Альманах "Эврика"-84 - А. Лельевр

«Маленькой станцией, родившей большие надежды, нарекли Кислогубскую ПЭС еще до завершения ее строительства. Оправдались ли они спустя 14 лет после начала эксплуатации экспериментальной установки? Думается, ответ на этот вопрос дают проекты мощных станций, которые уже сооружают или предусматривают возвести в скором времени в различных странах: Канаде, Англии, Китае… Примечательно, что в основу многих проектов положены инженерные решения именно советских конструкторов.

«Как показывают расчеты, ПЭС не смогут решить кардинальные проблемы энергетики. Но вот в экономическое развитие регионов и стран, чьи побережья омывают моря, они способны внести со временем важный вклад. Это, безусловно, относится к северным и дальневосточным районам СССР»—таково мнение по данной проблеме председателя Комиссии по изучению производительных сил и природных ресурсов при президиуме Академии наук СССР академика Н. Некрасова.

Временная комиссия Госкомитета СССР по науке и технике оценила эффективность, сроки строительства и объемы работ по приливным станциям на ближайшие годы. Ученые ознакомились с результатами предварительных изысканий, проведенных в районах возможного сооружения таких установок. Учли и тот факт, что небольшая мощность Кислогубской ПЭС не позволяет специалистам сразу перейти к решению задач крупного масштаба.

Надо построить опытно-промышленную ПЭС мощностью приблизительно 40 тысяч киловатт — таков вывод комиссии. Кстати, подготовка проекта установки ведется и должна завершиться в нынешней пятилетке. А в следующей предполагается начать ее сооружение на Кольском полуострове, где решено проверить на практике многие перспективные направления работ по использованию приливной энергии, выбрать оптимальные варианты возведения плотин, а также наплавных конструкций и строительства доков для их изготовления. Затем можно браться уже и за решение задач посложнее. В частности, специалисты института Гидропроект предлагают перекрыть плотинами большие заливы — Мезенский в Белом море и Пенжинский в Охотском — и разместить в них гидроагрегаты. Высота приливов в тех районах позволит создать настоящие энергогиганты.

Вот что рассказал академик В. Струминский.

Специалисты считают водород одним из наиболее перспективных источников энергии. Его запасы на нашей планете практически безграничны. Кроме того, он содержит в единице веса почти в три раза больше тепловой энергии, чем, например, бензин. В пользу водорода говорит и то, что он может применяться как топливо и на транспорте, и в промышленности, и в быту.

Широкое использование водорода в качестве энергии будет способствовать сохранению чистоты окружающей среды. Ведь в процессе его сгорания образуются лишь пары дистиллированной воды.

Водород чрезвычайно удобен для транспортировки и хранения. На большие расстояния его можно передавать по обычным трубопроводам. Причем уже сегодня стоимость транспортировки водорода по этим магистралям в несколько раз ниже, чем передача электроэнергии по мощным ЛЭП. Как и любое другое газообразное топливо, его можно накапливать и хранить длительное время как в обычных емкостях, так и в резервуарах природного происхождения, например в выработанных газовых месторождениях.

Ученые уже нашли немало способов производства водорода в промышленных масштабах — в основном из обычной воды. Значительное количество этого топлива может быть получено из каменного угля, запасы которого на планете огромны.

Для производства водорода предлагается использовать, в частности, энергию атомных электростанций. Целесообразно применение для этой цели энергии Солнца, ветра, приливов. Например, когда будут построены мощные приливные электростанции, часть вырабатываемой ими энергии можно будет использовать для получения водорода, который по трубопроводам будет направляться потребителям.

Что же сегодня сдерживает применение водородного топлива и что нужно для того, чтобы этот энергоноситель нашел широкое применение в народном хозяйстве? Прежде всего он сейчас дороже, чем ископаемые виды топлива. Однако стоимость водорода может быть снижена, в то время как ископаемое топливо по мере истощения его ресурсов будет становиться дороже.

Кроме того, существует и психологический барьер. Важно преодолеть предубеждение, связанное с применением водорода в качестве топлива. В этой связи можно вспомнить, что на заре автомобилестроения некоторые специалисты считали реальной возможность взрыва бензина в баке машины. Сегодня это вызывает улыбку. Чем-то подобным мне представляются нынешние разговоры об опасности водородного топлива. Исследования, проведенные учеными разных стран, показали, что это топливо даже менее опасно, чем природный газ, бензин, керосин.

Водородное топливо в некоторых областях техники уже перешагнуло порог экспериментов. Речь идет прежде всего о его применении в ракетной технике. На повестке дня — использование водорода в авиации.

В ряде стран, в том числе в СССР, успешно испытаны автомобильные двигатели, работающие на чистом водороде и на обычном топливе с небольшими добавками водорода. В настоящее время проходят испытания на водородном топливе специально построенные автомобили и оборудованные для его использования серийные машины. Причем водород применяется как в жидком, так и в связанном состоянии, в виде гидридов (соединений с другими элементами).

В жидком состоянии он находится при температуре ниже 253 градусов, а в твердом — ниже минус 258. Чтобы предотвратить испарение водорода в этих состояниях, требуется специальная тепловая защита. Криогенные, то есть связанные с использованием низких температур, емкости для хранения, жидкого гелия, водорода и азота прошли многолетнюю проверку и выпускаются серийно. Они и были использованы специалистами сектора механики неоднородных сред Академии наук СССР для размещения жидкого водорода на машине.

Эксперимент идет на серийном микроавтобусе РАФ-2203. В его багажнике находятся два криогенных сосуда, содержащих 5,6 кг жидкого водорода. Из этих сосудов под давлением 1,5 атмосферы он перекачивается в специальную емкость, где превращается в газообразный водород, который подается по трубе в карбюратор.

Как показали ходовые испытания, применение 5—10-процентных добавок водорода к бензину приводит к значительному повышению полноты сгорания топлива и увеличению КПД двигателя на 40–45 процентов. Кроме того, более чем в 100 раз снижается токсичность выхлопных газов (уменьшается содержание в них окиси углерода).

Чтобы определить последствия возможных повреждений криогенных емкостей во время дорожной аварии, жидкий водород из бака проливали на землю. При этом он мгновенно испарялся, а пары его рассеивались настолько быстро, что их не удавалось зажечь. Таким образом, даже в аварийных ситуациях никаких условий для горения топлива или взрыва не возникает. В то же время известно, что при повреждении бензиновых баков пролитое горючее может загореться.

Водород открывает новые перспективы и в металлургии. Он может служить не только источником тепла, но и как вещество, заменяющее уголь и кокс в процессе восстановления железа. При этом исчезнут вредные газы, выбрасываемые металлургическими предприятиями.

Газовые гидраты, или твердый газ, являются новым крупнейшим источником получения тепловой энергии и химического сырья на нашей планете, утверждают советские ученые — академик А. Трофимук, член-корреспондент АН СССР Н. Черский и другие, открывшие ранее неизвестное свойство природных газов находиться при определенном соотношении температуры и давления в твердом состоянии и образовывать месторождения.

Эти месторождения на территории Советского Союза уже начали осваиваться, и возможно, что в будущем они станут важным источником углеводородного сырья. О реальности этого предположения рассказывает председатель президиума Якутского филиала Сибирского отделения АН СССР член-корреспондент АН СССР Н. Черский.

Запасы углеводородов в газогидратном состоянии в несколько раз больше, чем суммарные запасы каменного угля, нефти и обычного газа на нашей планете.

Внешне газовые гидраты похожи на непрозрачный лед. Они образуются в земной коре, точнее, в ее верхнем осадочном чехле, из соединения метана, этана, пропана и других газов с водой при давлении от 0 до 250 атмосфер и отрицательных или небольших положительных температурах — до 20 градусов по Цельсию. В одном объеме гидрата может содержаться до 200 объемов газа, хотя при обычных условиях в кубометре воды трудно растворить более четырех кубометров природного газа.

Проведенные в последние годы расчеты ученых показали, что благоприятные условия для образования в земной коре твердого газа существуют на 27 процентах суши, в основном в областях распространения вечной мерзлоты и ледников, а также на 9/10 площади дна Мирового океана. Перспективными территориями суши для промышленного скопления газогидратов являются весь Север СССР, 63 процента Канады, 75 процентов Аляски, а также Гренландия, Антарктида.