Альманах "Эврика"-84 - А. Лельевр

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.

Что касается пока еще всевозможных полуфантастических идей, то их сегодня, как и в прежние времена, достаточно. В какой мере эти идеи ждет судьба многих проектов Жюля Верна, я судить не берусь.

Конечно, наиболее эффективным путем использования нетрадиционных источников энергии является создание атомных электростанций с реакторами-размножителями. Эти работы интенсивно ведутся в Советском Союзе и ряде других стран (Франция, США). У нас в стране уже несколько лет работает крупный реактор-размножитель в Форт-Шевченко на Каспийском море. Создан такой реактор также на Белоярской АЭС.

Поскольку современные АЭС работают с относительно низким КПД, действительно очень много тепла уходит в водоемы, которые используются для охлаждения атомных станций. Водоемы эти, конечно, перегреваются, но их можно рационально использовать, например, для разведения теплолюбивых пород рыб. Что же касается опасности, то ни один ученый в мире не может вам сказать, что какой-либо аварийный режим не возникнет на АЭС, нигде и никогда. Но на атомных станциях проблеме безопасности уделено самое серьезное внимание. Во всем мире такие станции являются устройствами очень надежными. Какие-то аварийные ситуации могут иметь место, но это всегда предусматривается в мерах по обеспечению безопасности. Надо сказать, что многие промышленные предприятия и обычные тепловые станции по соответствующим расчетам не менее опасны, чем АЭС. Вопрос об атомных станциях так остро дебатируется за рубежом потому, что атомная энергия ассоциируется у непосвященных людей с понятием атомной бомбы. Зная обстановку по этому вопросу в ряде стран, я склонен сказать, что вокруг проблемы строительства атомных электростанций много политиканства. На Западе есть политики, которые хорошо знают суть дела и понимают необходимость строительства АЭС, но раздувают эту проблему, используя общественное мнение в своих целях, далеких от целей науки.

Внедрение новых источников энергии и энергосберегающая политика — это не взаимоисключающие направления. Что бы мы ни делали для расширения ресурсной базы энергетики, всемерно возможная экономия энергии — веление времени. Но она не самоцель. В конечном итоге нужно осуществлять те мероприятия, которые обеспечивают наибольшую суммарную экономию средств. Например, можно, конечно, снизить расходы тепла на отопление жилищ за счет улучшения тепловой изоляции, но на это ведь тоже надо затратить средства, и немалые. Где оптимальное решение — на это могут ответить лишь технико-экономические расчеты.

Сказанное относится и к проблеме переработки отходов. Конечно, в них содержится энергия. Но в каких случаях ее использование окажется целесообразным, решит в конечном итоге экономика. Например, некоторые крупные механизированные животноводческие фермы уже сегодня экономически оправданно переводить на энергетическое самообеспечение, извлекая энергию из отходов животных. Или возьмите большинство тропических стран, где рост зеленой массы происходит достаточно быстро и обильно. Там она уже сейчас может дать много полезной энергии, и может давать еще больше…

Законы физики говорят о том, что эффективность любого устройства, преобразующего тепло в электроэнергию, есть величина, пропорциональная верхней температуре рабочего тела. Паротурбинные электростанции достигли сегодня максимума КПД, и надо искать такой метод преобразования тепла в электроэнергию, который позволил бы использовать более высокий уровень температуры. Это поможет сделать МГД-генераторы, работающие в комплексе с паровой турбиной. КПД таких электростанций должен вырасти в полтора раза. Если думать о будущем энергетики, то мы должны не только постоянно искать новые источники электроэнергии, но и находить еще более эффективный метод использования существующих источников. И здесь МГД является пока единственным способом, который позволяет это делать для «большой энергетики».

Итак, существуют три пути решения глобальных энергетических проблем будущего: нахождение новых источников энергии, более эффективное использование существующих и, наконец, рациональное расходование добытой энергии.

Вот что рассказал академик Жорес Алферов.

Наша страна располагает значительными запасами природного топлива. Высокий темп промышленного освоения и эксплуатации месторождений у нас продолжает оставаться стабильным. Тем не менее и нам необходимо заботиться о создании научно-технического задела энергетики будущего.

Пути ее решения были обозначены на XXVI съезде партии, в документах которого предусмотрено «увеличить масштабы использования в народном хозяйстве возобновляемых источников энергии (гидравлической, солнечной, ветровой, геотермальной)».

Применительно к отечественной солнечной энергетике это означает переход к широкому внедрению результатов в практику. Речь идет, по существу, о создании промышленной отрасли, специализированной на выпуске различных гелиоэнергетических установок.

Некоторый опыт в этом уже имеется. Серийно выпускаются, к примеру, фотоэлементы — основные источники электричества для космических аппаратов. Успешно разрабатываются преобразователи солнечного излучения для нужд теплоснабжения. И все-таки многое остается еще неясным, очень многое предстоит делать впервые. Проблема представляется весьма сложной, но, бесспорно, разрешимой.

Если касаться ближайших задач, то одна из них состоит в том, чтобы определить оптимальную долю гелиоэнергетики в энергетической системе страны. Вопрос очень непростой, требует всесторонне взвешенного и тщательно обоснованного ответа. Не случайно по этому поводу скрещиваются полемические копья представителей различных научных школ и направлений, ведомств. Суждения высказываются подчас диаметрально противоположные.

Конечно, перевести всю энергетику страны на гелиотехнику нереально, по крайней мере в обозримом будущем. Но и вовсе отказываться от использования энергии Солнца, этого поистине неиссякаемого источника тепла и света, тоже было бы неверно. Не будем также забывать и о том, что с точки зрения экологии солнечная энергия идеальна, поскольку не нарушает равновесия в природе.

Оставив в стороне вопросы загрязнения окружающей среды продуктами сгорания топлива, отмечу одну важную особенность роста производства энергии, получаемой сжиганием любого вида материалов. Речь идет о «тепловом загрязнении» планеты вследствие гигантских масштабов энергопотребления. Разные группы ученых согласно оценивают его угрожающий верхний предел. Необратимые последствия, утверждают они, наступят, если энергопотребление по сравнению с сегодняшним увеличится в сто раз.

Величина кажется на первый взгляд довольно значительной. Однако расчеты показывают, что кризисная ситуация может возникнуть относительно скоро. К тому же нужно учесть и так называемый «парниковый эффект», возникающий вследствие роста концентрации углекислого газа в атмосфере, главным образом из-за выбросов угольных электростанций. Следовательно, критическое повышение температуры может наступить еще раньше.

Вывод из всего этого ясен — на определенном этапе развития цивилизации крупномасштабное использование солнечной энергии становится просто необходимым. При всей очевидности этого обстоятельства у гелиоэнергетики пока немало противников.

К чему сводятся их возражения? Из-за низкой плотности энергии в солнечном излучении установка аппаратуры для ее улавливания приведет к изъятию из землепользования огромных площадей, а само преобразование света в приемлемые для хозяйственной деятельности виды энергии столь дорого, что понадобятся нереальные материальные и трудовые затраты, утверждают они. Так ли это? Расчеты говорят, что для выработки всей потребляемой сегодня в стране электроэнергии даже с помощью серийных промышленных полупроводниковых преобразователей, чей КПД пока лишь 10 процентов, понадобилось бы занять под солнечные электростанции менее 10 тысяч квадратных километров в среднеазиатских районах.