Ниже приведен материал, размещенный в Профиле (Другая энергетика: США надувают «зеленый пузырь», Сергей Лопатников). Многие положения этой статьи заслуживают внимания. Но хотелось бы уточнить, что все это справедливо по отношению к другой энергетике в промышленном масштабе. В отношении раздельно взятого домохозяйства многие из нижеприведенных утверждений являются спорными.

Джордж Буш объявил о государственной программке, подразумевающей заместить до 2015 г. 30% потребностей США в бензине и дизельном горючем биотопливом – этиловым спиртом и «биодизелем», которые подразумевается получать из культурных растений. Появился слоган: «Большая кукуруза поменяет огромную нефть». Быстро «зеленеет» Силиконовая равнина.

Существует мировоззрение, что перспективы так именуемого биотоплива – это просто очередной денежный «мыльный пузырь», настолько соответствующий для современной экономики. Безосновательность надежд на эту модификацию «вечного двигателя» еще 30 годов назад доказал академик Петр Капица.

8 октября 1975 г. на научной сессии, посвященной 250-летию Академии СССР, академик Петр Леонидович Капица, удостоенный 3-мя годами позднее Нобелевской премии по физике, сделал концептуальный доклад, в каком, исходя из базисных физических принципов, по существу, похоронил все виды «альтернативной энергии», кроме управляемого термоядерного синтеза.

Если коротко выложить суждения академика Капицы, они сводятся к последующему: какой бы источник энергии ни рассматривать, его можно охарактеризовать 2-мя параметрами: плотностью энергии (ее количеством в единице объема) и скоростью ее передачи (распространения). Произведение этих величин есть наибольшая мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида.

К примеру, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с большой скоростью – скоростью света. В итоге поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совершенно не мал – больше 1 кВт на кв. м. Этот поток достаточен для жизни на планетке, но как основной источник энергии для населения земли очень неэффективен. Как отмечал Капица, на уровне моря, с учетом утрат в атмосфере, реально человек может использовать поток в 100-200 Вт на 1 кв. м. Даже сейчас КПД устройств, модифицирующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтоб покрыть только бытовые потребности 1-го современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью более 40-50 кв. м. Для того, чтоб поменять солнечной энергией источники ископаемого горючего, необходимо выстроить повдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50-60 км. Схожий проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по денежным, ни по политическим причинам.

Другой пример – топливные элементы, где происходит прямое перевоплощение хим энергии окисления водорода в электроэнергию. Тут плотность энергии велика, высока и эффективность такового преобразования, достигающая 70% и поболее. Зато очень мала скорость ее передачи, ограниченная очень низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В итоге плотность потока энергии оказывается приблизительно таковой же, как и для солнечной энергии. Капица писал: «На практике плотность потока энергии очень мала, и с 1 кв. м электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 МВт мощности рабочая площадь электродов добивается 1 кв. км, и нет надежды, что серьезные издержки на построение таковой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией». Топливные элементы можно использовать только там, где не необходимы огромные мощности. Но для макроэнергетики они никчемны.

Поочередно оценивая ветровую энергетику, геотермальную энергетику, волновую энергетику, гидроэнергетику, Капица обосновывал, что все эти источники никогда не сумеют составить суровую конкурентнсть ископаемому горючему: мала плотность ветровой энергии и энергии морских волн; низкая теплопроводимость пород ограничивает умеренными масштабами геотермальные станции; всем хороша гидроэнергетика, но для того, чтоб она была действенной, или необходимы горные реки – когда уровень воды можно поднять на огромную высоту и обеспечить тем высшую плотность гравитационной энергии воды, – но их не достаточно, или нужно обеспечивать большие площади водохранилищ и гробить злачные земли.

Капица особо коснулся атомной энергетики и отметил три главные препядствия на пути ее становления в качестве головного ист
очника энергии для населения земли: делему захоронения радиоактивных отходов, критичную опасность катастроф на атомных станциях и делему неконтролируемого распространения плутония и ядерных технологий. Через 10 лет, в Чернобыле, мир сумел убедиться, что страховые компании и академик Капица были более чем правы в оценке угрозы ядерной энергетики. Пока речи о переводе мировой энергетики на ядерное горючее нет, хотя можно ждать роста ее толики в промышленном производстве электроэнергии.

Самые большие надежды Капица связывал с термоядерной энергетикой. За прошедшие 30 с излишним лет, невзирая на огромные усилия ученых различных государств, неувязка управляемого термояда не только лишь не была решена, но с течением времени осознание трудности задачи, быстрее, только подросло.

Как же водородная энергетика и биотопливо? Есть два метода получить водород в промышленных масштабах: или методом электролиза разложить воду на водород и кислород, но это просит энергии, заранее превосходящей ту, что позже выделится при сжигании водорода и превращении его снова в воду, или из природного газа при помощи катализаторов и опять-таки издержек энергии – которую необходимо получить опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в последнем случае это все-же не «вечный двигатель»: некая дополнительная энергия при сжигании водорода, приобретенного таким методом, все таки появляется. Но она будет еще меньше той, что была бы получена при конкретном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Означает, «электролитический водород» – это вообщем не горючее, это просто «аккумулятор» энергии, приобретенной из другого источника… которого как раз и нет. Внедрение же водорода, приобретенного из природного газа, может быть, и уменьшит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, потому что эти выбросы будут связаны только с генерацией энергии, нужной для получения водорода. Но зато в итоге процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых только вырастет.

В случае с «биоэнергетикой» идет речь или о реанимации древней идеи использования растительных и животных жиров для питания движков внутреннего сгорания (1-ый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), или об использовании этилового спирта, приобретенного методом брожения натуральных – зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. – либо подвергнутых гидролизу (другими словами разложению клетчатки на сахара) – агропродуктов.

Что касается производства масел, это очень низкоэффективное, по «критериям Капицы», создание. К примеру, урожайность арахиса составляет в наилучшем случае 50 ц/га. Даже при 3-х урожаях в год выход орехов чуть ли превзойдет 2 кг/год с 1 кв. м. Из этого количества орехов получится в наилучшем случае 1 кг масла: выход энергии выходит чуток больше 1 Вт с 1 кв. м – другими словами на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с такого же 1 кв. м. При всем этом мы не учли того, что получение таких урожаев просит насыщенного внедрения энергоемких удобрений, издержек энергии на обработку земли и полив. Чтоб покрыть нынешние потребности населения земли, пришлось бы стопроцентно засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, несложно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла.

Смотрите также:

• Солнечная энергия Солнечную энергию использовали для подогрева домов ещё в Старой Греции …
• Термоизоляция вашего дома Рост тарифов на теплоснабжение жилья принуждает с особой кропотливо …
• Энергия биомассы Биомасса представляет собой особенный класс энергоресурсов, включающий в …