Цель: Рассмотреть альтернативные источники энергии

Гольфстрим - не единственное океанское течение, которое может быть использовано для выработки энергии. Японские ученые, например, говорят о большой эффективности подобных сооружений на тихоокеанском течении Куросио. О его колоссальном энергетическом потенциале позволяют судить следующие цифры: у южной оконечности острова Хонсю ширина течения составляет 170 км, глубина проникновения - до 700 м, а объем потока - почти 38 млн. м3 в секунду [14]!

Подземное тепло планеты – довольно хорошо известный и уже применяемый источник “чистой” энергии. В России первая геоТЭС мощностью 5 МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки, в долине реки Паужетки. В 1980 г. ее мощность составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиата и Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС действуют также в США (Калифорния, Долина Больших Гейзеров), Исландии (у озера Миватн), Новой Зеландии, Мексики и Японии. Столица Исландии Рейкьявик получает тепло исключительно от горячих подземных источников. Но потенциальная мощность геотермальной энергетики намного выше.

Геологи открыли, что раскаленные до 180-200оС массивы на глубине 4-6 км занимают большую часть территории нашей страны, а с температурой до 100-150С встречаются почти повсеместно. Кроме того, на нескольких миллионах квадратных километров располагаются горячие подземные реки и моря с глубиной залегания до 3.5 км и с температурой воды до 200С – естественно, под давлением, – так что, пробурив ствол, можно получить фонтан пара и горячей воды без всякой электротеплоцентрали [14].

Схема работы геотермальной электростанции представлена ниже (рис.9)

Рис.9 Геотермальная паровая электростанция.

Кроме геотермальной энергии активно используется тепло воды. Вода – это всегда хотя бы несколько градусов тепла, а летом она нагревается до 25С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Для этого необходима установка, действующая по принципу “холодильник наоборот”. Известно, что холодильник “выкачивает” из своей замкнутой камеры тепло и выбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильный аппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется в результате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо на нагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65 С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3 киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционирования воздуха при жаркой погоде [14].

Подобные установки наиболее эффективны при больших перепадах температур, как, например, в морях: на глубине вода очень холодна – около 4С, а на поверхности нагревается до 25С, что составляет 20 градусов разницы! Все необходимые инженерные разработки уже проведены и опробованы экспериментально (например, у атолла Каваратти в Лаккадивском архипелаге около юго-западного побережья Индии), осталось только претворить их в жизнь везде, где имеются подходящие природные условия [14].

Пришло время, когда человечество вплотную должно заняться сохранением среды своего обитания. Необходимы как научные, так и практические усилия для охраны природы, чтобы род человеческий не только выжил, но и продолжал развиваться.

Естественным путем выживания являются максимизация стратегии бережливости в отношениях с окружающим миром и увеличение замкнутости круговорота всех веществ, вовлекаемых в сферу человеческой деятельности.

Однако легко это сформулировать теоретически, но очень трудно перевести на язык практической деятельности. В этом сложном процессе должны участвовать все члены мирового сообщества, начиная от международных организаций и кончая каждым человеком в отдельности в его обычной жизни. Тогда на первом плане окажутся не идеологические, а экологические проблемы; доминировать будут не отношения между нациями, а отношения между человечеством и природой.

Планета Земля и ее ионосфера образуют "сферический конденсатор", напряженность создаваемого им электростатического поля составляет в среднем 100 В/м. Это “позволяет смотреть на Землю, как на огромный резервуар электричества...” и дает человечеству надежду, “подключить свои машины к самому источнику энергии окружающего пространства”. Одна из возможных конструкций - антенна в виде металлизированного аэростата, поднятого над землей и служащего накопителем электрического заряда. Будучи соединенным с преобразователем энергии с помощью кабеля, этот накопитель способен использовать "дармовую" энергию атмосферного электричества [14]. Внутренняя сфера - поверхность Земли - заряжена отрицательно, внешняя сфера - ионосфера - положительно. Изолятором служит атмосфера Земли. Подключив обычный металлический проводник к отрицательному полюсу – Земле, а положительный полюс - ионосфере - с помощью специфического проводника - конвективного тока, мы получим глобальный генератор электрической энергии. Конвективные токи - это электрические токи, обусловленные упорядоченным переносом заряженных частиц. В природе они встречаются часто. Самые мощные из них - это ураганы и восходящие потоки воздуха во внутритропической зоне конвергенции, которые уносят огромное количество отрицательных зарядов в верхние слои тропосферы. На практике для того чтобы удалять избыточные заряды с верхней точки проводника необходимо устройство, которое позволяет электронам проводимости покинуть проводник - излучатель электронов или эмиттер. Эмиттер может быть построен на базе высоковольтного генератора небольшой мощности, который способен создать коронный разряд вокруг излучающего электрода на верхушке проводника. Такие высоковольтные генераторы используются в промышленности в дымоулавливателях, ионизаторах воздуха, установках для электростатической окраски металлов и различных бытовых приборах. Генератор создает вокруг излучателя электронов проводимости искровой, коронный или кистевой разряд. Такой разряд является проводящим плазменным каналом, по которому электроны проводимости свободно стекают в атмосферу уже под действием электрического поля Земли.

Человечество стоит перед дилеммой: с одной стороны, без энергии нельзя обеспечить благополучия людей, а с другой – сохранение существующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушению окружающей среды, серьезному ущербу здоровья человека.

Сегодня около половины мирового энергобаланса приходится на долю нефти, около трети - на долю газа и атома (примерно по одной шестой) и около одной пятой - на долю угля. На все остальные источники энергии остается всего несколько процентов. Совершенно очевидно, что без тепловых и атомных электростанций на современном этапе человечество обойтись не в состоянии, и все же по возможности там, где есть, следует внедрять альтернативные источники энергии, чтобы смягчить неизбежный переход от традиционной энергетики к альтернативной. Тогда будет жизненно важно, сколько солнечных батарей успеет вступить в действие, сколько заработает “мини-ГЭС” и приливных станций, открывающих дорогу тысячам других, сколько цепочек ветряков встанет по горам и сколько цепочек волновых буйков закачается у побережий.

Ядерная энергия играет исключительную роль в современном мире: ядерное оружие оказывает влияние на политику, оно нависло угрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить свои непрерывно растущие потребности в энергии путем беспредельного развития ядерной энергетики, радиоактивные отходы загрязняют нашу планету. В действительности жизнь на Земле всегда зависела от ядерной энергии: ядерный синтез питает энергией Солнце, радиоактивные процессы в недрах Земли нагревают ее жидкое ядро, влияют на подвижность материковых плит.

Первая половина XX века ознаменовалась крупнейшей победой науки – техническим решением задачи использования громадных запасов энергии тяжелых атомных ядер – урана и тория. Этого вида топлива, сжигаемого в атомных котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного шара перевести на него, то при современных темпах роста потребления энергии урана и тория хватит лишь на 100 – 200 лет [1]. За этот же срок исчерпаются запасы угля и нефти.

Вторая половина XX века стала веком термоядерной энергии. В термоядерных реакциях происходит выделение энергии в процессе превращения водорода в гелий. Быстро протекающие термоядерные реакции осуществляются в водородных бомбах.

В термоядерных реакторах, безусловно, будет использоваться не обычный, а тяжелый водород. В результате использования водорода с атомным весом, отличным от наиболее часто встречающегося в природе, удастся получить ситуацию, при которой литр обычной воды по энергии окажется, равноценен примерно 400 литрам нефти [1]. Элементарные расчеты показывают, что дейтерия (разновидность водорода, которая будет использоваться в подобных реакциях) хватит на земле на сотни лет при самом бурном развитии энергетики, в результате чего проблема заботы о топливе отпадет практически навсегда.

И все-таки вновь и вновь мы обращаемся к вопросу, из какого материала и какими методами в будущем человечество должно получать энергию?

На сегодня существует несколько основных концепций решения проблемы.

1. 
   Расширение сети станций на урановом топливе.
   
2. 
   Переход к использованию в качестве ядерного топлива тория-232, который в природе более распространен, нежели уран.
   
3. 
   Переход к атомным реакторам на быстрых нейтронах, которые могли бы обеспечить производство ядерного топлива более чем на 3000 лет, в настоящее время является сложной инженерной проблемой и несет в себе огромную экологическую опасность, в связи, с чем испытывает серьезное противодействие со стороны мировой экологической общественности и является малоперспективным.
   
4. 
   Освоение термоядерных реакций, во время которых происходит выделение энергии в процессе превращения водорода в гелий [1].
   

Однако, главная проблема современной энергетики – не истощение минеральных ресурсов, а угрожающая экологическая обстановка: еще задолго до того, как будут использованы все мыслимые ресурсы, разразится экологическая катастрофа, которая превратит Землю в планету, совершенно не приспособленную для жизни человека.

2. Тепловые и атомные электрические станции: справочник / под ред. Б.А. Дементьева. - М.: Наука, 1985. – 126с.

3. Мильков, Ф. Н. Общее землеведение: учебник для вузов / Ф.Н. Мильков – М.: Феникс, 1997. – 448с.

4. Залогин, Б. С. Океаны: пособие для студентов / Б.С. Залогин – М.: Феникс, 1998. – 503с.

5. Залогин, Б. С. Океан и человек: пособие для студентов / Б.С. Залогин – М.: Феникс, 1999. – 480с.

6. Плоткин, М.Р. Основы промышленного производства / М.Р. Плоткин - М.: ИНФРА-М, 2000. – 386с.

7. Дагаев, М.М. Астрофизика: учебное пособие / М.М. Дагаев – М.: Наука, 2001. – 284с.

8. Солнечная энергетика и солнечные батареи [Электронный ресурс]: науч. журнал / Наука и жизнь. – Электронный журнал. – Москва: 2009. – Режим доступа к журнала: http://solar-battery.narod.ru. – Загл. с экрана.

9. Фейгин, В.А. Газовая промышленность России: состояние и перспективы / В.А. Фейгин // Вопросы экономики. – 1998. - №1. – с. 1-9.

10. Клименьтьев, А. Об экспорте российского газа / А. Климентьев, П. Абрамов, К. Сивцев, К. Трубецкой // Рынок ценных бумаг. - 1999. - №3. – с. 14-16.

11. Абрамов, П. Перспективы развития электроэнергетики / П. Абрамов, К. Трубецкой // Промышленность России. – 1999. - №2. – с. 2-12.

12. Ильичев А.И. Экономика ТЭКа Сибири / А.И. Ильичев // Экономика Сибири. - 1992. - №2. – с. 1-3.

13. Козлов, А.Л. Природное топливо планеты: научная литература / А.Л. Козлов - М.: 1981. – 339с.

14. Курилов Ю.М. Альтернативный источник энергии / Ю.М. Курилов Электрическое поле земли – источник энергии // http://ntpo.com/invention/invention2/48.shtml - Загл. с экрана.