Альманах "Эврика"-84 - А. Лельевр

Кстати, он может оказаться не столь уж далеким, этот порог. Если бы все человечество потребляло на душу населения столько энергии, сколько ее расходуется сейчас в развитых странах, то общий уровень энергопотребления был бы в три-четыре раза меньше порога, за которым начнутся необратимые воздействия на климат планеты.

Но необязательно добывать энергию именно на Земле, можно и за ее пределами. Тогда энергетические отходы там и останутся, а человечество не будет находиться в столь опасной близости к роковому порогу. Да и само производство можно вынести за пределы Земли.

Французский фантаст в одном из своих романов писал: «Их космическая яхта представляла собой нечто вроде сферы, внешняя оболочка которой — необычайно тонкий и легкий парус — вздувалась и перемещалась в пространстве, улавливая давление солнечных лучей».

Что ж, фантасты нередко предсказывали величайшие открытия и технические новинки. Современные инженеры считают, что солнечные паруса имеют много преимуществ по сравнению с различными двигателями непрерывного действия, которыми мы пока еще пользуемся. Возможно, в недалеком будущем появятся подобные паруса на кораблях, бороздящих наши моря и океаны.

Вот один из вариантов.

На гигантских искусственных островах, плавающих в океане, установлены громадные зеркала, собирающие солнечную энергию. Под действием солнечных лучей морская вода разлагается на водород и кислород. Газы охлаждают в особых установках до сверхнизких температур и в сжиженном виде направляют на тепловые электростанции, расположенные на суше. При реакции их соединений выделяется тепло и пресная вода. Так решается проблема борьбы за чистое небо — с загрязнениями среды.

Некоторые изобретатели предлагают солнечную энергию передавать, как электрическую, по проводам на любые расстояния — по тончайшим стеклянным нитям диаметром в несколько сотых миллиметра. Луч света, попавший в такое волоконце, покрытое зеркальной оболочкой, будет метаться между стенками и, претерпев миллиарды отражений, выйдет с другого конца.

Представьте себе: на крыше какого-нибудь предприятия стоит огромное параболическое зеркало, и все время оно поворачивается вслед за солнцем. Из фокуса гигантского отражателя берет начало световой кабель — толстый жгут, сплетенный из тысячи тончайших стеклянных волокон. В его открытый торец, как в трубу, течет поток концентрированного света. И разбегается по нитям к рабочим местам.

Как говорится, возможны и варианты

Вот что рассказал академик А. Шейндлин.

Давайте сначала договоримся о терминологии. Принцип деления источников энергии на возобновляемые и не-возобновляемые ясен из самих названий. Хотя при строгом подходе выясняется, что они не так уж однозначны. Например, мы считаем уголь, нефть и газ невозобновляемыми источниками лишь постольку, поскольку сегодняшний темп их использования в миллионы раз превышает возможный темп образования. В то же время уран является невозобновляемым источником энергии уже в самом строгом смысле этого слова.

Понятие нетрадиционных источников энергии менее определенно. Сюда следует отнести те резервы, которые сегодня не используются в сколь-нибудь заметном масштабе, хотя принципиальная возможность их применения доказана. Например, нетрадиционные возобновляемые источники энергии: солнце, ветер, волны, приливы и отливы, тепловая энергия океана, биомасса. И невозобновляемые: нефть, получаемая из битуминозных песков и горючих сланцев, геотермальная энергия, ядерная энергия с применением реакторов-размножителей.

Теперь о самой проблеме. Суть ее заключается в том, что стремительное развитие производительных сил в большинстве стран мира привело к резкому росту потребления энергии. Речь идет не только об электроэнергии, но и о первичных ее источниках — о топливе разного рода. Пока потребности не выходили за рамки привычных, которые можно было легко удовлетворить за счет ископаемого топлива, всем все представлялось вполне благополучным. Если даже где-то не было нефти, ее можно было дешево купить в других странах. Но поскольку рост производительных сил шел чрезвычайными, можно сказать, невиданными доселе темпами, в ряде стран начала ощущаться нехватка первичных источников энергии. И поэтому на Западе уже сравнительно давно заговорили о существенной нехватке такого удобного для многих целей и задач топлива, как нефть.

Конечно, запасы органического топлива небезграничны, но все-таки хотел бы привести успокаивающие цифры. По данным XI Мировой энергетической конференции, общее количество ресурсов органического топлива в мире превышает 13 000 миллиардов тонн условного топлива, правда, 83 процента из которых составляет уголь. Извлекаемых же ресурсов, то есть тех, что экономически целесообразно извлекать из недр, примерно вдвое меньше. Хотя добыча ископаемых по разным причинам не сможет непрерывно расти, даже и при таком высоком темпе потребления, как сегодня, извлекаемых ресурсов органического топлива хватит на обозримое будущее. Однако прогнозы показывают, что мировая годовая добыча нефти все же достигнет максимума в 4 миллиарда тонн в районе 1990 года, а максимум годовой добычи природного газа ожидается в 2000 году. Добыча же угля может расти еще многие десятилетия, хотя и его доля в топливно-энергетическом балансе мира, по-видимому, пройдет через максимум в районе 2010 года…

За счет большого количества сжигаемого органического топлива в атмосферу ежегодно выбрасывается огромное количество углекислого газа. Если бы он весь оставался там, то количество его нарастало бы достаточно быстро. Однако в действительности углекислый газ растворяется в воде Мирового океана и тем самым выводится из атмосферы. В океане содержится громадное количество этого газа, но 90 процентов его находится в глубинных слоях, которые практически не взаимодействуют с атмосферой, и только 10 процентов в близких к поверхности слоях активно участвуют в газовом обмене. Интенсивность этого обмена, от которого в конечном итоге зависит содержание углекислого газа в атмосфере, сегодня до конца не выяснена, что не позволяет делать надежных прогнозов. По поводу допустимого увеличения газа в атмосфере у ученых сегодня тоже нет единого мнения. Во всяком случае, следует учитывать и факторы, влияющие на климат в противоположном направлении. Как, например, растущую запыленность атмосферы, которая как раз понижает температуру Земли.

О климате думать, конечно, надо. Но климат от развития энергетики, на мой взгляд, серьезно не изменится по крайней мере еще сотню лет. Потому что тепловое воздействие на атмосферу, как правило, преувеличивается, особенно в разного рода популярных статьях. А количество углекислого газа, как я уже говорил, неправильно рассчитывается. Хотя, повторяю, думать о далекой климатической перспективе, безусловно, необходимо. Что же касается запасов традиционного топлива, то я уже сказал: они все-таки небеспредельны, да и пик добычи ожидается довольно скоро. Наука должна заглядывать не только в завтра, но и в послезавтра. Свести энергетический баланс в первой половине XXI века — проблема не из легких. Вовлечение нетрадиционных источников, безусловно, расширит сырьевую базу энергетики. В некоторых случаях эти источники принципиально столь невелики, например солнечная энергия, что могли бы покрыть потребности человечества в энергии на многие, многие столетия.

Главная задача энергетиков состоит в том, чтобы удовлетворить потребности в энергии с наименьшими народнохозяйственными затратами. Но есть и еще одна причина, согласно которой целесообразно заниматься одновременно развитием многих новых нетрадиционных источников энергии. Дело в том, что распространяются они по территории нашей страны и мира неравномерно. Возможно, окажется более выгодным для данного района черпать энергию от какого-то местного нетрадиционного источника, имеющего худшие экономические показатели, чем перебрасывать энергию в том или ином виде на большие расстояния.

Почему мы сегодня не применяем широко солнечную энергию? Солнечная энергия является рассеянным видом энергии. В этом — несчастье. Мы можем получать с квадратного метра поверхности земли лишь несколько сот ватт тепла. Этот рассеянный вид энергии надо собирать, чтобы потом использовать для практических целей. Предстоит научиться концентрировать солнечную энергию, что стоит пока очень дорого. Ведь надо расположить на больших площадях земли какие-то технологические установки — скажем, зеркала, устройства из полупроводников, фотоэлементов. И сами эти установки, и земля стоят весьма недешево.

Вопрос вопросов состоит в следующем: насколько технико-экономически перспективно использование солнечной энергии? Именно это и обсуждают ученые. Пока я убежден, что солнечная энергия для производства электричества неконкурентоспособна с теми методами, которые существуют сейчас. Я подчеркиваю: для производства электроэнергии, причем для производства в больших масштабах. Для локальных же целей где-то в горах, в пустыне, где необходимы автономные источники энергии, она уже сегодня применима. Но сказанное вовсе не означает, что в этой области не нужно работать. Может быть, через десятки лет будут найдены способы «дешево» решить проблему. Сегодня же наш институт, в частности, концентрирует свою работу на создании систем солнечного теплоснабжения, реализует большую программу по проектированию жилых домов с солнечным отоплением и горячим водоснабжением. В более далекой перспективе могут оказаться рентабельными и солнечные электростанции двух типов: либо работающие по тепловому циклу, либо с прямым фотопреобразованием излучения солнца в электроэнергию. Энтузиасты внедрения фотопреобразователей обещают в ближайшее десятилетие удешевление этих установок чуть ли не в десять раз, что радикально изменит отношение к ним энергетиков.