Перспективы развития энергетики.

С наступлением атомной революции в середине XX века мир охватила энергетическая эйфория. Казалось, человечество на пороге экономического чуда, достигнутого благодаря новым неиссякаемым источникам энергии.

Прошло всего полвека с тех пор, а человечество уже в полной мере пожинает трагические плоды своего преждевременного прожектерства. На АЭС образуются десятки и сотни тысяч тонн жидких и твердых радиоактивных отходов. Что делать с этими ненужными и опасными для человека материалами? Необходимы другие, менее опасные источники энергии, дополняющие традиционную энергетику.

Грозит ли энергетический «голод» человечеству? В принципе — нет. Известные на Земле запасы энергии велики и более чем достаточны для удовлетворения всех его предполагаемых нужд, если только удастся отыскать пути использования этих источников энергии. Потенциальные источники энергии распределены в мире неравномерно. Например:

  • 1) горючие сланцы штата Колорадо (США) содержат нефти больше, чем все запасы стран Ближнего Востока, а куб минералов с ребром 5 км, вырезанный из горных пород, подстилающих плато Хемес (штат Ныо-Мексико, США), заключает в себе столько тепла, сколько его потребляется за целый год во всем мире;
  • 2) для провинции Альберта (Канада) в геологически активной западной части характерны самая высокая обеспеченность смоляными песками, высокая солнечная радиация и большой геотермальный потенциал;
  • 3) Великобритания располагает одним из самых лучших в мире мест для создания приливных электростанций — эстуарием Северна, где суточная амплитуда приливов и отливов превышает 6 м.

Большинство неиспользованных источников энергии рассредоточено по поверхности земли, а не сконцентрировано в виде компактных залежей подобно ископаемым углю, нефти или природному газу. На сегодняшний день отсутствует способ увеличения используемой ничтожной доли солнечной энергии, кроме того, возникает вопрос, как занять громадные площади суши под солнечные коллекторы. Аналогично обстоит дело и с использованием энергии волн и ветра. Волны обладают огромной энергией, достаточной для разрушения дамб и причалов, весящих тысячи тонн. Но ветер — капризный и ненадежный источник энергии. Для его эксплуатации требуется создать способ аккумуляции энергии, вырабатываемой в ветреные периоды, с тем чтобы ее можно было использовать при безветренной погоде.

Геотермальные электростанции преобразуют энергию горячих пароводяных источников, питаемых внутренним теплом Земли. Суммарная производительность всех геотермальных электростанций примерно соответствует количеству энергии, генерируемой одним крупным ядерным реактором. Наибольшими возможностями для создания геотермальных электростанций располагают Италия, Япо- 14В

ния, Новая Зеландия, США и Мексика. Кроме того, энергия горячих источников может быть использована как в бытовых, так и в промышленных целях. Так, в Новой Зеландии горячая подземная вода используется в бумажной промышленности, а столица Исландии Рейкьявик почти полностью отапливается с помощью системы теплофикации, питаемой из геотермальных скважин.

Основные, пока не используемые источники энергии можно разделить на три категории: источники гравитационного происхождения, источники солнечного происхождения и ядерные реакции. Лишь один потенциальный энергетический источник, приливы, использует силу тяготения. Притяжение со стороны Луны и Солнца движет воду Мирового океана, создавая гидроэнергетический потенциал, который можно использовать для строительства приливных электростанций в местах с максимальной амплитудой приливов и отливов.

К источникам, в основе которых лежит солнечная энергия, относятся обычное дерево, уголь, нефть и природный газ; все они являются продуктами жизнедеятельности растений или животных, которые не могли бы существовать без солнца. К гой же категории относится солнечная энергия как таковая и — что менее очевидно — энергия ветра, рек, волн и термического градиента океанов.

Морские тепловые электростанции могли бы использовать разницу температур на поверхности воды и на большой глубине. Принцип действия плавучей электростанции заключается в том, что она имеет трубу длиной 1200 м, которая опущена в глубоководные слои. По этой трубе холодная вода откачивается с глубины в первый теплообменник, где используется для сжижения аммиака. Жидкий аммиак перетекает во второй теплообменник, где под воздействием теплой поверхностной воды испаряется и возвращается к началу цикла. Циркулируя по этой замкнутой системе, аммиак приводит в действие турбину. Такая система способна работать уже при весьма незначительных перепадах температур.

Существует три источника энергии, связанных с ядер- ными процессами: уже используемое на практике деление атомного ядра (принцип работы АЭС), термоядерный синтез и геотермальная энергия.

Термоядерный синтез — это реакция слияния легких ядер в более тяжелые, сопровождаемая выделением энергии. Преимущество термоядерной реакции как потенциального источника энергии заключается в отсутствии радиоактивных отходов (в отличие от других типов ядер- ных реакций), большом количестве освобождающейся энергии и доступности горючего материала.

Источники геотермальной энергии используют тепло, выделяемое ядерными процессами, происходящими в глубинах Земли. В ограниченных масштабах солнечное тепло используется геотермальными электростанциями и служит целям теплофикации.

Поскольку большинство потенциальных источников энергии находится в рассеянном состоянии, создание конструкций, способных концентрировать их энергию с целью ее практического использования, обошлось бы чрезвычайно дорого. Энергия, которая потребуется на сооружение таких конструкций, превысит то количество энергии, которое они способны выработать за вероятный срок своего существования. Поэтому в каждом случае необходим тщательный анализ для определения рентабельности как финансовых, так и энергетических вложений. Анализ добычи и переработки горючих сланцев плато Колорадо показывает, что затраты энергии на механизацию горных работ, транспортировку сланцев, их экстракцию и очистку почти равны энергии от сжигания полученной таким путем нефти. Так что до тех пор, пока не будет найдена принципиально новая технология, горючие сланцы едва ли могут стать крупным источником получения нефти. Еще одна особенность новых источников энергии состоит в том, что экономисты называют проблемой темпов промы шл енного освоения. Если мы хотим, чтобы энергия в мире не иссякла, решающее значение приобретает не наличие ее потенциальных запасов, а скорейшее их освоение.

Суть рационального природопользования заключается в выполнении правила «используй, охраняя, и охраняй, используя». Важным элементом рационального природопользования является экологическое нормирование и следование принципу экологического императива (системы запретов на все формы использования, которые ведут

к разрушению экосистем). Нетрадиционная энергетика противопоставляется традиционной. Она предполагает использовать энергию солнца, ветра, энергию геотермальных источников, приливов и отливов, т. е. возобновимых источников, при минимальном загрязнении окружающей среды.

ВОПРОСЫ

Охарактеризуйте, в каких направлениях должны осуществляться меры по обеспечению воспроизводства окружающей среды. Назовите, какие разделы должна включать социальная экология. Приведите примеры безотходных и малоотходных технологий. Назовите основные категории перспективной энергетики.

Поясните, каким образом можно использовать энергию волн, ветра; приведите примеры.

Приведше примеры, где и как используется геотермальная энергия. Поясните, каким образом можно использовать энергию солнца; приведите примеры.

Обоснуйте экономическую целесообразность освоения новых источников энергии.

Поясните на примерах, как должен выполняться основной принцип рационального природопользования.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >