Проблемы развития атомной энергетики
воду и почву, а
значит и в организм человека.
4. Не стоит забывать, что атомное горючее может быть с одинаковой
эффективностью использовано и в АЭС, и в атомной бомбе. Совет безопасности
ООН не зря пресекает попытки развивающихся тоталитарных государств ввозить
атомное горючее якобы для развития атомной энергетики. Одно это закрывает
атомной энергетике дорогу в будущее в качестве доминирующей части мирового
энергобаланса.
С другой стороны без атомных электростанций не обойтись.
Как оказалось, атомная энергетика имеет и немаловажные достоинства.
Американские специалисты подсчитали, что если к началу 90-х годов в СССР
все атомные электростанции заменили бы на угольные той же мощности, то
загрязнение воздуха стало бы настолько велико, что это привело бы к 50-
кратному увеличению преждевременных смертей в XXI в. в сравнении с самыми
пессимистическими прогнозами последствий чернобыльской катастрофы [9, стр.
130-135; 7, стр 65-80].
Глава 3. Альтернативные виды энергии. Теория и реальность
Итак, отбросив в сторону тепловую энергетику, от которой необходимо
полностью отказаться, и атомную энергетику, небольшую долю которой
(особенно на первое время) все же придется оставить в мировом
энергобалансе, обратимся теперь к альтернативной энергетике, основанной на
использовании возобновляемых источников энергии. К ним относятся уже
существующие источники энергии, использующие энергию Солнца, ветра,
приливов и отливов, морских волн, внутреннее тепло планеты. Рассмотрим
теперь подробнее каждый из них и выясним, возможно ли, и насколько
эффективно их применение.
3.1. Солнечная энергия
Ведущим экологически чистым источником энергии является Солнце. В
настоящее время используется лишь ничтожная часть солнечной энергии из-за
того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительно низкий
коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве. Однако не
следует сразу отказывать от практически неистощимого источника чистой
энергии: по утверждениям специалистов, гелиоэнергетика могла бы одна
покрыть все мыслимые потребности человечества в энергии на тысячи лет
вперед. Возможно также повысить КПД гелиоустановок в несколько раз, а
разместив их на крышах домов и рядом с ними, мы обеспечим обогрев жилья,
подогрев воды и работу бытовых электроприборов даже в умеренных широтах, не
говоря уже о тропиках. Для нужд промышленности, требующих больших затрат
энергии, можно использовать километровые пустыри и пустыни, сплошь
уставленные мощными гелиоустановками. Но перед гелиоэнергетикой встает
множество трудностей с сооружением, размещением и эксплуатацией
гелиоэнергоустановок на тысячах квадратных километров земной поверхности.
Поэтому общий удельный вес гелиоэнергетики был и останется довольно
скромным, по крайней мере, в обозримом будущем.
3.2. Энергия ветра
Потенциал энергии ветра подсчитан более менее точно: по оценке
Всемирной метеорологической организации ее запасы в мире составляют 170
трлн кВт·ч в год. Ветроэнергоустановки разработаны и опробованы настолько
основательно, что вполне прозаической выглядит картина и сегодняшнего
небольшого ветряка, снабжающего дом энергией вместе с фермой, и завтрашних
тысяч гигантских сотнеметровых башен с десятиметровыми лопастями,
выстроенных цепью там, где постоянно дуют сильные ветры, вносящих тоже свой
немаловажный “процент” в мировой энергобаланс.
У энергии ветра есть несколько существенных недостатков, которые
затрудняют ее использование, но отнюдь не умаляют ее главного преимущества
- экологической чистоты. Она сильно рассеяна в пространстве, поэтому
необходимы ветроэнергоустановки, способные постоянно работать с высоким
КПД. Ветер очень непредсказуем - часто меняет направление, вдруг затихает
даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигает такой силы,
что ломает ветряки. Ветроэнергостанции не безвредны: они мешают полетам
птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями. Но,
как мы увидим дальше эти недостатки можно уменьшить, а то и вовсе свести на
нет.
В настоящее время разработаны ветроэнергоустановки, способные
эффективно работать при самом слабом ветре. Шаг лопасти винта автоматически
регулируется таким образом, чтобы постоянно обеспечивалось максимально
возможное использование энергии ветра, а при слишком большой скорости ветра
лопасть столь же автоматически переводится во флюгерное положение, так что
авария исключается.
Разработаны и действуют так называемые циклонные электростанции
мощностью до ста тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь в
специальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным
потоком, создает искусственный “циклон”, который вращает турбину. Такие
установки намного эффективнее и солнечных батарей и обычных ветряков.
Чтобы компенсировать изменчивость ветра, сооружают огромные “ветряные
фермы”. Ветряки при этом стоят рядами на обширном пространстве, потому что
их нельзя ставить слишком тесно - иначе они будут загораживать друг друга.
Такие “фермы” есть в США, во Франции, в Англии, но они занимают много
места; в Дании “ветряную ферму” разместили на прибрежном мелководье
Северного моря, где она никому не мешает, и ветер устойчивее, чем на суше.
Положительный пример по использованию энергии ветра показали Нидерланды
и Швеция, которая приняла решение на протяжении 90-х годов построить и
разместить в наиболее удобных местах 54 тысячи высокоэффективных
энергоустановок. В мире сейчас работает более 30 тысяч ветроустановок
разной мощности. Германия получает от ветра 10% своей электроэнергии, а
всей Западной Европе ветер дает 2500 МВт электроэнергии.
3.3. Гидроэнергия
Гидроэнергостанции – еще один из источников энергии, претендующих на
экологическую чистоту. В начале XX века крупные и горные реки мира
привлекли к себе внимание, а концу столетия большинство из них было
перегорожено каскадами плотин, дающими баснословно дешевую энергию. Однако
это привело к огромному ущербу для сельского хозяйства и природы вообще:
земли выше плотин подтоплялись, ниже – падал уровень грунтовых вод,
терялись огромные пространства земли, уходившие на дно гигантских
водохранилищ, прерывалось естественное течение рек, загнивала вода в
водохранилищах, падали рыбные запасы и т.п. На горных реках все эти минусы
сводились к минимуму, зато добавлялся еще один: в случае землетрясения,
способного разрушить плотину, катастрофа могла привести к тысячам
человеческих жертв. Поэтому современные крупные ГЭС не являются
действительно экологически чистыми. Минусы ГЭС породили идею “мини-ГЭС”,
которые могут располагаться на небольших реках или даже ручьях, их
электрогенераторы будут работать при небольших перепадах воды или движимые
лишь силой течения. Эти же мини-ГЭС могут быть установлены и на крупных
реках с относительно быстрым течением.
Детально разработаны центробежные и пропеллерные энергоблоки рукавных
переносных гидроэлектростанций мощностью от 0.18 до 30 киловатт. При
поточном производстве унифицированного гидротурбинного оборудования “мини-
ГЭС” способны конкурировать с “макси” по себестоимости киловатт-часа.
Несомненным плюсом является также возможность их установки даже в самых
труднодоступных уголках страны: все оборудование можно перевезти на одной
вьючной лошади, а установка или демонтаж занимает всего несколько часов.
Еще одной очень перспективной разработкой, не получившей пока широкого
применения, является недавно созданная геликоидная турбина Горлова (по
имени ее создателя). Ее особенность заключается в том, что она не нуждается
в сильном напоре и эффективно работает, используя кинетическую энергию
водяного потока - реки, океанского течения или морского прилива. Это
изобретение изменило привычное представление о гидроэнергостанции, мощность
которой ранее зависила только от силы напора воды, то есть от высоты
плотины ГЭС.
3.4. Энергия приливов и отливов
Несоизмеримо более мощным источником водных потоков являются приливы и
отливы. Подсчитано, что потенциально приливы и отливы могут дать
человечеству примерно 70 млн миллиардов киловатт-часов в год. Для
сравнения: это примерно столько же энергии, сколько может дать
использование в энергетических целях разведанных запасов каменного и бурого
угля, вместе взятых; вся экономика США 1977 г. базировалась на производстве
200 млрд киловатт-часов, вся экономика СССР того же года – на 1150 млрд,
хрущевский “коммунизм” к 1980 г. должен был быть построен на 3000 млрд
киловатт-часов. Образно говоря, одни только приливы могли бы обеспечить
процветание на Земле тридцати тысяч современных “Америк” при максимально
эффективном использовании приливов и отливов, но до этого пока далеко.
Проекты приливных гидроэлектростанций детально разработаны в инженерном
отношении, экспериментально опробованы в нескольких странах, в том числе и
на Кольском полуострове. Продумана даже стратегия оптимальной эксплуатации
приливной электростанции (ПЭС): накапливать воду в водохранилище за
плотиной во время приливов и расходовать ее на производство электроэнергии,
когда наступает “пик потребления” в един
| | скачать работу |
Проблемы развития атомной энергетики |