гидравлической энергии, как в плане создания энергетических систем, так и в плане удовлетворения нужд отдельных потре­бителей.

Главы 10 и 11 посвящены преобразованию солнечной энер­гии, но уже в рамках биотехнологии. Здесь приведены интерес­ные, хотя и недостаточно полные описания теории фотосинтеза, теории и практики преобразования биотоплива, различных про­цессов, связанных с его получением и использованием.

В гл. 12—15 рассмотрены основы преобразования энергии океана — волн, приливов, запасенного в океане тепла и исполь­зования тепла недр Земли. Здесь приведены необходимые соот­ношения для первоначального расчета соответствующих преоб­разователей, даны примеры их конкретного исполнения.

Глава 16 посвящена очень важным для новой энергетики вопросам аккумулирования и передачи выработанной энергии.

Возможно, не весь материал одинаково интересен для со­ветского читателя, особенно когда идет речь о проблемах, су­ществующих в развивающихся странах и связанных с приготов­лением пищи, и т. п. Однако и здесь возникают параллели: чем, скажем, отличается костер первобытного челозека от откры­тых газовых горелок наших современных квартир? Почему наши жилища в случае катастрофического отключения от систем отопления не держат тепла более суток? Как мы относимся к различным видам отходов и всегда ли подсчитываем тот эффект, который можно было бы получить при их переработке? И так далее и тому подобное. Многие вопросы, представляющие интерес для нас, живущих ближе к Северному полюсу, чем к экватору, здесь, естественно, опущены или не акцентированы. Например, нашими исследователями показано, что и в северных районах можно с успехом получать энергию из океана, «перера­батывая» перепад температур между атмосферой и океаном.

При переводе книги мы несколько сократили те разделы ее, которые, на наш взгляд, не имеют принципиального значения для советского читателя. Мы также опустили ссылки на зару­бежные литературные источники как труднодоступные для широ­кого читателя. Вместо них приведен список книг, изданных по рассматриваемой проблематике на русском языке.

Перевод книги выполнен Г. М. Жинжиковым (предисловие, гл. 1—3, 8, 9), В. А. Коробковым (гл. 10—16), Н. О. Павловой (гл. 4—7).

В. А. Коробков

ПРЕДИСЛОВИЕ АВТОРОВ

Мы написали эту книгу, чтобы осветить предмет, приобре­тающий все большую важность для человечества и с техни­ческой, и с экономической точки зрения. Это вводный курс для студентов — будущих физиков и инженеров. Но так как многие исследователи и инженеры не имеют основных представлений в области энергетики на возобновляемых ресурсах, нашей целью было сделать эту книгу полезной и для них. Книга содержит теоретический и практический материал, позволяющий понять физическую сущность явлений, на конкретных примерах убедить­ся в возможности реализации технических решений и закрепить полученные знания на задачах.

Эта книга ликвидирует пробел между описательными обзора­ми и специальными изданиями по частным вопросам. Ее цель — показать, какие фундаментальные физические процессы лежат в основе использования возобновляемых источников энергии. Хотя технические решения непрерывно развиваются, физические принципы, лежащие в их основе, остаются без изменений. По­этому есть все основания предполагать, что и в будущем зна­ние этих принципов обеспечит необходимую основу для разра­ботки новых технических средств.

Надеемся, что наши читатели имеют основы знаний, особен­но по физике, математике, методам вычислений. Это не обяза­тельно для получения представления о предмете книги, однако для понимания некоторых наиболее общих вопросов (особенно в области теплопередачи), представленных здесь более детально, необходим определенный уровень знаний.

Дисциплины, лежащие в основе понимания и применения возобновляемой энергии, включают не только области техники, но и области биологии. Мы осознаем, что читатели с техни­ческим образованием могут быть недостаточно хорошо знакомы с соответствующими предметами, но мы делаем на них упор в связи с необходимостью получения биотоплив и для приложе­ний, так или иначе связанных с использованием фотосинтеза.

Нам бы хотелось увлечь читателя содержанием книги и побу­дить его активно бороться за использование возобновляемых источников энергии на благо общества. Наш собственный инте-

7

pec к этой проблеме возник в результате работы в различных странах обоих полушарий планеты. По отношению к возобнов­ляемым источникам энергии мы не разделяем мир на индустри­ально развитые и развивающиеся страны: сельские и отдален­ные общины любых стран имеют много общего, включая бла­гоприятные возможности, открываемые для них использованием возобновляемой энергии, в том числе и для индустриализации. Это.очень важно для нас, так как мы хотим, чтобы наша собственная инженерная деятельность была направлена на со­здание справедливого и жизнестойкого общества, свободного от бедности и угрозы военных катаклизмов. Мы уверены, что ис­пользование возобновляемой энергии будет способствовать этому, и солидарны с теми, кто всеми силами содействует популяри­зации идеи использования мелкомасштабных источников энергии. Не все разделяют эти взгляды, но, к счастью, не они опреде­ляли содержание этой книги.

Как пользоваться этой книгой, чтобы что-то узнать, зави­сит, главным образом, от того, сколько времени отводится на предмет. Например, в Южно-Тихоокеанском университете мы читаем для будущих физиков в течение одного семестра курс «Источники энергии и их распределение». Примерно половина этого курса посвящена тому, как общество использует энергию, а также ископаемым топливам и связанным с ними ограниче­ниям и другим подобным вещам, известным из многих суще­ствующих книг. Основное время уделено анализу возможности использования тех возобновляемых источников энергии, которые наиболее характерны для этой части планеты. Подобный курс был прочитан и в университете Страклайда. Но мы не нашли ни одной книги, которая перекрывала бы весь диапазон необхо­димого материала на уровне, соответствующем задачам препо­давания будущим исследователям или инженерам. Нам прихо­дится читать и другие курсы, вести лабораторные практикумы, и мы нашли массу предметов, так или иначе связанных с возоб­новляемой энергией. С большим успехом они могли бы быть использованы при обучении вообще.

В эту книгу преднамеренно включено больше сведений, чем нужно для узкоспециализированного курса. Это позволяет кон­центрировать внимание на тех особенностях энергоиспользо­вания, которые наиболее соответствуют ситуации. Чтобы помочь такому выбору, большинство глав начинается с предварительных оценок соответствующих источников энергии и их изменения в зависимости от географического положения.

Главы книги сгруппированы по темам. В гл. 1 дано общее представление о возобновляемой энергии, особое внимание уде­лено тем ее характеристикам, которые отличают ее от энергии, связанной с использованием ископаемого топлива или ядерного горючего. Главы 2 и 3 содержат известные из курса физики

8

сведения, объединенные здесь для справки. Главы 4—7 посвя­щены различным аспектам непосредственно солнечной энергии. Читателям, интересующимся этим вопросом, советуем начать изучение прямо с гл. 5 или 7, обращаясь, если понадо­бится, к гл. 3 и 4. Главы 8, 9, 12 и 13 являются приложением механики жидкости. Вновь советуем читателям начинать изуче­ние основного вопроса непосредственно с прикладных, обра­щаясь, если необходимо, к гл. 2. В гл. 10 и И рассмотрена биомасса как энергетический источник, соответственно в них объясняется, каким образом энергия накапливается и как она может быть использована; вопросы, рассмотренные в гл. 14 и 15, важны только для определенных ограниченных географи­ческих районов; гл. 16, как и гл. 1, относится ко всем возобнов­ляемым источникам энергии вообще, в ней рассмотрены вопросы аккумулирования и распределения энергии и объединения источ­ников энергии в энергетические системы. В большинстве глав приведены задачи и примеры, по большей части основанные на реальных значениях величин, для которых имеются подробные решения или ответы.

Дж. Твайделл А. Уэйр