Знание-сила, 2002 №09 (903)
Ежемесячный научно-популярный и научно-художественный журнал
Издается с 1926 года
«ЗНАНИЕ – СИЛА» ЖУРНАЛ, КОТОРЫЙ УМНЫЕ ЛЮДИ ЧИТАЮТ УЖЕ 75 ЛЕТ!
Александр Волков
Приятно жить в солнечном веке!
Чай еще не наливали, и Вера Андреевна спросила – «Нефть?».
«Ее тоже не будет» – промолвил я, продолжая пересказывать статью из вчерашних «Известий». Делать это было тем легче, что у меня в компьютере лежала заметка, написанная на ту же тему месяц назад. Мир без угля, нефти и природного газа. Вот вехи ожиданий.
Предположительно уже к 2010 году уровень добычи нефти начнет отставать от предполагаемого уровня ее потребления. По оптимистичному прогнозу, «нефтяной кризис» разразится в 2020 – 2030 годах.
Когда-то. желая показать Александру Македонскому «природную силу нефти», варвары опрыскали ею улицу и подожгли. Вмиг землю охватил огонь. То был казус, шутка, но в последние века огонь этот разгорелся с нешуточной силой. Однако наследство тает на глазах, и, может быть, под ковриком земли у нас больше ничего не припрятано. Пройдет несколько десятилетий, и нам нечего будет сносить в «торгсин» ради обмена на какой-нибудь ширпотреб. Сокровища проедены, а процентов не прибавилось.
Сейчас нам известно свыше 42 тысяч нефтяных месторождений, однако три четверти всех мировых запасов нефти сосредоточено всего в трехстах из них. После 1977 года не найдено ни одного крупного месторождения.
Нам это наследство долгое время было не нужно. В Российской империи уголь нач amp;чи добывать лишь в XVIII веке в Донецком и Подмосковном бассейнах. Промышленная добыча нефти началась в XIX, а природного газа – в XX веках. Нам, можно сказать, был открыт краткосрочный кредит под промышленную революцию. В XXI веке успех ждет тех, кто вовремя найдет замену истаявшей «ссуде». Использование ископаемых видов топлива было кратким эпизодом в истории человечества. Что придет им на смену?
Ядерные технологии не могут оправдать всех надежд, ведь риск аварий на АЭС будет высок и впредь. Кроме того, запасы урана – основного ядерного топлива – тоже ограничены. Термоядерный реактор пытаются создать вот уже четыре десятилетия, однако его опытные образцы во всех проведенных экспериментах поглощали больше энергии, чем отдавали. В США подобные опыты прекращены.
Но стоит посмотреть по сторонам, найдутся другие альтернативы. Подлинное, неразменное боютство планеты – воздух, вода и солнечные лучи – осталось с нами. В XXI веке успех ждет те страны, где им воспользуются.
Так оно и было тысячелетиями. Теперь эта эпоха возвращается. Нашим потомкам вновь придется жить в «солнечном веке», где главным подспорьем будут возобновляемые природные ресурсы.
Но мы вернемся туда на новом витке прогресса. Ключевым понятием века станет «преобразование природной энергии». Земные стихии ее неизменно вырабатывают, но между полеживанием в солнечный день на пляже и бесперебойной подачей тока лежит громадная пропасть. Ее надо «замостить» умными приборами. Ведь «технический потенциал» природных стихий, по оценкам ученых, в три раза выше современного мирового уровня потребления энергии.
В окошки, в двери, «раскинув луч- шаги», златолобо вваливается Солнце. В наши дни пейзаж развитых стран немыслим без линий электропередачи. Леса средней полосы, где я люблю бродить, источены просеками, по которым тянутся ЛЭП, точно древесина – точильшиками. К концу XXI века до неузнаваемости изменится облик степей и пустынь; они покроются зеркалами и панелями, собирающими свет. Эти засушливые районы казались потерянными для нашего хозяйства. Теперь «черные» и «красные» пески превратятся в золотые. Отсюда энергия будет поступать в другие, более холодные страны. Степные и пустынные районы станут «солнечным поясом Земли». Всемирный банк готов финансировать подобные проекты.
Солнечные электростанции постепенно входят в быт. Так, в США, в штате Калифорния, построено девять подобных станций; они вырабатывают 354 мегаватта энергии в год.
Особенно впечатляют электростанции башенного типа, где турбины врашаются восходящими потоками воздуха. Возможно, уже в 2003 году в Австралии, в штате Виктория, начнут возводить подобную башню. Через два года у ее подножия раскинется огромный парник – солнечный коллектор. В поперечнике он достигнет пяти километров. Разогретый воздух, развивая скорость до 55 километров в час, устремится в башню высотой 1000 метров, расположенную посредине. Поток воздуха будут вращать 32 турбины, вырабатывая до 200 мегаватт энергии. Эта электростанция может десятилетиями снабжать током около 200 тысяч домашних хозяйств. Еще в 1982 году в испанском местечке Манзанерас была построена опытная модель подобной станции. Правда, ее высота достигала лишь 200 метров, а мощность – 50 киловатт. Зато вместо расчетных трех лет она проработала семь. Электростанции данного типа очень перспективны для строительства в странах «третьего мира». Всего же в Австралии к 2015 году планируют построить пять подобных станций.
Есть и другие технологии, которые помогут избежать энергетического коллапса.
* Приливные электростанции. По оценкам экспертов, они могли бы покрыть около 20 процентов всей потребности европейцев в электроэнергии. Подобная технология особенно выгодна для островных территорий, а также для стран, имеющих протяженную береговую линию.
* Электростанции, использующие энергию морских течений. Их называют также «подводными мельницами».
* Ветроэнергетические установки. Об их перспективах смотрите «Знание – сила», 2002, № 4.
* Геотермальные электростанции. Их можно сооружать всюду, где имеются горячие подземные источники или сравнительно неглубоко залегают слои горячей породы.
* Наконец, нельзя забывать о привычных гидроэлектростанциях. Сейчас они вырабатывают 18процентов мирового уровня электроэнергии. На очереди немало крупных проектов. Так, к 2010 году в Китае, в провинции Хубэй, будет закончено строительство крупнейшей в мире ГЭС. Ее мощность составит около 18 тысяч мегаватт, что в четыре раза выше мощности Усть-Илимской ГЭС.
Очевидно, к концу нынешнего века страны, обладающие в избытке перечисленными природными ресурсами, могут так же диктовать свои условия на энергетическом рынке, как в конце прошлого века это делали Россия и страны ОПЕК.
Важнейшую роль в XXI веке могут сыграть электрохимические генераторы или лежащие в их основе топливные элементы, чье действие основано на реакции соединения водорода и кислорода.
Уже сейчас в развитие топливных элементов вкладываются миллиарды долларов. В числе спонсоров – такие концерны, как «Daimler-Chiysler», «Siemens Westinghouse», «General Motors» и «Motorola». Весь вопрос лишь в том, когда и где начнется массовое применение этих элементов. Они вырабатывают ток из почти неисчерпаемых ресурсов – водорода и кислорода, а в качестве побочного продукта выделяют тепло. Они бесшумны, надежны, эффективны и – в идеале – не загрязняют атмосферу. Возможно, они займут такое же место в будущих энергосистемах, как микросхемы в современных системах обработки информации. Их будут использовать для снабжения током и теплом небольших городов и поселков, заводских территорий и отдельных зданий. Ими оборудуют различные приборы, но, главное, они придут на смену двигателям внутреннего сгорания.
По мнению руководителей компании «Шелл», уже к 2020 году каждый пятый автомобиль будет оборудован альтернативным двигателем.
За нашими разговорами мы и не заметили, как закат стал пылать «в сто сорок солнц»: прямо над нами заработали «космические электростанции». Да, возможно, через несколько десятилетий в космосе появятся огромные солнечные батареи.
Вот схема, предложенная НАСА: на орбите в 36 тысячах километров от Земли будут размещены диски с солнечными элементами. Всю накопленную энергию, преобразованную в микроволновое излучение, они будут пересылать на Землю, в «электроколлекторы», а оттуда космический ток распределят по системам энергоснабжения. При диаметре порядка десяти километров подобный диск выработает за год около 10 тысяч мегаватт энергии – в несколько раз больше типовой атомной электростанции. Единственная проблема – стоимость монтажных работ. Ведь полеты в космос стоят пока слишком дорого, чтобы данный проект окупился.