Александр Проценко - Энергия будущего

• Название: Энергия будущего
• Автор: Александр Проценко
• Жанр: Прочая научная литература

Технический прогресс невозможен без энергии. О путях обеспечения человека энергией, об энергетических ресурсах планеты, о той роли, которую должна сыграть термоядерная энергия в будущем, идет речь в книге доктора наук А. Проценко. Издание рассчитано на самые широкие круги читателей.

---

Вот тут и может помочь атомная энергия. Количество этих выбросов существенно уменьшается, если при переработке угля в качестве источника тепла использовать именно ее. Кстати, в некоторых странах для газификации углей уже планируются и разрабатываются ядерные реакторы.

Совершенствование двигателей внутреннего сгорания также приводит к постепенному уменьшению вредной загазованности воздуха. Однако это лишь полумеры, для транспорта нужно отыскивать и внедрять новые виды энергоносителей: электроаккумуляторы, водород. Использование в двигателях водорода резко понижает количество вредных выбросов из них, так как основной продукт при сжигании водорода в атмосфере — это вода. Но на добычу его также потребуется дополнительный расход энергии.

Итак, химическое загрязнение атмосферы можно предотвратить, только затратив дополнительное количество энергии. Выглядит это так, словно круг замкнулся: чтобы уменьшить вредное воздействие энергетики, нужно затратить дополнительную энергию, а она сама является источником загрязнений.

На самом деле круг можно разорвать. Начну с того, что количество энергии, которую нужно затратить на уменьшение загрязнений, вызываемых энергетикой, относительно невелико. Кроме того, и это, пожалуй, главное, можно и нужно шире использовать более чистые виды энергоисточников. Какому же из них отдать предпочтение?

К сожалению, до сих пор такой обстоятельный сравнительный анализ еще не был сделан. Не потому, что им не считали нужным заняться, а потому, что провести его с учетом всех факторов чрезвычайно сложно. В чем эта сложность?

Приведу такой пример. Гидроэлектростанция, построенная на реке, безусловно, полезна: она вырабатывает электроэнергию и помогает регулировать сток рек.

В то же время ее появление наносит ущерб природе и в конечном счете человеку, ибо водохранилища ГЭС отнимают иногда большие луговые площади и пахотные земли. А это приводит к ухудшению обеспечения человека продуктами питания; часто погибает и большая часть рыбного населения; изменение водного режима отражается на климате. Можно назвать и другие факторы.

Чтобы оценить все здесь сказанное количественно, могут потребоваться годы. Только длительное наблюдение может помочь понять, в какую сторону и с какой скоростью будут развиваться те или иные явления.

Несмотря на сложность такого анализа, уже проведены первичные (их иногда называют поисковыми) исследования, учитывающие основные факторы, поддающиеся количественной оценке.

В одной из таких оценок, сделанной зарубежными специалистами, в качестве критерия сравнения было выбрано количество потерянных человеко-дней, приходящихся на выработанную единицу энергии.

Мы уже говорили, что практически любой вид деятельности человека наряду с пользой приносит и ущерб его здоровью, его трудоспособности. Электростанция, работающая на угольном топливе, безусловно, нужна и полезна. Но на каждый выработанный ею киловатт-час приходится большое количество выброшенных пыли и вредных газов, загрязняющих атмосферу, ухудшающих самочувствие человека, уменьшающих его трудоспособность, сокращающих срок его жизни. Все это и приводит к потере дней, которые могли бы быть отданы трудовой деятельности. Удобно выражать эти потери в человеко-днях. Для общества в целом важна именно эта характеристика.

Приведем сравнительные оценки, сделанные для нескольких видов энергоисточников. Если потери человеко-дней на единицу выработанной электроэнергии для электростанции, использующей в качестве топлива природный газ, принять за единицу, то для других они будут такими: для атомной электростанции-1; для электростанции на угле — 200–300; для электростанции на солнечной энергии — 2000–3000; для электростанции на энергии ветра — 3000.

Другие специалисты получают иные по сравнению с приведенными величины, иногда отличающиеся в 2–5 раз. Поэтому хотелось бы еще раз сказать, что это первые приближенные оценки, которые никоим образом нельзя абсолютизировать. Безусловно, последующее уточнение методики расчета, более глубокий и широкий анализ приведут к изменению этих данных. Но ясно, что атомные электростанции с полным основанием могут претендовать на роль самого чистого источника энергии.

Теперь некоторые разъяснения, поражает полученная величина вредности солнечной электростанции. Она в тысячи раз больше вредности станции на ядерном топливе, хотя на первый взгляд должна быть самой безвредной. Но только на первый.

Плотность солнечной энергии мала. Чтобы на солнечной электростанции выработать единицу энергии, нужно разместить на поверхности Земли большое количество приемных преобразующих устройств. Для их изготовления необходимо определенное количество различных металлических и неметаллических материалов.

А при работе шахт, рудников, химических, металлургических и других заводов, производящих и обрабатывающих эти материалы, в атмосферу будет выброшено немало вредных веществ. Значит, в конечном счете выработка электроэнергии на солнечной электростанции также оказывает вредное воздействие на человека.

В этом смысле не являются исключением и электростанции, использующие энергию ветра или океана. А вот в угольных электростанциях почти весь вредный эффект вызван их собственными выбросами.

Проведенное сравнение позволяет сделать два важных вывода. Во-первых, атомная энергетика наиболее чистая и безвредная среди перспективных масштабных источников энергии — угольных, солнечных, внутриядерных; во-вторых, даже при самом интенсивном развитии атомной энергетики нельзя обеспечить чистоту атмосферы, вод и поверхности Земли, если не будут разработаны меры по очистке сбросных газов и других видов отходов в остальных отраслях народного хозяйства.

Их необходимо предусмотреть на всех предприятиях.

Ведь ныне, учитывая все достижения технологии, в среднем 95–98 процентов исходного сырья у ходит в отходы, которые засоряют, захламляют местность, окружающую предприятия. Необходимо внедрить такой порядок, согласно которому все отходы одних предприятий стали бы полноценным сырьем для других. Только таким путем может быть восстановлен нормальный кругооборот веществ. Главная задача специалистов-технологов — создать технологические схемы и процессы, способные хорошо вписываться в кругооборот веществ, установившийся в биосфере.

Конечно, нельзя утверждать, что совершенствования производств полностью устранят воздействие на природную среду, как и доказывать, что изменение природной среды, ее отход от «естественного состояния» — обязательно ее ухудшение. Стоит привести слова, сказанные по этому поводу Д. Арманд: «На природу можно воздействовать так, что все вносимые в нее частные изменения приведут только к ее обогащению. Но для этого надо прекрасно знать ее механизм».

Мы уже не раз говорили, что дальнейшее развитие энергетики может приводить ко все большим неуправляемым изменениям в климате планеты. Все это так, но, используя различные методы управления стоками и источниками тепла, человек может благотворно воздействовать и на климат. Наверное, в будущем появится возможность размещать крупные ядерные источники энергии с учетом их влияния на циркуляцию в атмосфере.

Тепловой баланс планеты можно изменять, регулируя облачность. Реальным способом изменения климата является изменение отражающей способности поверхности Земли. Так, посадка некоторых видов растительности в тундре может сильно «поправить» тепловой баланс.

Сброс тепла в морские течения с преобразованием их траекторий — еще одно мощное средство управления потоками тепла. В принципе допускается внесение специальных веществ в верхние слои или создание затемняюще-отражающих слоев различного состава над земной атмосферой. Принципиально возможен еще один способ воздействия на потоки теплового излучения.

В атмосфере Земли для излучения с длиной волны от 8 до 13 микрон существует «окно». Такое излучение свободно проходит сквозь атмосферу и находящиеся в ней пары воды и углекислый газ. Можно подобрать такие материалы для труб, с помощью которых на электростанциях будет отводиться низкопотенциальное тепло, что длина волны этого тепла будет лежать как раз в «окне» атмосферы и оно свободно может уходить в космическое пространство.

Короче говоря, существует много способов управления потоками тепла, а значит, и климатом планеты. Бесспорно, такие способы потребуют больших затрат энергии. Но не нужно забывать, что нужда в них появится именно тогда, когда человек будет оперировать очень большими количествами энергии. Нельзя говорить о проблемах, связанных с изменением климата, при масштабном изменении энергетики в будущем и в то же время судить о возможностях целенаправленного воздействия на климат, исходя из возможностей энергетики сегодняшнего дня.