Страница 27 из 35
Еще не так давно ни одно научно-фантастическое произведение о близком будущем не обходилось без описания гелиостанций, перерабатывающих энергию солнечного излучения. Как-то незаметно эти станции сошли со страниц фантастики в реальную жизнь. Солнечные батареи дают ток на космических станциях. В различных странах построено немало домов, на крышах которых установлены панели фотоэлементов. Успешно работает множество гелиостанций — среди них, например, «Ранчо Секо» в Калифорнии: она вырабатывает два мегаватта электроэнергии. Американские ученые полагают, что даже при нынешнем коэффициенте полезного действия фотоэлементов — у кремниевых преобразователей он составляет около 23 процентов — гелиостанций, покрывающие менее одной сотой территории Америки, могли бы полностью удовлетворить потребность США в электроэнергии.
У гелиостанций неоспоримые преимущества: они экологически чисты, работают бесшумно, выбывшие из строя пластины легко заменить новыми. Но есть и недостатки: эти станции требуют больших площадей и выход энергии непостоянен. Поэтому строительство их оправдано только в южных странах — в местностях с максимальным количеством солнечных дней в году...
Может быть, проще улавливать энергию на космических станциях и посылать ее на Землю? В иных фантастических произведениях это действительно самый простой способ, но в реальности все обстоит гораздо сложнее. Спору нет, создание спутниковых электростанций принципиально возможно. Интенсивность солнечного излучения за пределами атмосферы в восемь раз больше, чем на поверхности Земли, и можно вообразить, что к.п.д. станции, которая станет собирать световую энергию гигантскими солнечными батареями и передавать ее на земные приемники в виде пучков микроволнового излучения, будет довольно высок.
Тем не менее опасности такой передачи энергии велики, а строительство энергетического спутника, запуск его на орбиту и создание наземных приемников очень дороги, поэтому разговоры о подобных станциях пока не вышли за рамки дискуссий. Многие эксперты полагают, что и не выйдут в дальнейшем никогда: слишком уж легко такой «луч жизни» может стать «лучом смерти»...
Калифорнию порой называют «штатом энергетического будущего». Здесь действительно можно найти едва ли не все виды использования альтернативных источников энергии: гелиостанции, «энергетические башни» (станции, где солнечная энергия собирается с помощью зеркал, следящих за солнцем), геотермальные установки, дающие шесть процентов электроэнергии штата, ветрогенераторы (в Калифорнии производится около 80 процентов ветровой энергии мира)...
Парк ветрогенераторов «Саузерн Калифорния Эдисон» — величественное и незабываемое зрелище. На плоской равнине стоят и машут «руками» 72 современные ветряные мельницы. Конечно, они не мелют зерно — лопасти этих генераторов ловят ветер, чтобы давать ток. Мощность парка — 935 мегаватт. «Ветроферма» в калифорнийском городе Техачапи еще больше: она насчитывает 4500 турбин и обеспечивает потребности в электроэнергии четверти миллиона человек.
Все бы хорошо: экологическая чистота, относительная дешевизна (стоимость ветроэнергии в наши дни уже сравнима со стоимостью энергии теплостанций, сжигающих ископаемое топливо), — только вот находиться рядом с парком ветрогенераторов, а тем более жить поблизости от него достаточно неприятно: слишком большой шум. Плюс неровный выход энергии, плюс необходимость больших площадей, поскольку ветрогенераторы с гигантскими лопастями должны располагаться на изрядных расстояниях друг от друга, плюс привязка к определенной местности: постоянные ветры дуют далеко не везде... Тем не менее, энергетика XXI века никак не обойдется без ветровой составляющей. Уже сейчас ветрогенераторы дают примерно один процент энергии, потребляемой штатом Калифорния. А потенциал ветровой энергии трех штатов США — Северной Дакоты, Монтаны и Вайоминга — примерно равен потребности в энергии всей страны...
Уже давно в мире существуют станции, использующие перепад температур океанской воды. Принцип здесь следующий: теплая океанская вода испаряет жидкость с низкой температурой кипения — например, аммиак, — пары этой жидкости вращают турбину, затем охлаждаются холодной океанской водой, накачиваемой из глубин, и снова превращаются в жидкость. Две такие станции — каждая мощностью 50 киловатт — работают близ побережья острова Гавайи; 120-киловаттная станция дает ток на острове Науру...
А еще есть электростанции, работающие на метане, полученном из отходов. Одна такая станция в штате Род-Айленд обладает мощностью 10 мегаватт, а всего в США работают уже более ста метановых электростанций...
И есть немало иных станций, использующих альтернативные источники энергии: приливные, поплавковые (работающие на колебательном движении океанских волн), погруженные в струи морских течений... Правда, последние еще не вышли из стадии опытных разработок. Океанские течения вроде Гольфстрима или Куросиво — неиссякаемые источники энергии. Турбина, установленная в потоке воды на определенной глубине, могла бы стабильно давать значительный ток. Плотность энергии здесь приблизительно киловатт на квадратный метр — ни гелиоустановки, ни ветрогенераторы такими «мускулами» похвастаться не могут.
Однако стационарное размещение турбины в океанском течении представляет собой сложную техническую задачу, и промышленных образцов таких установок еще нет...
А в Южной Америке на специальных «энергетических фермах» выращивают сахарный тростник, который затем перерабатывают в спирт: в Бразилии почти 80 процентов автомобилей используют в качестве топлива чистый этанол...
Один из принципов, на которых должно основываться будущее общество, — это переход от экономики, базирующейся на углероде, к экономике, базирующейся на водороде и солнечной энергии.
Пол Хокем
И, конечно же, очень перспективен как топливо водород. Вспомним:
«— Какое топливо заменит уголь? — Вода, — ответил инженер.
— Вода? — переспросил Пенкроф. — Вода будет гореть в топках пароходов, локомотивов, вода будет нагревать воду?
— Да, — но вода, разложенная на составные части, — пояснил Сайрес Смит. — Без сомнения, это будет делаться при помощи электричества, которое в руках человека станет могучей силой...»
Эти строки из «Таинственного острова» Жюля Верна. Великий французский фантаст и здесь оказался пророком. Водородные батареи стали реальностью наших дней. Эти электрохимические генераторы, превращающие энергию водорода в электричество, в два-три раза более эффективны, чем двигатели внутреннего сгорания; они бесшумны, их единственный побочный продукт — дистиллированная вода. Такие батареи уже используются в космосе, где они обеспечивают пилотируемые корабли и орбитальные станции электричеством и водой...
Водород — самое чистое топливо завтрашнего дня — получают многими способами: его можно добывать из природного газа, легкой нефти или мазутов, можно разлагать воду на водород и кислород с помощью электрического тока (электролиз), микроорганизмов (биологический метод) или ферментов (биохимический метол)...
Иногда в печати можно даже встретить заявления, что «XXI век будет веком водорода».
Сразу возникает вопрос: а почему тогда не «веком термоядерного синтеза»? Или «веком новейших технологий»? Ведь уже сейчас разрабатываются новые методы использования традиционного углеводородного топлива: нетермическое разделение элементов, выделение чистого углерода с помощью биотехнологии... Почему, наконец, не «веком энергосбережения»? Экономия — тоже один из важнейших ресурсов человечества. Сберечь 10 процентов энергии — все равно что дополнительно произвести те же 10 процентов.
Подсчитано, что при грамотном энергосбережении — то есть при бережливом расходовании энергии в производстве, в самом энергетическом хозяйстве, на транспорте, в коммунальной сфере — Россия могла бы экономить примерно 40 процентов электроэнергии.