энергетики, но стоит ли сжигать заодно с топливом здоровье природы и самого человека как части природы? Наконец, достаточно ли на нашей планете того, что может эффективно гореть и в прямом и в переносном смысле этого слова?

Своеобразный тон разговору на эту тему задали члены Римского клуба—международной частной организации, с 1968 г. собравшей немало известных ученых — энергетиков, экономистов, математиков. Вывод из их первого доклада был словно информационная бомба: если не ввести жесточайшую экономию в массовое потребление энергетических ресурсов, то их полное истощение приведет к гибели мировой цивилизации уже в начале 3-го тысячелетия. Кому-то придется заводить особую «Красную книгу»: человек исчезнет на планете как вид, заявлял президент Римского клуба А. Печчеи.

Перспективы более чем мрачные, ничего не скажешь.

Вскоре при проверке, правда, оказалось, что черные предсказания, мягко выражаясь, несостоятельны. Прогнозирование — дело рискованное, сложное. И то, что очевидно сегодня, вовсе не обязательно будет таковым завтра.

В одной статье мне попался любопытный курьез, о котором здесь уместно упомянуть. В начале века ученые, промышленники, деловые люди с тревогой заговорили о надвигающемся железном голоде. Международный геологический конгресс в 1910 г. определил, что запасов железной руды хватит лет на шестьдесят. Следующий конгресс в Брюсселе подтвердил опасность: к 1970 г. многим металлургическим комбинатам не будет доставать сырья. Прогноз составили ведущие геологи, они учли «все железо мира» — национальные запасы 72 стран. Сейчас, в 80-х годах, этот прогноз вызывает только улыбку...

Последующие доклады Римского клуба получились строже и интереснее. В них заметны тревожная озабоченность ученых, их интерес к судьбам человечества, к путям развития энергетики.

Доклад «Энергия: обратный счет», например, содержит множество данных по энергетике. Выводы подкрепляются расчетами. Их проводили на электронно-вычислительных машинах, для их обоснования созданы «глобальные математические модели развития общества», в которых учтены экономика, промышленность, энергетика, ресурсы, демография, экология. Можно спорить о частностях, можно опровергать отдельные утверждения, можно, наконец, не соглашаться с выводами, но одно бесспорно: Римский клуб взбудоражил мировую науку, стимулировал серьезные исследования будущего мировой экономики и энергетики. Ученые начали интенсивно заниматься изучением связей экономики и энергетики, заставили по-новому зазвучать проблему охраны природы и энергетических ресурсов, резко поделив последние на возобновляемые и невозобновляемые.

Возобновляемые ресурсы — это те, которые можно использовать, не опасаясь сокращения их запасов: солнечная энергия, энергия ветра, волн, приливов и отливов, гидроэнергия, геотермальная. ..

Соответственно невозобновляемые ресурсы — те, которые уже не вернуть после использования их в хозяйстве: нефть, уголь, газ, сланцы, торф, уран...

Мировое хозяйство жадно требует все больше и больше энергетической пищи — топлива. И в этой связи снова, наверное, уместен вопрос: надолго ли хватит запасов горючих ископаемых?

Вроде бы бесспорно: уголь, нефть, газ, сланцы — главное топливо энергетики—невосполнимы. Они истощаемы. Статистики оценивают запасы нефти, доступной современной технологии, примерно в 260 млрд. т. Сейчас ее добыча в мире ведется где-то на уровне 3 млрд. т в год. Следуя логике «римлян», безудержный рост материальных ценностей мира действительно не может продолжаться долго. Истощаемость ресурсов — позиция, принятая сегодня априори.

На эту, казалось бы, явную истину я, как географ-экономист, взглянул иначе: а кто и где — в каких работах — убедительно доказал, что невозобновляемые энергетические ресурсы действительно невозобновляемы? Таких работ я не нашел.

В самом деле, геологи до сих пор мало знают о происхождении углеводородов, например нефти. Противоборствуют две точки зрения: предполагается органическое или неорганическое происхождение нефти. Это гипотезы. Подчеркиваю, гипотезы, а не доказательство, каждая имеет сильные и слабые стороны.

Первая. По мнению «органиков» (пока они переспорили, но не объяснили), нефть родилась из органической массы погибшей за миллионолетия флоры и фауны.

Мне кажется такое объяснение излишне упрощенным. Если встать на позицию «органиков», то получается, что природа добровольно миллионы лет сажала себя на голодный паек, нарушала святая святых — оборот вещества, ведь погибшие растения обычно становятся пищей живущих растений и животных. Природе чуждо понятие «отходы», и, сколько бы мы ни искали, нигде не встретим прошлогодней падали или упавшего десять лет назад дерева. Огромный мир бактерий, водорослей, грибков, насекомых, млекопитающих, пресмыкающихся, рыб, птиц зорко следит за здоровьем природы, оборачивая «отходы» в доходы, в пищу, в рост. В жизнь!

А как и чем объяснить происхождение нефтяных месторождений-гигантов? Что здесь — некое «континентальное» кладбище древних обитателей планеты? И почему также газовые, угольные месторождения именно месторождения, залегающие на малой территории, а не повсеместно?

К примеру, под каждым квадратным километром поверхности Кузбасса более 25 млн. т угля, а запасы бассейна оцениваются в сотни миллиардов тонн. Где же природа взяла столько древних деревьев и животных, кто собрал их на таком малом пятачке? Перечень вопросов можно продолжить, но ясности он не прибавит.

Бесспорно пока только одно: сырая нефть, природный газ, уголь — это химические соединения углерода и водорода, углеводороды, все остальные пункты их «биографии» нуждаются в уточнении.

Вторая точка зрения на происхождение топлива логичнее и современнее, она объясняет некоторые геологические процессы, увязывает их со строением Земли. Вот о чем здесь речь вкратце.

Все хорошо знают, что более двух третей планеты покрыто океанами и морями. Однако не всем, видимо, известно, что не менее колоссальные массы воды заключены в недрах Земли. Интерес к этой горячей, точнее, к кругообороту «раскаленной» под высоким давлением (до 300—400°) подземной воды по-новому заставил взглянуть на образование месторождений. Под землей, как в гигантской химической лаборатории, идут сложнейшие реакции: одни вещества вымываются из пород, другие, наоборот, минерализуются. Словом, вода все время поднимает на поверхность природные соединения. Возможно, что подземные реки, о которых мы пока знаем очень мало, и приносят из этой глубинной лаборатории продукты, которые потом, после «высыхания», становятся природными ресурсами или полезными ископаемыми.

Оригинальную «неорганическую» гипотезу недавно выдвинул американский ученый Г. Гоулд. Он пришел к выводу, что в нижних слоях земной коры собраны громаднейшие запасы углеводородов: не нефти и не газа, а пранефти и прагаза. Энергия, скрытая в этих сверхглубоких месторождениях, в сотни раз больше, чем во всех известных залежах топлива (нефти, газа и угля), вместе взятых.

Да, нефть, например, вполне могла образоваться в недрах планеты без участия бушующей на поверхности жизни. Если так, то запасы ее (не исключено) во много-много раз представительнее, чем мы допускаем. А почему бы не предположить, что нефтеобразование продолжается в глубинах Земли до сих пор? Может быть, мы извлекли лишь капли из моря, скрытого толщей пород?

Мне пришлось быть в лаборатории Института горючих ископаемых, где делают из угля искусственную нефть. Феноменально: лабораторная установка по существу повторяла естественные процессы, которые идут в недрах планеты: такие же высокие температуры, такое же сильное давление, такая же концентрация водорода — и такая же нефть. Ее не отличишь от природной. Значит, нефтеобразование можно смоделировать, причем в кратком по времени эксперименте; следовательно, и в природе «рождение» нефти может занимать не века, а часы или даже минуты. Правда, искусственную нефть научились пока получать только из углеводородного соединения — угля. В принципе данный факт не разрушает органическую версию происхождения этого топлива, однако для теории «неоргаников» он, пожалуй, более весомый аргумент.

Во всяком случае, учитывая все сказанное, нельзя, по-моему, считать доказанной версию истощаемости месторождений топлива, допустим той же нефти. Не исключено, что сокращение продуктивности скважин, старение и отмирание месторождений вызваны лишь несовершенной технологией добычи: современная техника извлекает из пласта только треть нефтяного ресурса. Оставшиеся две трети ей на сегодня «не по зубам». И это, заметьте, при самых благоприятных условиях добычи.

В щедрой на нефть Западной Сибири с ее суровым климатом нефтяники берут из пласта еще меньше. По сути они снимают с месторождения только «верх», главная нефть остается в земле. Пока не ясно, что делать с потревоженными месторождениями, можно ли в будущем поднять оставленную в них нефть. Но эти вопросы придется решать. Не нам, так потомкам.

Говорить об истощаемости нефтяных запасов преждевременно еще и потому, что в природе есть так называемые нетрадиционные ресурсы нефти. Термин этот используют в отношении тех месторождений, к которым с нынешней техникой даже нельзя подступиться. Это глубоководные морские месторождения, месторождения в полярных странах, месторождения тяжелых сортов нефти, месторождения битуминозных песков и нефтеносных сланцев... Запасы их по крайней мере в сотни, если не в тысячи раз превышают «традиционные» ресурсы. Только в одной Венесуэле вес нефти в битуминозных песках превышает 500 млрд. т, что почти в 200 раз больше всей ее ежегодной мировой добычи. Впечатляющи цифры по залежам нефти в нефтеносных сланцах, которые добывающая промышленность пока обходит стороной.

Мало мы знаем о нефти, столько же знаем и о природном газе, ведь он тоже представляет собой смесь углеводородов. И в его «биографии» есть «белые пятна», которые не дают возможность уверенно прогнозировать запасы этого вида топлива, во всяком случае не позволяют вести речь о его истощаемости.

Интересны сведения о «нетрадиционном природном газе», который залегает в плотных песчаниках; его тепловая энергия такая же, как и «нетрадиционной нефти», и инженеры уже ломают головы над технологией добычи.

Велики ресурсы газа, растворенного в подземных водах, в зонах аномально высокого давления, в угольных пластах. Неожиданными (иначе не назовешь) источниками газа могут стать болота, сланцевые залежи и даже городские свалки. Пищевые отходы миллионного города, переработанные с помощью бактерий, дают в сутки около 30 тыс. куб. м газа.

Таит в себе сюрпризы и уголь, о котором, как это ни удивительно, известно тоже очень немного. Даже само понятие «уголь» собирательно и нуждается в разъяснении. Оно роднит в общем-то различные полезные ископаемые, у которых общее лишь одно: они твердые и содержат много углерода. Отсюда столько различных марок углей. Отсюда столько угольных месторождений.

Мировые запасы угля очень внушительны. Семь с половиной триллионов тонн — вес угля только в уже открытых месторождениях (напомню: триллион — это тысяча миллиардов!). Добывают же сейчас в мире около 3 млрд. т в год.

Складывается впечатление, что наше «угольное» познание планеты еще приблизительнее, чем «нефтяное» и «газовое». Так называемая доразведка старых месторождений часто приносит новые сведения о запасах, которые порой очень значительны. После доразведки «потяжелели» Кузбасс, Канско-Ачинский и многие другие бассейны. Приблизительность подсчета неплохо иллюстрирует и следующий пример. В 50-х годах, когда проводилась перепись топливных ресурсов нашей страны, ресурсы угля оценивались одной цифрой. Сейчас чуть большей цифрой оперируют при оценке мировых месторождений. Так за 25 лет меняется представление о «предмете» прогноза: триллион тонн больше, триллион меньше...

Согласитесь, даже нынешняя «изученность» природы, ее недр оставляет надежды «выжить». Корректно ли было заявлять О энергетическом кризисе? Строить поспешные прогнозы? Не зная толком о происхождении, об истинных запасах ресурса в природе, говорить о его истощаемости?

Если уж трезво оценивать сложившуюся ситуацию, надо признать: разведанных топливных месторождений, где хоть примерно известны границы, глубина залегания и мощность пластов, очень немного. В подавляющем большинстве случаев говорят о еще не разведанных, о вероятных месторождениях. Иногда оценки запасов строятся на интуиции, на аналогии, как и 100 лет назад. Разумеется, степень достоверности окончательных цифр часто выше или такая же, как и раньше, она явно оставляет желать много лучшего.

На планете полно «белых пятен» — огромные территории, особенно подводные, вообще слабо изучены. И не удивительно, если энергетические прогнозы последней четверти XX в. в конце концов выльются в курьезные примеры прогнозирования, подобные тем, что выполнены 70 лет назад по железной руде.

Тем не менее данные, опубликованные несколько лет назад в журнале «Энергия» Министерства промышленности и научного развития Франции, таковы: мировые ресурсы нефти истощатся к 2100 г., природный газ иссякнет к 2015 г., угля не будет к 2500 г. (я привел максимальный предел, минимальный предел захватывает почти по всем ресурсам последние годы XX в.).

Самое обидное, что подобным скороспелым суждениям поверили. Поверили и некоторые наши специалисты-энергетики. Пожалуй, нет ни одного научного или популярного журнала 70-х годов, который бы не опубликовал статьи, интервью, высказывания крупных ученых об истощаемости природных ископаемых, о возможном энергетическом кризисе. В чем же дело?

Вникая в истоки топливного бума, который впервые в 70-х годах подняли в мире члены Римского клуба, можно прийти к такому неожиданному объяснению: буржуазные ученые сделали все, чтобы поднять мировые цены на нефть и другое топливо. С помощью ЭВМ, с помощью «глобальных экономико-математических моделей» цель достигнута: цены к 1980 г. были взвинчены (чуть больше чем за 10 лет нефть вздорожала почти в 10 (!) раз), прибыли монополий, особенно нефтяных, достигли астрономических величин.

Часто в оправдание нефтяного бума на Западе говорят о безудержном росте затрат на добычу нефти, газа, угля, связывают эти затраты с усложнением добычи, с отработкой дешевых месторождений. Но затраты растут прежде всего потому, что растет оборот средств в добывающей промышленности. Одновременно увеличиваются и доходы. Можно было бы привести много тому примеров. Как видим, «дорогие» условия добычи при увеличении масштабов производства дают самые дешевые топливные продукты.' Налицо нарушение логики в рассуждениях некоторых энергетиков.

Но отсюда, конечно, не следует, что в современной энергетике все благополучно и поиск новых путей — задача неактуальная. Переход на новое топливо, которое экономичнее, экологичнее, удобнее в обращении, безопаснее,— явление положительное в энергетике.

Думать о новом топливе нужно. Но вовсе не потому, что запасы горючих ископаемых скоро будут истощены (если даже допустить, что это действительно так). Переход к иным энергетическим источникам диктуется в первую очередь экологией и химией. Об экологических последствиях сжигания углеводородов уже говорилось. Не менее важно и то, что нынешнее топливо ТЭС — это «ассигнации потомков», бесценное химическое сырье: сырье для изготовления лечебных препаратов, синтетических материалов, моющих средств, красок и всего того, что станет продуктом химического производства в будущих столетиях.

Статистика утверждает: в настоящее время в мире на одного человека добывается примерно 2 т топлива в год. Много это или мало?

По «энергетическим» меркам крайне скудно, по «химическим»— чрезвычайно щедро. Чтобы понять основу этого вывода, достаточно такого примера: на выработку всей химической продукции нашей страны пока расходуется несколько процентов добываемой нефти. Приблизительно так же обстоит дело и в других экономически развитых странах. Поэтому найти новые источники энергии—задачи мирового и исторического значения.

Какие же перспективы рисуют стратеги энергетики? Каким новым источникам топлива и энергии они отдают предпочтение? Сейчас принято связывать будущее с атомной энергетикой, которая, по-видимому, все-таки является разновидностью тепловой энергетики, поскольку на атомных электростанциях сохраняется та же технологическая цепочка: топливо — тепловая энергия— электрическая энергия.

Однажды я брал интервью у одного из руководителей Министерства энергетики и электрификации СССР, в нем есть такие слова: «Атомные электростанции имеют то огромное преимущество, что они фактически полностью независимы от источников и месторождений топлива в силу большой компактности ядерного горючего. Проще перевозить ядерное горючее, чем огромные массы равного ему по теплотворной способности минерального топлива». И далее: «Если взять две одинаковые по мощности станции — по одному миллиону киловатт — обычную и атомную, то каждая из них способна произвести за год по 7,5 млрд. кВт-ч электроэнергии. Но для работы тепловой станции потребуется за год доставить 45 тыс. вагонов угля, а для атомной все ее горючее можно транспортировать сразу даже не на год, а на два-три всего в нескольких вагонах».

Бесспорно, указанные преимущества атомных электростанций (АЭС) весьма существенны. Но попытаемся рассмотреть их экологические характеристики.

На вопрос об экологической чистоте АЭС руководитель министерства ответил решительно: «...современные атомные станции гораздо более «чистые», чем обычные тепловые».

Известно, что топливных запасов для АЭС в природе очень мало. Разведанные в мире месторождения урана пересчитываются по пальцам. Они невелики, такова оценка Международного агентства по атомной энергии (МАГАТЭ).

Реакторы-размножители раздвигают топливные горизонты атомной энергетики. Технологически эти реакторы устроены так, что вырабатывают плутоний — новое топливо.

Физики ведут работы по созданию термоядерных энергоустановок. Одна термоядерная станция сможет заменить десятки крупнейших тепловых электростанций. И топлива будет вдоволь, ведь топливо — это вода, вернее, дейтерий и тритий — изотопы водорода, выделенные из воды.

Однако... что, если мощность тепловых станций всех видов — и атомных, и угольных, и нефтяных — в будущем потребуется резко ограничить? Вопрос несколько неожиданный, но отнюдь не дилетантский, и он уже всерьез занимает ученых-географов.

Ответ может показаться парадоксальным, но предел использования тепловой энергетики в масштабах планеты действительно есть. Подводит к нему, как к краю пропасти, тепловое загрязнение воздуха, воды, суши. Тогда, возможно, губительно изменится климат. Кроме того, процесс горения — это изъятие из воздуха свободного кислорода. Кислородное голодание, к сожалению, тоже нерадостная перспектива, к которой ведут пылающие печи тепловых электростанций...

Для объективности необходимо сказать, что в целом направление и величину суммарного «экологического вектора» определить пока довольно трудно. И все же одно ясно: безграничный рост выработки энергии может привести к серьезнейшим экологическим срывам.

Вот почему нужны не просто мощные источники энергии, а такие, которые использовали бы только природное (естественное) тепло и не привносили бы в природу дополнительного тепла и других загрязнителей. Речь идет о так называемых чистых источниках энергии.

Но прежде чем перейти к этим «чистым» источникам энергии, нельзя не остановиться на важном, хотя и частном в данном случае вопросе, который на слух воспринимается как абсурдный: возможно ли вдвое-втрое увеличить энергодобычу, не увеличивая добычи топлива?

В постановлении ЦК КПСС и Совета Министров СССР «Об усилении работы по экономии и рациональному использованию сырьевых, топливно-энергетических и других материальных ресурсов» отмечается: «По сравнению с лучшими мировыми показателями на единицу национального дохода у нас затрачивается больше сырья и энергии. Многие виды машин и оборудования имеют высокую материалоемкость, велики удельные расходы материалов на изготовление ряда изделий. Далеко не везде применяются ресурсосберегающие технологические процессы. При добыче полезных ископаемых из недр не извлекается значительное количество руды, угля, нефти. Слабо утилизируются отходы производства и вторичные ресурсы... Все это свидетельствует о больших резервах экономии...»

Приведенные строки свидетельствуют о том, что нынешнее Расходование энергии не всегда хозяйское и далеко не норма.

Сколько энергии нужно человеку? По оценкам физиологов,

чтобы работал мозг и человек жил, нужно только 10 ватт.

Равните с мощностью электрической лампочки, и вы поймете, какое исключительно совершенное творение природы — мозг, ведь самые лучшие электронно-вычислительные машины, потребляя ту же энергию, не могут даже близко сравниться с ним по работоспособности.

Как видим, потраченная энергия еще не есть результат проделанной работы. Энергию можно тратить по-разному: живая природа делает это в высшей степени экономно, техника — неэкономно. Напрашивается мысль: зачем наращивать мощь энергетики? Дешевле перестроить нынешнюю прожорливую технику, технологию. Тогда и при сегодняшней добыче топлива можно будет получать во много раз больше конечной продукции. Впрочем, одно не мешает другому.

В Швейцарии, скажем, специалисты подсчитали, что половина энергии, затрачиваемой на отопление современных домов, расходуется на обогрев... улицы: очень плохо держат тепло современные строительные блоки и панели. Один инженер из Женевы быстро запатентовал специальный термоизоляционный кирпич, который к тому же хорошо защищает здания от уличных шумов.

Оригинальный строительный материал для Севера нашли якутские ученые: пену, точнее, пенополиуретан. Плита из пены — прекрасная теплозащита домов. Нередко, например, обогрев поселка на Севере обходится дороже самого поселка. Дома из новых материалов принесут только Северу экономию в сотни миллионов рублей! Слой пены в полтора сантиметра сокращает потери тепла в 8 раз!

Что такое теплоизоляция и как много она значит, я узнал в детстве. Мы жили в деревянном доме, который построил еще мой прадед. Тогда дома оштукатуривали снаружи и изнутри, штукатурку клали на дранку, дранку набивали по войлоку. Тепло строили, уютно, много труда вкладывали, зато одной охапки дров хватало, чтобы протопить печь зимой. Конечно, никто из домашних не знал секретов старых плотников, даже не догадывался, но все вспомнили о них, когда вновь въехали в дом после его капитального ремонта. Ремонт провели по-современному, оставив только бревенчатый каркас, стены прикрыли листами «сухой» штукатурки, под пол и потолок тоже ничего не подложили. Зимой в комнатах теперь гуляли сквозняки, в углах на обоях белели наледи, на подоконниках лед не таял до весны. Печи с той поры все в доме топили целыми днями, благо провели газ, а тепла все равно не было.

Помнили раньше о такой «мелочи», как термоизоляция, наши соотечественники. Помнили, да мы, видно, порой забываем их опыт.

«Обогрев улицы» обходится очень дорого, особенно в нашей северной стране. А жилищное хозяйство у нас второй, после промышленности, потребитель энергии!

Как показывает мировой опыт, путей экономии топлива немало. Источники этой экономии буквально лежат под ногами — так утверждает западногерманский инженер Рихард Блашке. Миллиарды людей ходили мимо автомобильного шоссе, но никому в голову не пришло увидеть здесь... электростанцию. Блашке увидел. Идею ему подсказал гаражный стенд для проверки автомобильных колес и тормозов, где машина, как известно, устанавливается на ребристые барабаны, которые раскручивает электромотор. А что, если сделать наоборот? Расчеты привели к ошеломляющему результату. В идеальном случае на пологом отрезке шоссе в 10 км каждый день можно вырабатывать до 1,5 млн. кВт-ч электроэнергии, если, правда, по дороге промчится 30 тыс. автомобилей. Установку Блашке можно вмонтировать всюду на шоссе, где требуется снижение скорости, и получить дополнительные киловатт-часы бросовой электроэнергии.

Корпорация «Америкэн атомикс» начала изготовлять лампы, которые нельзя назвать электрическими, хотя они достаточно ярки в темноте, но светят сами по себе, без электрической энергии. У «светлячка» особый слой покрытия, и лампа заметна даже с расстояния 200 м. «Безэнергетическая» лампа светит 10 лет, никакого обслуживания ей не надо. На улицах городов, на шоссе, в горах, на реках — всюду на транспорте найдет применение новое изобретение.

Фирма «Филипс» тоже разработала лампу, но ей все-таки нужна электроэнергия — на 70% меньше, чем обычной лампочке накаливания. Служит новая лампа в 10 раз дольше прежней.

Вроде пустяковую новинку предлагают швейцарские инженеры, мелочь. Но мал золотник, да дорог. Речь идет о ручных часах, источник энергии для которых — тепло человеческой руки. И батарейки не нужны. Все довольно просто.

Другой пример: инженеры японской авиакомпании заставили «похудеть» авиалайнер сразу на 280 кг. И это сегодня, когда поколения авиаконструкторов от модели к модели убирали все лишнее, чтобы уменьшить вес самолета, чтобы снизить расход топлива. Японцы выбросили из салона самолета массивные коврики, заменили обивку салона. Результат—заметная экономия на топливе.

А вот в ГДР один водитель нашего «Москвича» получил патент на совсем не хитрое изобретение: чуть изменил технологию подачи топлива в мотор — и сэкономил 16% бензина в баке. Наблюдательный шофер достоин похвалы.

Венгерские ученые подсчитали расход топлива в сельском хозяйстве и, как говорится, схватились за голову: было над чем подумать. В их исследовании с тех пор часто стал звучать термин «энергорентабельные культуры». Это сельскохозяйственные растения, требующие небольших энергетических затрат на выращивание и обработку урожая. А для тракторов и другой сельхозтехники ученые придумали счетчики, измеряющие расход горючего и выработку. По-новому они стали обрабатывать и землю. Словом, затраты топлива резко снизились и снижаются дальше. Однако это не все, что сделали венгерские ученые. Они открыли «новые источники» энергии на полях и в животноводческих комплексах. Подсчитано, что только сухих стеблей кукурузы в республике «вырабатывается» 7 млн. т в год. После соответствующей обработки это отличное топливо — при сушке зерна, например. Навоз с ферм — сырье для получения газа.

Большие надежды на новые газовые «месторождения» вблизи животноводческих ферм возлагают и американские фермеры. Пока еще не столь совершенно технологическое оборудование — дело-то новое, но некоторые фермеры уже получают из навоза дешевый этанол.

Новые топливные ресурсы — это выгодно! Переработанные сельскохозяйственные отходы дают им солидную прибавку энергии уже сейчас. По прогнозам отдела технологических оценок конгресса США, к 2000 г. страна сможет за счет сельского хозяйства сэкономить от 200 до 850 млн. т угля. Энергия из биомассы удовлетворит пятую часть нынешних потребностей США в топливе.

Но только ли биомасса, получаемая с сельскохозяйственных ферм, может удовлетворить потребности энергетики? Нет! Появилась совсем новая и необычная ферма — экспериментальная. Ее создали ученые для разведения... водорослей. Ферма находится прямо в море, на якорях. Пока она занимает скромную площадь, выращивают на ней бурые водоросли — самые быстрорастущие растения на Земле (ежедневный прирост их превышает полметра). Участок в гектар дает годовой урожай 1000 т. На берегу водоросли перерабатываются в метан — великолепное горючее.

Кроме бурых водорослей ученые ведут работы с водяным гиацинтом, тоже быстрорастущим растением, которое считается сорняком южных рек и водоемов: оно, разрастаясь, быстро покрывает всю водную поверхность, нарушает судоходство, работу гидростанций. Однако недостатки сорняка ученые сумели обернуть в достоинства. Проводя опыты, они открыли: водяной гиацинт как бы высасывает из воды многие растворенные в ней вредные отходы производства, вода становится чище. Еще установлено, что из одного килограмма сушеного водяного гиацинта можно получить значительное количество газа. Вот вам и сорняк!

Примеров новаторского движения научной мысли можно было бы привести десятки. Расскажу еще об одном.

Студент технического училища при заводе «Мерседес-Бенц» Шрамм удивил не только бывалых гонщиков, но и маститых конструкторов. На самодельном дизельном автомобиле, весящем всего 55 кг, он проехал 100-километровую трассу, затратив немногим более 100 г солярового масла. Как это ему удалось? Большую часть пути автомобиль двигался по инерции, словно детская инерционная машинка. Дизель был «усилен» массивным маховиком. Специалисты заинтересовались столь экономичным решением...

Экономная технология сжигания топлива — то же самое, что резкое увеличение его добычи, только отходов во много раз меньше. Вот мысль, которую я проиллюстрировал с помощью самых разных примеров.

А теперь посмотрим, возможна ли «чистая энергетика», та, которая не загрязняет природу, безопасна для человеческого организма, которая лишена теплового порога в своем росте? Такая энергетика есть. О ней ученые знали еще в XIX в., а потом, как часто случается, «забыли».

Водород! Он и «чистая» нефть, и уголь, и газ. Пламя его чисто, а «пепел» — это вода.

Новое топливо придется ко двору и на транспорте, и в промышленности, и в быту, причем не обязательно переконструировать технику. Можно приспособить и старую, а это чрезвычайно важно.

Специалисты фирмы «Локхид» выясняли, что лучше для самолетов — керосин или жидкий водород. Водород побил все показатели: технические, экономические и, конечно, экологические. Его преимущество настолько бесспорно, что затраты на усложнение топливной системы окупились бы буквально после нескольких рейсов. Расчеты показывают, что эффективность полетов удваивается! И это при нынешнем — дорогом! — способе получения водорода. Жидкий водород пригоден и для обычных самолетов, и для сверхзвуковых, и даже для космических кораблей.

Водородная эра как страница в истории энергетики, она открывается не только в воздухе, но и на суше. Локомотивным, автомобильным топливом тоже может стать водород.

У нас в стране интересные работы по созданию водородомобиля ведут группы ученых в Харькове, Москве и в других научных центрах. Конечно, всюду пока лишь скромное начало, мосток от бензинового к водородному автомобилю. Но начало очень важное хотя бы потому, что на долю автомобиля сегодня приходится свыше половины всех загрязнений воздуха в городах. За год работы среднестатистический бензиновый автомобиль выбрасывает с выхлопными газами до 800 кг окиси углерода, примерно 40 кг окислов азота и более 200 кг различных углеводородов. И всем этим мы дышим...

Разумеется, в водородной энергетике масса проблем, ожидающих своего решения. Сейчас во многих исследовательских центрах мира делают лишь первые робкие шаги в сторону водородной энергетики. Долго, слишком долго водород пользовался дурной славой у энергетиков. И не только у них. С предубеждением к нему относились и инженеры.

Виной тому был сам водород. Поначалу — в конце XIX — на заре XX в., когда взрывались наполненные этим легчайшим газом дирижабли, когда в щепки разлетались химические лаборатории, где проводились опыты с водородом,— судьба водорода казалась решенной на века: гремучего газа стали бояться. Незнание породило стойкое предубеждение. Но нынешняя энергетическая и экологическая напряженность заставила вспомнить хорошо забытое старое-новое топливо.

Выяснилось, что при соблюдении мер предосторожности водород не взрывоопасен и удобен для транспортировки и хранения. Передавать его можно по трубам, как природный газ. При этом в пересчете на единицу энергии доставка водорода по крайней мере в 10 раз дешевле, чем передача электроэнергии по мощным ЛЭП.

И хранить водород удобно. Западноевропейские специалисты подсчитали: отработанные газовые месторождения Голландии могут вместить столько водородного топлива, что его хватит всей Западной Европе на 10 лет вперед.

Способы транспортировки водорода открываются с совершенно неожиданной стороны; теоретически можно допустить фантастическую возможность того, что по проводам из специальных материалов (обладающих протонной проводимостью) «побегут» протоны и, воссоединившись с электронами, образуют водород.

«Водород по проводам» — сенсационно прозвучавшее известие, пришедшее из лаборатории Московского университета. Пока, правда, задача решена только на бумаге: в природе нет вещества с желаемыми свойствами. Чтобы искусственно получить такой проводник, нужна солидная эспериментальная проработка.

Словом, преимуществ у водорода немало, недостаток — один, но на сегодня очень серьезный: пока водород не выдерживает «экономического состязания» с традиционным топливом, ведь на его добычу сейчас затрачивают энергию все тех же угля, нефти, газа, для замены которых и затеян в общем-то весь эксперимент. Выход — удешевить «добычу» водорода.

Сделать это можно по-разному. Можно, например, использовать открытие американца X. Гафрона. Он обнаружил растения, которые на свету выделяют не кислород, а... водород.

Энергию с «тепличной грядки» уже получают в Институте физиологии растений Академии наук Украины. Здесь в теплице водоросли выделяют ценный газ. Ученые ищут надежные способы хранения чистого горючего, они намерены химически связать водород с металлом так, чтобы в небольшой «брусок» вместить порцию газа, достаточную для 400-километрового пробега автомобиля.

Идея промышленного получения водорода из растений завладела умами специалистов многих стран. У нас исследования ведутся в Институте фотосинтеза АН СССР в Пущине-на-Оке, в Московском университете. Всюду идет поиск «фабрик водорода».

Вот какой исследователи видят конечную цель: «Представим себе, что «водородные реакторы» установлены где-нибудь в пустыне, где солнце светит почти весь год... Расчеты показывают, что абсолютно все энергетические нужды нашей страны может удовлетворить «урожай» водорода, снимаемый с участка пустыни размером 140 на 140 км...» Заметьте: все потребности Советского Союза!

Растения открывают один путь, одну тропинку к водородной энергетике. А если поверить еще и геологической гипотезе, то выяснится: недра планеты буквально заполнены водородом. На эту вероятность первыми обратили внимание вулканологи. Они установили, что при извержении вулканы выбрасывают вместе с пеплом огромные облака водорода. В пользу этой гипотезы склоняют и сведения нефтяников, которые рассказывают о выбросах водорода, случающихся при бурении глубоких скважин. Наконец, чем объяснить происхождение и природу обнаруженных в Исландии «родников», где водород свободно выходит на поверхность из неведомых глубин?

Геологическая гипотеза явно не лишена смысла, по крайней мере она расширяет поле деятельности для поиска водорода. В этой связи уместно вспомнить, что на заре «нефтяной эры» геологическая наука располагала примерно такими же сведениями: о месторождениях нефти судили только по ее естественным выходам на поверхность, по пульсирующим черным родникам. Здесь и закладывали нефтяные колодцы — первые примитивные скважины.

Сейчас водород в хозяйстве получают «техническим» путем, расщепляя молекулы метана или, реже, воды. Тут, конечно, не обойтись без дополнительной энергии. Пока такой путь считается самым надежным. И самым дорогим. Но это лишь пока.

В лаборатории итальянской фирмы «Монтэдисон» впервые найден дешевый способ получения водорода из воды с помощью солнечной энергии. Описывать подробности своего способа итальянцы не спешат, видимо, есть на то коммерческие соображения.

Английские специалисты по энергетике пошли другим путем: они успешно выделили водород из растворов органических кислот. Новая газоводородная смесь — подходящая замена природного газа. А органические кислоты получены из древесных щепок, отходов переработки сахарного тростника и кочерыжек кукурузных початков.

В Институте химической физики АН СССР долго пытались «разломать» молекулу воды с помощью направленного луча, и вот бомбардировка воды фотонами видимого света впервые в практике дала водород и кислород, причем затраты энергии минимальные. Но все-таки затраты. Вот если бы найти совсем «даровые» источники энергии...

Они только сразу неприметны, эти «даровые» источники. А в природе их немало: энергия солнца, ветра, морских волн, приливов, подводных течений. Есть термоградиентные источники энергии, рожденные разницей температур двух или нескольких тел, например верхнего и нижнего слоев океана. Есть геотермальные родники, отдающие «сухое» и «жидкое» тепло Земли. Есть и немало других источников.

Но почему, давно зная о «даровых» источниках энергии, люди очень робко пользуются ими? Куда подевались ветряки и парусники? Не слишком ли быстро мы отказались от силы малых речек, веками крутивших колеса деревенских мельниц? Забыли о подземных горячих водах, которыми отапливались еще знаменитые римские бани? Я думаю, все эти «пропажи» в энергетике — явление случайное. В том, что это действительно так, легко убедиться, побывав, например, в научно-производственном объединении «Циклон». Здесь проектируют ветряки — ветроэнергетические установки.

Подобные фирмы созданы в ряде стран. Шведские ученые, например, намерены к 2000 г. почти половину электроэнергии получать с ветряков. В некоторых странах подготовлены серьезные государственные программы по ветроэнергетике.

Конечно, новые ветряки отличаются от тех, с которыми сражался Дон-Кихот, как доспехи рыцаря отличаются от скафандра космонавта. Современная инженерия с помощью ЭВМ нашла массу «ошибок» у крылатых детищ наших предков. Строить по-новому — по такому пути пошли шведские инженеры. На острове Готланд в Балтийском море сооружена высотная лопастная башня для турбины, которая даже при незначительном ветре вырабатывает в год около 6 млн. кВт-ч электроэнергии.

А в проекте грандиозной электростанции мощностью 1 млн. кВт, который разработали западногерманские инженеры, рабочие колеса будут лежать над землей. Идею станции им подсказали чумы жителей Севера. В полное безветрие в тундре трудно развести костер: ничтожный приток кислорода плохо поддерживает горение. Конусообразный чум с узким отверстием наверху создает хорошую вытяжку (искусственное движение воздуха), стоит только в чуме развести огонь. Западногерманские изобретатели намерены создать искусственный ветер с помощью высокой конической башни.

Но самый неожиданный, на мой взгляд, выход нашли австралийские специалисты. Они задумали вывести ветроэлектростанцию в верхние слои атмосферы. Здесь всегда ураганный ветер, и он почти никогда не меняет направления. Воспользовавшись услугами воздушного змея, можно поднять над землей эти небольшие ветроагрегаты, способные вырабатывать до полумиллиона киловатт-часов электрической энергии в год. Очевидно, трос для змея будет одновременно и кабелем для электричества.

Не сказал свое последнее слово ветер и на транспорте. «Паруса — это современно!» — утверждают японские судостроители. В Стране восходящего солнца спущен на воду первый в мире танкер с «устаревающим» дизельным двигателем и с «возрождающимися» парусами. Новое судно расходует вдвое меньше топлива. Судостроители и судовладельцы многих стран серьезно поговаривают о возрождении парусного флота.

Ученые давно ищут способ использовать и безграничную энергию океана. Приливные электростанции уже существуют, но долго не удавалось подчинить энергию морских волн. Наконец появилось изобретение американского профессора Джона Айзэкса из Океанографического института в Калифорнии. Он предложил легкий плавающий шар жестко соединить с лежащей на дне гидротурбиной. Качаясь на волнах вверх-вниз, вверх-вниз, шар будет передавать поступательную энергию на дно, к турбине, которая преобразует ее в электрическую.

Другое оригинальное решение нашли норвежские ученые: с помощью специальных, заякоренных в море блоков выкатывать на берег высокую волну. Получился бы водопад на ровном месте. Если установить здесь обычную турбину, то лучшего места для строительства электростанции и искать не надо, утверждают норвежцы.

В Тихом океане, у берегов Калифорнии, испытана модель ГЭС, которая напоминает атолл, только внутри искусственного атолла помещена турбина...

Я уже останавливаю себя, чтобы не приводить больше примеров из «морской» энергетики. Здесь есть много очень интересных и оригинальных проектов.

Также с самой неожиданной стороны может показать себя и геотермальная энергетика. Тепловая энергия только самого верхнего, десятикилометрового слоя суши в тысячи (!) раз превосходит «тепловые запасы» всех разведанных на Земле месторождений топлива, традиционного и нетрадиционного.

Но пожалуй, больше всего разговоров в научном мире ведется вокруг самого главного «дарового» источника энергии— Солнца.

Солнечная энергия огромна: каждый день суша получает энергии в 15—20 тыс. раз больше, чем вырабатывают ее все электростанции мира. Однако Солнце и ветер энергетики с иронией пока называют экзотическими энергоресурсами, главный недостаток которых — непостоянство. Сегодня ветер есть, завтра его нет. Солнце зимой холодное, летом жаркое. И все же, оказывается, эти недостатки можно преодолеть.

Солнце уже «снабжает» горячей водой гостиницу «Спортивная» в Симферополе и «вырабатывает» холод в экспериментальных домах Ашхабада. Энергия Солнца орошает пустынные земли Казахстана и дает пресную воду пастбищам Кызылкума и Каракумов. Солнечные лучи плавят металл в Ереване, Ленинграде и других местах, где есть уникальные печи солнечной металлургии. Множество примеров, демонстрирующих силу Солнца, есть и за рубежом.

Ученые ряда стран подготовили совместный проект, в котором мощную солнечную электростанцию предлагается вывести в космос на околоземную орбиту. Там всегда Солнце, и можно рассчитать орбиту и скорость станции так, чтобы сделать ее как бы неподвижной по отношению к определенному участку суши. Специальные преобразователи будут посылать со спутника-гиганта вниз, на Землю, мощный луч, направленный на приемную антенну. Выработка космической станции может быть в сотни миллионов и миллиардов киловатт-часов электрической энергии в год.

Одну из попыток предприняли западноевропейские страны— итальянские, французские и западногерманские вкладчики не поскупились на проект «Еврогелиос», предусматривающий начало строительства крупных солнечных электростанций. Правда, затраты пока получаются великоватыми: один ватт энергии с «зеркальной» электростанции обходится в 10—12 долл.; если удешевить его раз в двадцать, то солнечная энергия выстоит в конкурентной борьбе.

Очень интересную работу выполнили в Физико-техническом институте имени А. Ф. Иоффе АН СССР: придумали «усилители» солнечного излучения. Ученые получают в лаборатории электричество, которое заметно дешевле, чем от обычных станций. И это при нежарком ленинградском солнце!

Сейчас в Крыму, под Алуштой, строится первая в СССР экспериментальная база, чтобы наконец вышли из лабораторий и нашли себе «место под солнцем» интересные работы ученых.

В Австралии возводится настоящий солнечный город. На востоке континента, близ города Брисбена, замыслены жилые дома-пирамиды. Часть солнечных пирамид уже готова. Одна сторона дома — мощная батарея, впитывающая энергию Солнца и преобразующая ее в электричество. Солнечные лучи как бы освещают комнаты ночью, помогают в работе бытовым приборам, кондиционерам и телефонам. Даже пищу можно приготовить с помощью энергии Солнца. В солнечном городе будет 4 тыс. домов и 15 тыс. жителей. А еще здесь будет «самый чистый в мире» воздух, потому что на улицы выйдут только электромобили, конечно же с солнечными батареями.

И в токийском пригороде Хофу тоже выросло здание солнечной архитектуры. Проекты солнечных городов — экополисов — можно увидеть сейчас в мастерских ведущих архитекторов Италии и Франции, Англии и США, а также других стран.

Но все эти проекты, родившись, уже устарели, если придерживаться взглядов академика Н. Н. Семенова.

Он иначе, «не так» посмотрел на обыкновенный лист дерева и увидел в нем... огромный промышленный комплекс, где каждая живая клетка — миниатюрный химико-энергетический завод. Природа позаботилась о совершенстве этого уникального завода. Под солнечными лучами здесь идут удивительные превращения — из воды получается водородное «топливо».

Итак, чистая энергетика есть. Она пока дорога, но лишь потому, что технология ее не отлажена, можно сказать, кустарна. Кроме того, справедливость требует признать: нам неведомы пока и экологические последствия «чистой» энергетики. Они, конечно, будут. Ясно, например, что водородное топливо повысит влажность воздуха в городах и, возможно, изменит что-то еще, о чем пока не известно. Не вызывает сомнений и то, что солнечная энергетика как-то отразится на радиационном балансе планеты. Не исключены и другие изменения природы, но все они, видимо, не идут даже в первом приближении ни в какое сравнение с нынешней экологической ситуацией. Вот почему за «чистой» энергетикой будущее.

Эта перспектива учитывается уже сегодня. В новой редакции Программы Коммунистической партии Советского Союза сказано: «Устойчивое удовлетворение растущих потребностей в различных видах топлива и энергии требует улучшения структуры топливно-энергетического баланса, ускоренного подъема атомной энергетики, широкого использования возобновляемых источников энергии, последовательного проведения во всех отраслях народного хозяйства активной и целенаправленной работы по экономии топливно-энергетических ресурсов».

.

 
Рейтинг@Mail.ru
один уровень назад на два уровня назад на первую страницу