Шрифт:
Чирков Ю. Г. Занимательно об энергетике
МОСКВА
«МОЛОДАЯ ГВАРДИЯ»
1981
Автор:Чирков Ю. В.
23.04.2010
Год изд.:1981
Описание:За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан. Солнце светило и обогревало человека всегда:
Оглавление:
Введение
Глава 1. Энергетика глазами физика
Глава 2. Энергетика глазами эколога
Глава 3. Солнце в энергетической упряжке
Глава 4. Динозавры энергетики?
Глава 5. «Холодное» горение
Глава 6. Энергетика электрохимическая
Глава 7. Энергохимия, или Угольный ренессанс
Глава 8. Эра водорода
Глава 9. Гелиостанции на орбите
Глава 10. Энергетика: фантазии и фантастика
Заключение
ВВЕДЕНИЕ
В головоломке, популярной среди французских детей, действуют фермер, пруд и водяные лилии.
Лилии быстро растут число их ежедневно удваивается. Через 30 дней они покроют весь пруд и погубят все живое в нем.
Фермер не хочет допустить этого, но, занятый делами, решает вмешаться в тот день, когда лилии заполонят половину поверхности пруда.
Вопрос (в нем суть головоломки): «На какой день половина пруда будет покрыта лилиями?»
Ответ: «...на 29-й». Таким образом, чтобы спасти свой пруд, фермеру остается лишь один день!
Нечто подобное происходит и с энергетикой землян: потребление энергии неудержимо растет, запасы ископаемого топлива столь же стремительно сокращаются.
А «головоломка» здесь в том, что необходимо срочно (в течение нескольких десятилетий? лет?) изыскивать новые, по возможности дешевые, обильные (вечные?), достаточно мощные и экологически чистые источники энергии.
И вот ломают головы уже не школьники, а ученые, инженеры, экономисты, экологи, футурологи...
ГЛАВА 1
ЭНЕРГЕТИКА ГЛАЗАМИ ФИЗИКА
В старой сказке колдунья варит в котле волшебное зелье. Но ни в одной сказке нет такого котла, который построили ученые, чтобы добыть атомную энергию.
М. Ильин
В 1945 году, когда первые атомные бомбы были уже взорваны, крупным американским специалистам был задан вопрос: «Когда удастся использовать атомную энергию в мирных целях?» Почти все ученые назвали одну цифру: 50 лет (1995 год). Но, как известно, первая советская (и первая в мире) атомная электростанция в Обнинске дала ток уже 27 июня 1954 года.
Такой грубый просчет! Тем более странный, что в самих США с 1942 года работал ядерный реактор с графитовым замедлителем — модель будущих электростанций.
Оказывается, американские специалисты исходили из соображений не столько технических, сколько экономических. Атомная электростанция, рассуждали они, дороже ГЭС или тепловой (теперь цены сравнялись). А следовательно, у нее нет шансов. А вот лет через 50, когда запасы нефти начнут истощаться...
Отчего же в последние десятилетия, вопреки скепсису экономистов, во всем мире атомная энергетика развивается опережающими темпами? Почему у нас в стране прирост мощностей в этой области составляет около 35 процентов? (Такого не знает ни одна из отраслей народного хозяйства!)
Отчего? Почему? Зачем? — на все эти вопросы ответит нам физик. Физика подарила человечеству энергию делящегося атома и сейчас пытается приручить еще и термоядерные реакции. Физик видит мир в особом свете, мыслит строгими количественными категориями. Поэтому его мнение представляет особый интерес. Послушаем же его прогноз о ближайшем будущем земной энергетики.
Плата — энергия
Один царь, гласит восточная легенда, решил отблагодарить мудреца и предложил ему самому назначить награду. Тот попросил зерна: одно зернышко — на первый квадрат шахматной доски, два — на второй, четыре — на третий, и так далее, удваивая каждый раз предыдущую цифру. Царя поразила скромность просьбы, но... скоро выяснилось: выполнить ее он не в силах. Суммарный вес зерен, если бы заполнить все 64 клетки доски, составил бы около ста миллиардов тонн — более чем десятикратный годовой мировой сбор/ зерна!
Мы не случайно вспомнили эту историю. Горькая мораль древней притчи близка и созвучна нашему времени. Многие из проблем человечества, оказывается, имеют точно такую же природу.
Физик скажет: число зерен росло в геометрической прогрессии, или, что фактически то же самое, по экспоненциальному закону. Так же, добавит он, растет из года в год добыча руд, и число научных публикаций, и количество автомобилей, и многое иное, что связано с жизнью человека.
К примеру, население планеты. Оно за год возрастает на 2 процента: много это или мало? Вроде бы немного. Однако, по прогнозам ООН, к 2000 году народонаселение Земли увеличится в 1,5 раза и достигнет колоссальной цифры — приблизительно 7 миллиардов человек!
Но еще стремительней растет выработка энергии — 5 процентов ежегодно! Это наиболее высокий показатель роста в мировом хозяйстве. Почти во всех странах капиталовложения в энергетику доминируют. (5 процентов — это очень много. Французский энергетик и математик Р. Жибра сделал любопытные подсчеты. Полное превращение материи в энергию по формуле Эйнштейна Е = mc2 — это, кажется, максимум того, на что человек вправе рассчитывать. Так вот, если бы способ превращения материи в энергию был в наших руках и если б мы захотели им воспользоваться, то при теперешнем удвоении электрической энергии каждые десять лет вещества Земли хватило бы ненадолго!)
Стремительный рост потребления энергии закономерен.
Рост населения Земли сам по себе требует увеличения количества продукции, что связано с дополнительными расходами энергоресурсов. Кроме того, процесс индустриализации, идущий в мире, требует дополнительного расхода материалов — металла, пластмасс и т. д.— на душу населения, что неминуемо ведет к росту энергозатрат.
Есть и другие причины. Как известно, запасы минерального сырья быстро истощаются. Источники серебра, олова, меди и других крайне нужных человеку цветных металлов скудеют. Вот и приходится извлекать эти металлы из все более бедных по содержанию руд. Уже сейчас магний добывают из морской воды. И каждая крупица этого металла обходится в большие энергозатраты.