Энергия. Почему она так необходима?

Маленький Майк родился в августе 2005 года. Машина, которая привезла его маму рожать, работала на бензине. Электростанция, дающая в роддом свет - на угле. Центральное отопление, обогревающее комнату, где Майк сделал первый вдох,- на природном газе. Если бы один из этих источников энергии по какой-то причине прервался, жизнь маленького Майка оказалась бы в опасности.

Само существование современной цивилизации, в которой родился Майк, зависит от различных источников энергии. Каждый день мы, так или иначе пользуемся разными видами ископаемого топлива: ездим на машине, готовим еду, отапливаем или освещаем свой дом. Институт мировых ресурсов сообщает, что «мировое энергопотребление на 90% удовлетворяется за счет ископаемого топлива». В отчете, опубликованном этим институтом в 2000 году, говорится: «Больше всего энергии вырабатывается из нефти- 40% далее следует уголь- 26%, и природный газ- 24%»

Журналист Джеремая Кридон в статье «Когда кончится нефть» пишет: «Не все знают, что от нефти зависят продовольственные запасы всего мира. Нефть и природный газ играют огромную роль в сельском хозяйстве, начиная с производства удобрений и кончая перевозкой урожая». Но надолго ли хватит этих источников энергии, от которых зависит современное общество? И есть ли другие, более экономичные источники энергии?

Зачем нужны новые источники энергии?

«Если вы думаете, что сейчас нефти не хватает, подождите лет 20- вот тогда начнется полный кошмар»- Джереми Рифкин, Фонд изучения экономических тенденций (Вашингтон, август 2003 года)

Лет через 20 – когда Майк станет взрослым и сможет водить машину - мировое энергопотребление, согласно выходящему в США «Международному энергетическому обозрению» за 2003 год (IЕО 2003), «вырастет на 58 %». В журнале «Нью сайентист» о предстоящем буме говорится как о «самом стремительном росте энергопотребления в истории». Смогут ли традиционные энергоносители удовлетворить такой спрос? Рассмотрим некоторые тревожные факторы.

Уголь

Из всех ископаемых видов топлива угля осталось больше всего, и его должно хватить на 1000 лет. Электростанции, работающие на угле, производят 40% электроэнергии в мире. Крупнейший экспортер угля – Австралия, на нее приходится почти треть мирового рынка угля.

И все же в недавнем пресс-релизе института «Уорлдуоч» говорится: «Уголь- это самое насыщенное углеродом топливо, которое выделяет углекислого газа на 29% больше, чем нефть, и на 80% больше, чем природный газ. На его долю приходится 43% ежегодных выбросов углерода в атмосферу - примерно 2,7 миллиарда тонн». Помимо ущерба окружающей среде, сжигание угля отражается на здоровье людей. В одном из недавних докладов ООН «Глобальное экономическое обозрение» сообщается: «В 11 крупных городах Китая дым и мельчайшие частицы, выделяющиеся при сгорании угля, служит причиной более 50 000 преждевременных смертей и 400 000 новых случаев заболевания хроническим бронхитом»

Нефть

Ежедневно в мире расходуется 75 миллионов баррилей нефти. Из мировых запасов нефти, объем которых оценивают в 2 триллиона баррелей, около 900 миллиардов уже

2.

использовано. При нынешнем уровне нефтедобычи запасов нефти еще должно хватить на 40 лет.

Однако геологи Колин Кэмпбелл и Жан Лаэррер в 1998 году высказали прогноз: «Уже в ближайшие 10 лет добыча нефти не сможет угнаться за спросом на нее». Эти специалисты-нефтяники предупреждают: «Многие думают, что если нефть бьет фонтаном из скважин сегодня, то и последнее ведро нефти добыть из-под земли будет так же легко. Но практика показывает: идет ли речь об одной скважине, или целой стране, нефтедобыча всегда растет до максимума и потом, когда примерно половина нефти выкачана, начинает уменьшаться, постепенно падая до ноля. С экономической точки зрения важно знать не то, когда вся нефть иссякнет, а когда добыча нефти начнет сокращаться».

Когда начнется ожидаемое падение нефтедобычи? Геолог-нефтяник Джозеф Рива говорит: «Планируемое увеличение нефтедобычи… в два раза меньше того, что нужно, чтобы удовлетворить тот спрос на нефть, который по прогнозам Международного энергетического агентства (IEA) будет в 2010 году». Журнал «Нью саентист» предупреждает: «Когда нефтедобыча снижается, а спрос на нефть растет, цены на нее резко поднимаются или стают неустойчивыми, что может прив5ести к экономическому хаосу, проблемам с транспортировкой продуктов и других запасов и даже к войне за нефть».

В то время как одни специалисты считают проблемой снижение нефтедобычи, другие - само использование нефти. В «Утне ритер» Джеремая Кридон говорит: «Дефицит нефти - это не самое худшее. Сжигая топливо и получая тепло, мы производим углекислый газ, из-за которого температура повышается на всей планете, но экономические проблемы по-прежнему решаются отдельно от экологических». Например, Австралийская радиовещательная комиссия обращает внимание на последствие использования нефти в одной стране: «В Великобритании 26 миллионов транспортных средств. Они выделяют треть всего углекислого газа в стране, содействуя глобальному потеплению, и одну треть всех вредных выбросов в атмосферу, от которых ежегодно умирает примерно 10 000 человек».

Природный газ

В следующие 20 лет «во всем мире все большую роль как источника энергии будет играть природный газ», говорится в отчете «IEO 2003». Природный газ- это самый чистый вид ископаемого топлива и, по предварительным оценкам, есть еще большие запасы газа.

Но, по мнению ассоциации газопромышленников (Вашингтон), «на самом деле никто не знает, насколько велики запасы природного газа, все оценки его количества основаны на предположениях…Поэтому оценить реальнее объемы газа достаточно трудно».

Основной компонент природного газа - метан, который значительно усиливает парниковый эффект. «Метан задерживает тепло в 21 раз больше углекислого газа»,- заявляет упомянутая выше Ассоциация. Но, не смотря на это, масштабное исследование, проведенное в США Управлением по охране окружающей среды и Институтом исследования газа показало, что «при переходе на природный газ будет выделятся больше метана, но зато значительно снизится количество других выбросов».

Атомная энергия

«В мире существует примерно 430 ядерных реакторов, которые вырабатывают 16% всей электроэнергии»,- сообщается в «Острэлиан джиогрэфик». В докладе «IEO 2003» говорится, что помимо существующих реакторов, «в феврале 2003 года 17 из 35 строящихся во всем мире реакторов приходилось на развивающиеся страны Азии».

Атомная энергетика завоевывает все большую популярность, даже, несмотря на возможность повторения аварии, произошедшей в 1986 году в Чернобыле. В «Нью

3.

сайентист» сообщается, что «неполадки и повреждения стали серьезной проблемой для атомных реакторов в Америке» и что в марте 2002 года на реакторе Дэйвис-Бесси в Огайо «чуть было не произошла авария».

Какие есть новые разработки в энергетике?

Вакуумная картина мира разрешает принципиально переосмыслить подходы и методы получения энергий, которые сложились, и выйти на совсем новые технологии в области энергетики.

На основе теории Вакуума авторами разработана новая энергетическая концепция - концепцию Вакуумной энергетики. Отличием от традиционных подходов есть использования вакуумных эффектов с целью получения высоких уровней энергии, так и проблемы экологической чистоты самого процесса получения энергии.

Исследования показали, что наиэффективнее проходит возбуждение Вакуума в полевых образованиях, которые имеют цилиндрическую, коническую формы, а наиболее благоприятной средой есть жидкость.

Вещество, которое используется как среда возбуждения выполняет двойную функцию. С одного стороны она есть средой для выбора энергии, с второй стороны она создает условия для реализации процесса возбуждения.

Вакуумные эффекты открывают путь к новой энергетике иd разрешают сделать шаг за рамки традиционных подходов к способам получения энергии.

Японские учении изобрели устройство для получения тепловой энергии в водной среде, которая названа "Лазером голубой воды".

В устройстве использовано явление холодного ядерного синтеза. В водной среде создается акустическое поле и осуществляется концентрация ультрафиолетового света сферической линзой.

Устройство планируется использовать как компактный генератор энергии для нагревания естественной воды до 50?С, Именно к такой температуре сохраняются фокусуючи свойства водной сферической линзы, но для ультрафиолетового света.

При этом сохраняется высокая плотность энергии, достаточная для реализации безнейтронной реакции синтеза. В разработанном нами способе е возможность делать выбор, как тепловой энергии так и електрики.

Энергетика будущего не будет грунтоваться ни на энергетических гигантах, которые используют химическое или ядерное горючее, ни на дорого стоимостных системах транспортирования энергии. Компактные генераторы энергии, основанные на реализации вакуумных эффектов, расположенных в местах использования энергии, будут составлять основу энергетики третьего тысячелетия.

Это будет вакуумная энергетика, которая будет использовать достижения электроники для получения высоких уровней экологически чистой энергии.

Ветер

Человечество уже давно использует силу ветра в мореплавании, для роботы мельниц и для перекачивания воды. В последние годы, однако, интерес к ветру снова возрождается. Изготовленные по новейшим технологиям ветроенергетические установки вырабатывают электричество для 35 миллионов человек. Ветер- это совершенно чистый, возобновляемый источник энергии. В Дании, например, уже 20% электричества вырабатывается силой ветра. Все большее распространение ветроэнергетика получает в Германии, Испании, а также Индии, которая претендует на пятое место в мире по использованию силы ветра. В США сейчас вырабатывается электричество 13 000 ветроустановок. А некоторые специалисты

4.

считают, что если использовать все подходящие территории в США, то энергия ветра могла бы обеспечить 20% потребностей страны в электричестве.

Солнце

Сейчас выпускают фотоэлементы, которые преобразуют энергию солнечного света в электричество. Во всем мире суммарная мощность гелиоустановок составляет около 500 мегаватт, и потребность в фотоэлементах ежегодно увеличивается на 30%. Однако фотоэлектрические преобразователи пока еще не на столько эффективны, как хотелось бы, и вырабатываемое ими электричество дороже, чем получаемое при сжигании ископаемого топлива. Кроме того, при производстве фотоэлементов используются такие ядовитые вещества, как сульфид кадмия и арсенид галлия. Так как они сохраняются в природе столетиями, «Биосайенс» отмечает, что «переработка и утилизация отработавших фотоэлементов может стать большой проблемой».

Геотермальная энергия

Если к ядру нашей планеты, температуру которой оценивают в 4 000 градусов по Цельсию, сквозь земную кору прокопать туннель, температура в нем будет увеличиваться в среднем на 30 градусов на каждый километр. Для людей, которые живут радом с термальными источниками или вулканическими разломами, подземное тепло более доступно. В 58 странах мира исходящая из глубин земной коры горячая вода или пар используются, чтобы отапливать дома или вырабатывать электричество. Исландия примерно половину вырабатываемой энергии получает от геотермальных источников. В других странах, например в Австралии, обсуждается возможность извлекать энергию из раскаленных каменных пород, находящихся на глубине нескольких километров под землей. «Острэлиан джиогрэфик» сообщает: «Некоторые ученые предлагают закачивать под землю воду, и обратно она будет выходить горячей и уже под большим давлением, вращая турбины электрогенераторов. Это позволит получать электричество десятилетиями и даже веками».

Вода

Уже сейчас 6% электроэнергии всего мира вырабатывается гидроэлектростанциями. Согласно «Международному энергетическому обозрению» за 2003 год, в течении следующих двух десятилетий «развитие возобновляемых источников энергии будет происходить в основном за счет строительства крупных гидроэлектростанций в развивающихся странах, особенно в Азии. Однако «Биосайенс» предупреждает: «Водохранилища часто затапливают ценные плодородные земли. Кроме того, плотины значительно влияют на существующие экосистемы - на растения, животных и микроорганизмы».

Водород

Водород- это бесцветный, не имеющий запаха горючий газ, самый распространенный элемент во Вселенной. На земле водород входит в состав растительных и животных тканей, ископаемого топлива и воды. Он сгорает без выделения вредных веществ и более эффективно, чем ископаемое топливо.

В журнале «Сайенс ньюс онлайн» говорится, что «пропуская через воду электричество, ее разлагают на водород и кислород». Хотя таким способом можно добывать водород в больших количествах, в журнале отмечается, что «этот простой метод пока не экономичен».

5.

В мире вырабатывается примерно 45 миллионов тонн водорода, в основном для производства удобрений и чистящихся средств. Но этот водород производят с применением ископаемого топлива, а при этом выделяется ядовитый угарный газ и углекислый газ, способствующие глобальному потеплению.

И все же многие считают водород одним из самых перспективных и многообещающих альтернативных источников энергии и полагают, что в будущем он сможет удовлетворить энергетические потребности человечества. Подобный оптимизм основан на значительных достижениях в разработке так называемого топливного элемента.

Топливный элемент

Каждая тысяча автомобилей сегодня выбрасывает в атмосферу более 3 тонны оксиду вуглецю и сотни других вредных веществ. Поэтому одно из главных задач ученых и инженеров было изобретение «чистого двигателя».

«Топливный элемент- это устройство, которое вырабатывает электричество из водорода, но не путем сжигания, а путем соединения его с кислородом в ходе управляемой химической реакции. При использовании чистого водорода, в отличии от обогащенного водородом ископаемого топлива, выделяется только тепло и вода.

В 1839 году Уильям Гров, английский судья и физик, сконструировал первый топливный элемент. Однако производить такие устройства было дорого, к тому же топливо и необходимые элементы было трудно достать. На какое-то время эта технология была забыта, пока в середине ХХ века не стали разрабатывать топливные элементы для обеспечения энергией американских космических кораблей. Сейчас такие устройства применяются как в космонавтике, так и для более земных задач.

Сегодня разрабатываются топливные элементы, которые могли бы заменить двигатель внутреннего сгорания на автомобилях, обеспечивать электроэнергией жилые и производственные здания, а также питать небольшие электрические устройства, например сотовые телефоны или компьютеры.

Польза для окружающей среды от применения более экологических источников энергии очевидна. Однако стоимость их слишком высока. В докладе «IEO 2003» говорится: «Предстоящий рост энергопотребления будет, скорее всего, будет удовлетворятся за счет ископаемых видов энергии (Нефти, угля, природного газа), потому что цены на них останутся относительно низкими, а вырабатывать энергию из других видов топлива может быть не выгодно».

И все же самым дешевым и самым чистым источником энергии является солнце. Практически вся энергия на земле происходит от солнца. Уголь, нефть, по мнению ученых, не что иное, как разложившиеся остатки деревьев и др. растений, выросших благодаря энергии солнца.

Использованная литература:

«Книга для чтения с физики. Тепловые явления»

Журнал «Пробудитесь» 8.03.05.г. «Доступна ли нам более чистая энергия?»

3. Л.Л. Пасечкин. А.С. Попович “Энергетика: реальность и перспективы”

. Киев 1986г.