80] Традиционные и нетрадиционные источники энергии.

Ученые и изобретатели с давних пор разрабатывают многочисленные способы производства энергии, в первую очередь электрической.

Неумолимые законы природы утверждают, что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счет ее преобразований из других форм. Вечные двигатели, якобы производящие энергию и ниоткуда ее не берущие, к сожалению, невозможны. А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из каждых пяти произведенных киловатт электроэнергии получаются при сжигании топлива или при использовании запасенной в нем химической энергии, преобразовании ее в электрическую на тепловых электростанциях. Конечно, способы сжигания топлива стали намного сложнее и совершеннее.

Новые факторы — возросшие цены на нефть, быстрое развитие атомной энергетики, возрастание требований к защите окружающей среды — потребовали нового подхода к энергетике.

Хотя в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на невозобновляемых ресурсах, структура ее изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастет производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начнется использование пока еще не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибастузском бассейнах. Широко будет применяться природный газ, запасы которого в стране намного превосходят запасы в других странах.

К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны. Чтобы создать их, природе потребовались миллионы лет, а израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьез задумываться над тем, как не допустить разграбления земных богатств. Лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века. К сожалению, многие страны живут сегодняшним днем, расходуя подаренные им природой нефтяные запасы. Что же произойдет тогда, когда запасы иссякнут — а это рано или поздно случится, — когда месторождения нефти и газа будут исчерпаны? Повышение цен на нефть, необходимую не только энергетике, но и транспорту, и химии, заставит задуматься о других видах топлива.

А пока ученые, инженеры занимаются поисками новых, нетрадиционных источников, которые могли бы взять на себя хотя бы часть забот по снабжению человечества энергией. Решение этой задачи исследователи ищут разными путями. Самым заманчивым, конечно, является использование вечных, возобновляемых источников энергии — энергии текущей воды и ветра, океанских приливов и отливов, тепла земных недр, солнца. Много внимания уделяется развитию атомной энергетики, ученые ищут способы воспроизведения на Земле процессов, протекающих в звездах и снабжающих их колоссальными запасами энергии.

Гелиоэнергетика. Использование всего лишь 0,0125% количества энергии Солнца могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики.

К сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциальные ресурсы удастся реализовать в больших масштабах. Одно из наиболее серьезных препятствий такой реализации — низкая интенсивность солнечного излучения. Даже при наилучших атмосферных условиях (южные широты, чистое небо) плотность потока солнечного излучения относительно невелика.

Необходимо использовать коллекторы огромных размеров, что влечет за собой значительные материальные затраты.

Энергия ветра. Энергия движущихся воздушных масс огромна. Запасы энергии ветра более чем в сто раз превышают запасы гидроэнергии всех рек планеты. Усилиями ученых и инженеров созданы разнообразные конструкции современных ветровых установок.

Например, один из американских изобретателей, наблюдая за тем, как пролетающие по шоссе автомобили вздымают по обочинам тучи пыли и гонят вдоль дороги легкий мусор, пришел к мысли, что можно использовать энергию ветра, возникающего от движения транспорта. Он предложил встроить в бетонный разделительный барьер, идущий по середине самых оживленных автомагистралей, ветряные турбины с вертикальном осью, что позволит улавливать энергию от автомобилей, несущихся в обоих направлениях. Выработанная энергия должна либо поступать в общую сеть, либо запасаться в аккумуляторах и использоваться для освещения дороги по ночам.

Измерения на обочине оживленного шоссе показали, что искусственный ветер дует около 18 ч в сутки со средней скоростью 4,5—5,5 м/с. Это больше, чем в районе крупных ветровых электростанций, работающих в Калифорнии.

Геотермальные источники энергии. Уже давно работают электростанции, использующие горячие подземные источники, которые переносят природное тепло Земли на поверхность. Обладая большой подвижностью и высокой теплоемкостью, они играют роль аккумулятора и теплоносителя. Главное достоинство тепла, получаемого из недр, - экологическая теплота и возобновимость; эк-ки выгодно (примен. при отоплении домов, для бань, бассейнов).

Энергия Мирового океана. Наиболее очевидным способом использования океанской энергии представляется постройка приливных электростанций (ПЭС). Океан наполнен внеземной энергией, которая поступает в него из космоса. Она доступна и безопасна, не загрязняет окр. среду, неиссякаема и свободна.

[81] Стратегия развития энергетики. Атомная энергия сегодня и завтра. Энергетика будущего.

География европейской части страны не позволяет сооружать гигантские ГЭС, поэтому упор делается на тепловые станции и атомные электростанции(АЭС). В 70-е гг. были созданы проекты сверхмощных энергетических комплексов гос-х районных электростанций (ГРЭС) Камско-Ачинского (КАТЭК) и Экибастузского.

С огромным перекосом работали научно-исследовательские институты, огромные средства тратились без объективного осуждения и анализа. В итоге тепловые электростанции по своим технико – эк-ким и экологическим показателям резко отстают от современного уровня.

Значение топливно-энергетич-го комплекса ощутилось в последнее время с особ. остротой. Стоило только поднять цены на энергоносители, как сразу вздорожали хлеб и транспорт, отопление квартир и металл, уборка улиц и обеды в столовой.

Дешевая энергия (точнее, искусственно заниженная цена на нее) сделала экономически невыгодными практически все энергосберегающие технологии. Нужно переходить на новые экономические технологии в промышленных масштабах, заменять изношенное оборудование более совершенным, применять высокоэффективные теплоизоляционные материалы и т.д.

Некоторые специалисты считают, что в рамках энергосберегающей политики необходимо решить в первую очередь следующие задачи.

1)Прежде всего прекратить сооружение и разработку проектов сверхмощных энергетических комплексов и сверхдальних электропередач, а также мощных ГЭС в Сибири—Катунской и Богу-чарской. 2)Обязательно проводить независимую экологическую экспертизу проектов. 3)Создать условия для здоровой конкуренции между производителями электроэнергии. 4)Проанализировать экономическую обоснованность отечественных теплофикационных систем в сравнении с зарубежной практикой. 5)Развернуть широким фронтом проектирование и строительство экологически чистых ТЭС, рассредоточенных по всей территории России. 6)Нацелить научно-исследовательские институты, выведенные из-под контроля монополий, на создание конкурентоспособного, эффективного энергетического оборудования малой и средней мощности.

Наряду с этим следует обратить особое внимание на разработку альтернативных источников энергии, с внедрением которых будет решен сразу целый комплекс многих проблем.

Развитие атомной энергетики

Сегодня 17% мирового производства электроэнергии приходится на атомные электростанции. Заметную, хотя пока не определяющую, роль АЭС играют в США и России.

Атомной энергетике предшествовало испытание ядерного оружия. В то же вр. инженеры разрабатывали и ядерные реакторы д/получ-я электрич. энергии. Приоритет получило воен-е направл-е – произв-во реакторов для кораблей военно-морского флота. Американцы сосредоточили свои усилия на создании корпусных водо-водяных реакторов(ВВР). Аналог-е работы велись и в нашей стране, т-ко наряду с ВВР разрабатывался канальный графитовый реактор (в нем теплоносителем тоже служит вода, а замедлителем – графит.

Нужно ли развивать атомную энергетику?Выработка энергии на АЭС и АСТ (атомных станциях теплоснабжения) – это наиболее экологически чистый способ получения энергии из всех, какие человечество может использовать в ближайшем будущем. Не может произойти замены атомной энергии на энергию ветра, солнца, подземного тепла и т.д.

Спасти нашу планету от загрязнения миллионами тонн углекислого газа, окиси азота и серы, которые постоянно выбрасываются ТЭЦ, работающими на угле, мазуте, перестать сжигать в огромных количествах кислород, можно лишь с помощью атомной энергетики. Но только при выполнения одного условия: "Чернобыль" не должен повториться.

В СССР накоплен многолетний опыт сооружения и эксплуатации АЭС с реакторами ВВЭР (аналогичными американским PWR), на базе которых может быть в относительно короткие сроки создан в большей степени безопасный энергетический реактор. Такой, что в случае аварийной ситуации все радиоактивные осколки деления ядер урана должны остаться в пределах защитной оболочки.

Развитые страны с большим населением в обозримом будущем не смогут из-за экологических проблем обойтись без атомной энергетики даже при некоторых запасах обычных видов топлива. Режим экономии энергии может лишь на некоторое время отодвинуть проблему, но не решить ее.

В последнее время предлагаются различные конструктивные решения атомных станций. В частности, компактную АЭС разработали специалисты Санкт-Петербургского морского бюро машиностроения «Малахит». Предлагаемая станция предназначается для Калининградской области, где проблема энергоресурсов стоит достаточно остро.

Разработчики предусмотрели использование в АЭС жидкометаллического теплоносителя и исключают возможность возникновения на ней радиационно опасных аварий, в том числе при любых внешних воздействиях. Станция отличается экологической чистотой и экономической эффективностью.

Все ее основное оборудование предполагается разместить глубоко под землей — в проложенном среди скальных пород туннеле диаметром в 20 м. Это дает возможность свести к минимуму число наземных сооружений и площадь отчуждаемых земель.

Энергетика будущего

В наши дни ведущими видами топлива пока остаются нефть и газ, но со временем каждым запасам суждено иссечь. Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить нам все дороже.

Нужен новый лидер энергетики. Запасы урана в сравнении с запасами угля вроде бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса уран содержит в себе энергии в миллионы раз больше, чем уголь. А итог таков: при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить намного меньше средств и труда, чем при извлечении энергии из угля. И ядерное горючее приходит на смену нефти и углю...

Несомненно, в будущем параллельно с интенсивным развитием энергетики будет развиваться и экстенсивное: рассредоточенные источники энергии не слишком большой мощности, но зато с высоким КПД, экологически чистые, удобные в обращении. Яркий пример тому — быстрый старт электрохимической энергетики, которую позднее, видимо, дополнит энергетика солнечная.

Энергетика очень быстро вбирает в себя все самые новейшие достижения науки. Это и понятно: энергетика связана буквально со всем, все зависят от нее. Поэтому энергохимия, космические электростанции, энергия, запечатанная в антивеществе, кварках, "черных дырах", вакууме, — это всего лишь наиболее яркие штрихи того сценария, который пишется на наших глазах и который можно назвать завтрашним днем энергетики.