.

Альтернативні технології енергетики, їхні переваги й недоліки (реферат)

Язык: украинский
Формат: реферат
Тип документа: Word Doc
6 12848
Скачать документ

Реферат на тему:

Альтернативні технології енергетики, їхні переваги й недоліки

Нині природних екологічно чистих джерел енергії відомо вже чимало. Але
використовують їх зовсім недостатньо. Основна проблема — це низька
якість (концентрованість) усіх відомих на сьогодні альтернативних видів
енергії, і, відповідно, низька економічна ефективність їхньої конверсії
у висококонцентровану форму.

Аналізуючи різні альтернативні джерела енергії, слід пам’ятати, що в
усіх без винятку випадках важливо підібрати до кожного промислового
об’єкта найбільш раціональне за концентрацією енергії джерело,
пам’ятаючи, що чим більше концентровано енергію, тим вона дорожча.
Розглянемо еколого-економічні аспекти альтернативних джерел енергії, які
сьогодні вже застосовують.

Вітрові електростанції (ВЕС)

Проблема конверсії енергії вітру не нова, але не така проста, як може
гадати не фахівець. Передовсім виникає питання якості (концентрованості)
вітрової енергії, її ресурсу. Установлено, що на території в 1 млн km2
енергетичні ресурси вітру становлять близько 0,5 TW. Але з огляду саме
на низьку концентрацію (якість), можливість використання вітру для
конверсії в електричну енергію за сучасного стану техніки є незначною.

Оцінити потужність (отже, і енергетичну якість) реального вітрового
потоку перерізом 1 m2 і швидкістю в 10 m/s (швидкість бігу чемпіона
світу на 100 m) кожен зможе за формулою кінетичної енергії mv2/2
(відповідь: 0,645 kW). Отже, на кожний kW потужності вітрового двигуна
треба мати контактну поверхню лопаті (за вітру 10 m/s) близько 1,5 m2.
За потужністю такий вітровий потік еквівалентний тепловому потоку, який
виділяється за спалювання кожної секунди лише 0,1 грама вугілля, а за ?
= 0,3 ТЕС — 0,3 g.

На початку минулого десятиріччя в СРСР експлуатувалось кількасот
вітрових електрогенеруючих установок (ВЕУ). Одна установка типу АВЕУ-6
(автоматична вітрова електрична установка) потужністю у 6 kW була
спроможна за добу викачати зі свердловини глибиною понад 50 m до 20 m3
води або освітлити й обігріти невеликий будинок. Але, щоб одержувати
електроенергії від ВЕС стільки, скільки її виробляє лише один потужний
електроблок сучасної ТЕС чи АЕС в 1200 MW (а на кожній станції їх
кілька), потрібно було б змонтувати 200 000 таких ВЕУ!

І все ж за останні 10 років, у зв’язку із загостренням екологічних
проблем, вітровим турбоелектрогенераторам стали приділяти значно більше
уваги. Щоправда, потужність сучасних великих вітрових
турбоелектрогенераторів, значно більша і становить 50…100 і більше kW

Такі установки досить широко застосовують, наприклад, у Данії, де
існують сприятливі кліматичні умови з постійними вітрами оптимальної
швидкості від 14 до 24 m/s.

На початку ХХІ ст. ВЕС будуть спроможні покривати до 10—15% регіональних
потреб деяких розвинених держав у електроенергії. Так, наприклад, у США
(Каліфорнія) в енергосистемі «Pacific Gas and Electric» уже працює понад
десяток великих ВЕС, загальна потужність яких становить близько 1000 МW
і планується дальше її збільшення. Слід зазначити, що такі ВЕС можуть
ефективно працювати лише за певних кліматичних умов. Наприклад, одну
систему ВЕС згаданої вище компанії США розміщено в 50 km від
Сан-Франциско на перевалі Алтамонт-Пасс, де стабільні вітрові потоки
забезпечують ефективну роботу 900 установок з потужністю 100 kW кожна.
Усе ж навіть ця сучасна ВЕС за потенційним ресурсом енергії еквівалентна
лише 10% одного блока сучасної АЕС.

Більш потужну (1000 МW) ВЕС у 80-х роках планувалося будувати в СРСР в
акваторії Фінської затоки на площі в 40 km2, де середня річна швидкість
вітру близька до оптимальної (див. графік на рис. 56). За проектом ВЕУ
потужністю у 2,5—5 МW мали бути гігантських розмірів: башта до 100 m, а
діаметр вітрового колеса особливої конструкції — 80 m. Наскільки
реалізація такого проекту виявилась би економічно і екологічно
виправданою, сьогодні сказати важко. Всяка гігантоманія породжує
негативні наслідки. Але навіть менш потужні сучасні ВЕС мають значні
екологічні вади: значний шумовий ефект (до 50 децибел на відстані понад
1 km), великі площі відчуження земель, погіршання рекреаційних
властивостей природного ландшафту, перешкоди міграції птахів,
телетрансляціям і радіозв’язку. Реальну небезпеку для всієї ВЕС може
спричинити руйнування лише одного вітрового колеса потужної ВЕУ: його
уламки можуть розлетітись на сотні метрів, руйнуючи інші ВЕУ.

Безумовно, широке застосування ВЕУ значною мірою спроможне вирішити
сучасні економічні проблеми постачання електроенергії окремим
господарським регіонам, переважно у сільській і віддаленій від
електромереж місцевості, але навіть за межами першого десятиріччя
ХХІ ст. частка ВЕС у загальному світовому балансі енергопостачання не
перевищуватиме кількох відсотків.

Сонячні електростанції

Сонячна енергія — це першоджерело рушійної сили не тільки живих
організмів планети, а й технологічних систем. Людина вже давно
використовує, і мабуть недалекі ті часи, коли повністю використає,
накопичені нашою планетою запаси сонячної енергії у формі внутрішньої
енергії міжатомного зв’язку вугілля, нафти й газу.

Сьогодні людство намагається збільшити використання енергії Сонця,
безпосередньо перетворюючи його радіацію на електричну. Ця ідея не нова
і дуже приваблива. Як свідчить легенда, ще у 215 р. до н. е. Архімед
уперше сконцентрував сонячні промені з допомогою дзеркала, щоб спалити
римський флот. Проте низька якість (концентрація) сонячної енергії
ставить під сумнів реальність цього дотепного задуму. Потужність
сонячного випромінювання, яке досягає поверхні нашої планети, не
перевищує 1 kW на 1 m2.

Існують два напрями конверсії сонячної енергії в технологічну —
термічний і фотоелектричний. Принцип термічної конверсії бере за основу
давню ідею Архімеда — концентрацію сонячних променів відбиванням їх з
великої поверхні дзеркал на малу робочу поверхню. Експериментальна СЕС,
збудована й випробувана у 80-ті роки в Криму, включала 1600 так званих
геліостатів, кожний із яких складався із 45 дзеркал загальною площею в
25 m2. Отже, сумарна площа дзеркал становила 1600 * 25 = 40 000 m2. Уся
система за допомогою автоматики наводиться на Сонце й відбиває його
проміння на порівняно невелику площу панелі парогенератора. Пара (250?С
і 4 MРa) спрямовується в парову турбіну, змонтовану в блоці з
електрогенератором. Потужність такої СЕС — 5 МW, що дорівнює 0,5% одного
блока АЕС. Із наведених даних неважко обчислити конкретний коефіцієнт
конверсії сонячної енергії в електричну. На жаль, навіть за такої
громіздкої конструкції він не перевищує 10%. До того ж і собівартість
електроенергії в десятки разів вища, ніж на ТЕС.

Фотоелектричний спосіб конверсії базується на властивості деяких
хімічних елементів безпосередньо перетворювати променисту енергію сонця
на електричну.

З 1989 р. в США на півдні Каліфорнії успішно працює промислова СЕС
потужністю 200 МW. Така СЕС може забезпечити потреби в електроенергії
250-тисячного міста, хоча з економічного погляду вона не може
конкурувати з ТЕС чи АЕС.

У майбутньому планується широко впроваджувати СЕС як пікові
електростанції комплексно з тепловими і атомними електростанціями, що
уможливить економію органічного та ядерного палива.

Нині під егідою Міжнародного енергетичного агентства геліоенергетика
поступово впроваджується в багатьох країнах світу, але основним
стримуючим фактором залишається висока ціна будівництва й висока
собівартість енергії. За даними американських служб Міністерства
енергетики США капіталовкладення на 1 kW потужності СЕС в 10—15 разів
перевищують капіталовкладення для ТЕС і АЕС. Утім успіхи в розробці
нових фотоелектричних матеріалів і вдосконалення технологічного
устаткування безумовно в майбутньому значно збільшать економічну
ефективність СЕС.

Проте чи вирішаться екологічні питання забезпечення економіки
електроенергією навіть тоді, коли конверсія сонячної енергії в
технічному й економічному плані не становитиме проблем?

Теплова потужність Q засвоєної поверхнею Землі сонячної енергії
зумовлюється співвідношенням:

Q = q(1 – ?),

де q — концентрованість (щільність) сонячного потоку, що опромінює Землю
(~1 kW/m2); ? — альбедо поверхні Землі.

Припустивши, що пересічне значення альбедо, наприклад, у пустелях
Середньої Азії, становить 0,35, а середньоденний потік q — 0,5 kW/m2,
отримаємо Q — близький до 0,3 kW/m2. Якщо взяти коефіцієнт конверсії
сонячної енергії в електричну 10% (що значно більше за реальний) і
розмістити сонячні панелі (кожна площею 1 m2) в одну лінію вздовж
екватора навколо Землі, то (за умови, що половину з них постійно буде
освітлено Сонцем) потужність такої СЕС буде значно менша, ніж одного
блока АЕС чи ТЕС в 1000 МW. Розрахунок простий (виходячи з наведених
вище даних для сонячного потоку): довжина півекватора 22 млн m,
потужність 1 m2 сонячної батареї 0,3 kW · 0,1 = 0,03 kW.

Потужність такої СЕС становитиме 0,03 kW · 22 · 106 = 66 · 107 kW =

= 660 MW.

Аналогічні розрахунки показують, що для задоволення тільки 50% потреб в
електроенергії таких країн, як Франція чи Україна, за рахунок СЕС
сучасного технічного рівня необхідно вилучити значну частину енергії
сонячних променів з території в десятки тисяч квадратних кілометрів, що
змінить прогрівання грунту й повітря і призведе до так званого
«теплового забруднення» біосфери. Важко передбачити наслідки зміни
клімату, вплив цих змін на флору і фауну таких регіонів.

Використання сонячної енергії в майбутньому, можливо, буде зв’язане з
програмами освоєння космосу. Потужність потоку сонячної енергії поза
межами атмосфери майже в 1,5 раза більша, ніж на поверхні Землі. Існує
ідея розмістити на орбіті великі геосинхронні до обертання Землі панелі
сонячних батарей і транспортувати енергію пучком надвисокочастотного
випромінювання до приймачів на Землю, де вона буде конвертована в
електроенергію.

Як бачимо, найближча перспектива широкомасштабної заміни традиційних
джерел промислової електроенергетики сонячною не тільки є технічно та
економічно неможливою, а й екологічно небезпечною. Але сонячні
енергоустановки, як і вітрові, безумовно будуть ефективними для
енергозабезпечення (теплом і електрикою) невеликих ізольованих центрів,
наукових станцій і окремих господарських об’єктів, куди постачання
енергії або утруднене, або надто дороге. Безпосереднє використання
низькоконцентрованої сонячної енергії економічно виправдане в побуті і в
сільському господарстві (сушарки для сільськогосподарської продукції,
підігрів води і приміщень). У США ще з 80-х років успішно працюють
тисячі таких геліоустановок невеликої потужності, розміщені як у
віддалених і важкодоступних регіонах країни, так і в урбанізованих
регіонах на дахах будинків.

Біохімічні джерела енергетики

Людина, мабуть, уперше використала енергію біомаси, коли почала
користуватись вогнем. І сьогодні в деяких країнах біомаса (дрова і
деревне вугілля) широко використовується населенням, особливо в країнах
Африки й Азії, досягаючи в загальному енергетичному балансі 80%. Це
суттєво шкодить навколишньому середовищу: знищуються ліси, збільшується
ерозія грунту, висихають водоймища. До того ж коефіцієнт конверсії
горіння дров у примітивних вогнищах занадто низький, а корисні елементи
біомаси (N, P) не використовуються. У зв’язку з тим, що місця вирубки
енергетичної деревини з часом усе більше віддаляються від споживачів,
деревину на місцях заготівлі обпалюють до деревного вугілля. Останнє має
більш високий показник питомої теплоти згоряння (близький до умовного
палива — 30 MJkg–1), і його зручніше транспортувати. При цьому
втрачається майже половина первинної енергії біомаси (дров) і зростають
площі вирубки лісів на одиницю корисної енергії. Але все це не закреслює
ідею використання біомаси як альтернативного енергетичного джерела і в
розвинутих промислових країнах.

Річ у тім, що ресурси біомаси у вигляді відходів лісового й
сільськогосподарського виробництва дуже значні й щорічно відновлюються.
Навіть в Україні вони еквівалентні 30 млн t вугілля.

Існують два основні способи конверсії біомаси в горючий газ:
термохімічний і біохімічний. За першим з них біомасу (деревину чи
відходи сільгоспвиробництва) піролізують (нагрівають без доступу
повітря) у реакторі за 400…500°С. За методом біохімічної конверсії
біомаса піддається бродінню з утворенням горючого газу (70% СН4 і 30%
СО2), питома теплота згоряння якого є досить високою. При цьому на кожну
тонну газу одночасно виробляється до 1,5…1,8 тонн високоякісних
органічних добрив. Особливо ефективним є цей процес у разі біохімічної
переробки відходів тваринницьких ферм. Сьогодні в Китаї діють мільйони
біогазових установок, кожна середньою потужністю 14 000 m3 газу на рік.
Для їх обслуговування в країні підготовлено близько 100 тис.
спеціалістів. Приклад Китаю наслідує Індія та інші країни. Для невеликої
біогазової установки (3 m3 за день) достатньо відходів від 3—5 корів за
добу. Залишки біомаси після газифікації багаті на азот, калій і фосфор,
що забезпечує їх ефективне використання як добрив для щорічної підкормки
близько 1,5 гектара земельних угідь.

Використання біомаси (деревини чи навіть якоїсь спеціально вирощуваної
культури) може бути економічно доцільним, передовсім у країнах, які не
мають власних енергоресурсів (нафти, газу, вугілля), а імпорт їх коштує
занадто дорого. Класичним прикладом такої країни є Бразилія, де
використання спирту (етанолу), отриманого з цукрової тростини і сорго,
сягнуло кількох мільярдів літрів щороку. Оскільки питома теплота
згоряння спирту саме і є показником умовного палива (29,3 MJkg–1), то
енергетично щорічний об’єм видобутого спирту еквівалентний 3 млрд літрів
бензину. Легше уявити таку кількість бензину в залізничних цистернах —
понад 50 тисяч! У Бразилії етанол використовують як добавку (до 20%) до
бензину без перебудови автомобільного двигуна, але спеціальні двигуни
можуть працювати тільки на чистому спирті. Окрім Бразилії етанол для
енергетичних цілей у промислових об’ємах виробляють Австралія (з
маніоки), Нова Зеландія (з цукрових буряків) та інші. Навіть сполучені
Штати Америки час від часу використовують понад 350 млн декалітрів
етанолу (переважно з кукурудзи) як моторне пальне. Найчастіше це
трапляється в роки сприятливої економічної ситуації, коли бувають великі
врожаї і знижується ціна зернових і цукру на міжнародних ринках. У
розвинутих країнах використання спирту для автотранспорту сприяє
поліпшенню екологічного стану великих міст.

Перспектива водневої енергетики

Заміна традиційних викопних енергоносіїв на основі вуглецю на водень
безумовно вирішила б екологічну проблему сучасної промислової енергетики
за умов, що було б винайдено економічно доцільну технологію його
отримання.

Коротко розглянемо переваги й недоліки водню як енергоносія.

До переваг безумовно належать такі:

1. Водень, як хімічний елемент у різних природних сполуках і,
передовсім, у воді є практично невичерпним, а як енергетичне джерело в
молекулярній формі Н2 не має собі рівних: ентальпія згоряння
(Н°298 = – 286 kJ/mol, а питома теплота в кілька разів вища, ніж
будь-якого вуглецевого палива (табл. 29). Температура воднево-кисневого
полум’я 2800°С. У повітрі горить несвітним спокійним полум’ям.

Таблиця 29

ПИТОМА ТЕПЛОТА ЗГОРЯННЯ ВОДНЮ

І ВУГЛЕВОДНЕВИХ СПОЛУК

Паливо Хімічна формула q = MJ/kg Агрегатний стан

за н. у. ?, kg/m3

Водень Н2 140 газ (0,01)

Метан СН4 55 газ (0,72)

Бутан С4Н10 42 газ (2,55)

Ацетилен С2Н2 48 газ (1,17)

Етанол С2Н5ОН 29 рідина (790)

Бензин, газ суміш вуглеводнів 44—47 рідина (700—800)

Дизельне пальне — 42—44 рідина (850—900)

Мазут — 41—42 рідина (900—1000)

Нафта — 43—45 рідина (750—950)

Вугілля (буре і кам’яне) С, Н, О 15—30 тверде тіло (1300—1600)

2. За згоряння водню (2Н2 + О = 2Н2О) утворюється тільки вода, що є
ідеальним процесом з огляду на екологічні проблеми. Навіть викиди водню
в атмосферу в процесі його виробництва і використання нешкідливі для
довкілля, оскільки він не отруйний, легкий і швидко переміщується у
верхні шари атмосфери.

На жаль, і недоліки також відчутні:

1. Сучасні технології отримання водню (електроліз води чи конверсія
природного газу) з метою його використання як енергетичного джерела є
економічно невигідними.

-o

o

th

th

C

C

C

воднева суміш (від 4 до 74% Н) вибухонебезпечна і, контактуючи з вогнем
або за нагрівання вище 700°С, вибухає.

Сьогодні науковці і технологи ведуть широкий пошук ефективних технологій
термохімічних і фотохімічних методів отримання водню як з води, так і з
інших речовин, удосконалення способів його концентрації і зберігання,
наприклад, зв’язаним у тверді гідриди з паладієм, з яких за нагрівання
він легко вивільнюється. Сподіваються, проте, що ця проблема може бути
вирішена лише в наступні десятиріччя ХХІ ст. Винятково цікавою і
обнадійливою є, на жаль, іще досить віддалена перспектива отримання
молекулярного водню, вилученням його з процесу фотосинтезу рослин.

Суть проблеми полягає в тім, що сонячна енергія рослиною
використовується для розкладу води на кисень і водень. У самій рослині
водень використовується для її власних енергетичних потреб як засіб
відновлення діоксиду вуглецю, котрий поглинається з повітря. Відновлений
вуглець з воднем утворює вуглеводну основу біомаси рослини, а кисень
виділяється в атмосферу. А чи не можна знайти засіб вилучити частину
водню з рослин назовні і збирати його в спеціальні колектори? Це не
безпідставна фантазія. Такий процес існує в природі. Кожний з нас
спостерігав нарости (гали) на стовбурах деяких дерев і рослин. Гали
бувають різні як за формою, так і за хімічною будовою речовини, але всі
вони утворюються певними видами бактерій.

У галах відбуваються специфічні природні процеси, які, сказати б,
протилежні фотосинтезу: окислення вуглецю в утворених під час
фотосинтезу вуглеводах знов до діоксиду і повернення його в листя для
повторного процесу фотосинтезу. При цьому вивільнений водень з галів
виходить назовні. Цей процес зветься біофотолізом (рис. 57). Як
стверджують учені, бактерії Rhizobium у галах бобових рослин (сої) на
терені США, щорічно виділяють в атмосферу 30 млрд m3 водню, що
еквівалентно енергії згоряння понад 100 млрд m3 природного газу. Це
значно перевищує річні витрати газу в Україні.

Рис. 57. Схема процесів біофотолізу утворення водню

в галах «водневого» дерева

Сьогодні учені працюють також над розробкою синтетичного «хлорофілу» —
каталізатора фотохімічного розкладу води на кисень і водень.
Покладаються надії і на вирішення технологічної проблеми концентрації
сонячних променів, енергія яких була б достатня для нагрівання водяної
пари до температури 2000°С, що забезпечило б дисоціацію молекул води
(2Н2О ( 2Н2 + О2).

Особливим напрямком розвитку водневої енергетики є розробка так званих
паливних елементів, в яких відбувається безпосередня конверсія енергії
окиснення водню в електроенергію. Принцип дії паливних елементів нагадує
процеси в звичайному гальванічному елементі чи електричній батареї. Але,
якщо в останніх «паливо» і «окислювач» закладають в батарею одноразово і
з часом вони «розряджаються», то в паливних водневих елементах водень і
кисень подаються до електродів безперервно. При цьому на водневому
електроді відбувається реакція електрохімічного окиснення водню
(Н2 ( 2Н+ + 2е), а на кисневому — реакція відновлення кисню електронами,
що вивільнились за окиснення водню:

1/2 О2 + 2е ( О–2.

Сумарна електрохімічна реакція зводиться до утворення води:

Н2 + 1/2 О2 ( Н2О.

Унаслідок описаних процесів на водневому електроді накопичуються
електрони — негативний потенціал, а на кисневому — позитивний з різницею
близько 1 V. Батарея з 40 послідовно підключених електродів у формі
пластин діаметром 250 mm може забезпечити потужність понад 5 kW з
коефіцієнтом конверсії енергії майже вдвічі вищим, ніж за використання
теплоти згоряння палива в традиційних електростанціях. Конструктивні
можливості збільшення потужності батарей є практично необмеженими.
Запровадження такої енергетики не створює екологічних проблем. Такі
батареї вже використовують у космічних апаратах та в інших спеціальних
(енергетично автономних) об’єктах. У зв’язку з цим постає питання, чому
сучасна промислова електроенергетика віддає перевагу технології теплових
електростанцій з їхньою технічно й екологічно недосконалою системою
багатоступеневого перетворення теплоти згоряння палива на енергію
водяної пари, механічну роботу турбіни і генератора, з якого і отримують
електричний струм? Відповідь ми вже дали раніше: нетрадиційна енергетика
є ще дуже дорогою і часто досить небезпечною.

Але слід зазначити, що останнім часом з’явилися обнадійливі перспективи
наблизитись до вирішення економічної проблеми водневої енергетики. За
повідомленнями американських учених виведено штам бактерій, які
спроможні розкладати рослинні полісахариди і навіть целюлозу на водень і
воду в технологічному процесі, як це відбувається в галах «водневого
дерева».

Ісландія першою в світі планує перейти на нове екологічно чисте паливо.
Передбачається, що ним стане водень з використанням паливних елементів.
У результаті цього новаторського кроку буде скорочено викид в атмосферу
вуглекислого газу.

Ісландські власті й ділові кола спільно з відомими гігантами-компаніями
«Даймлер-Крайслер», «Шелл» і норвезькою нафтогазовою компанією «Норск
гідро» створили компанію, яка саме і займається практичною розробкою
впровадження нового виду палива у виробництво. «Сотні років вважали, що
водень є надзвичайно важливим енергоносієм. Але тільки тепер в Ісландії
зроблено перший крок на шляху практичного втілення цієї мрії», —
підкреслює норвезька «Афтенпостен».

На першій стадії передбачається переведення на нове паливо ісландської
столиці. На другому етапі на нове паливо перейдуть автомобілі країни. І
дуже важливим і відповідальним є третій етап — переведення на нове
паливо численного ісландського риболовецького флоту.

Компанія «Даймлер-Крайслер» передбачає вже в 2002 році випустити
автобуси на новому виді палива, а перші легкові автомобілі — у 2004
році.

Нова енергетична альтернатива ХХІ ст.*

Цей термін об’єднує принципово нові альтернативні джерела і технології
енергетики, технологічно-промислова реалізація яких може кардинально
змінити шляхи виходу сучасної цивілізації як з енергетичної, так і з
екологічної кризи.

Говорити сьогодні про близьку перспективу практичної реалізації таких
«фантастичних» ідей було б передчасно. Але, на думку д-ра Й. Грубера,
економіста й активного поборника реалізації ідеї «нової енергетики
ХХІ ст.», саме сьогодні розвинені країни світу мусять приділити
максимальну увагу і підтримку науково-технологічним розробкам у цьому
напрямі. Зауважимо, що термін «space energy» (космічна енергія)
багатозначний і відображає різні (принципово нові) види енергії космосу
в широкому його розумінні. Найбільш наочно це може бути проілюстровано
назвами наукових праць. Так, три доповіді на симпозіумі «Нова енергія»
(Стокгольм, 1994 р.) мають дуже красномовні назви: Puthoff, Н. Е.
1994 р. The new energy: the practical use of vacuum field energy (Нова
енергія: практичне використання енергії фізичного вакууму); Puthoff, H.
E. Zero point-energy research. Energy extraction from empty space.
(Дослідження енергії нульової точки. Використання простору); Haisch, B.,
Rueda, A., and Puthoff H. E. 1994. Beyond E = mc2: A first glimpse of a
universe without mass. A first glimpse of a postmodern physics, in which
mass, unertia and gravity arise from ungerlying electromagnetic forces.
(За E = mc2: перший погляд на Всесвіт без маси. Перший погляд на
постсучасну фізику, де маса, інерція і гравітація виникають з
електромагнітних сил.)

Можна додати ще статтю Фокса «Три енергетичні технології ХХІ ст.» у
науковому журналі «New Energy News». — № 8. — 1996.

Що стосується конкретних технологічних розробок, то інформацію про них
обмежено на рівні патентів на винаходи. Наприклад:

1. Топливний елемент Паттерсона (Patterson power cell, PPC).
Запатентовано систему для гідролізу води методом «Cold Fusion»
(«холодний синтез») для отримання водню.

2. Двигун Стенлі Мейєра, що в ньому пальним є звичайна вода (Stenley
Meyer’s water-fueled engine). В анотації до патенту сказано: «Молекули
води дисоціюють (спосіб не розкривається) на водень і кисень… які далі
згоряють, звільняючи енергію більшу ніж за звичайного згоряння в
повітрі». Можна лише гадати, що енерго-генератор такого двигуна — аналог
водневих паливних елементів.

3. Супермагніт-супермотор Такахаши (Takahashi’s supermagnet-supermotor).
Розробка японської компанії «Sciez Corporation» використовує
супермагніти в електродвигунах і для зарядки нікель-кадмієвих і літієвих
електробатарейок (Battary Doubler), що збільшує термін їх експлуатації в
2,5 раза.

4. Швейцарський M-L перетворювач (Swiss M-L-Converter) — нове джерело
енергії на принципі магнетизму: прилад з двох металевих дисків
запускають, повертаючи їх у протилежних напрямках, після чого вони
працюють автоматично (вид використаної зовнішньої енергії не
наводиться).

5. Гідрозвуковий насос Григга (Grigg’s hydrosonic pump). Запатентований
пристрій продукує гарячу воду і пару завдяки енергії механічної ударної
хвилі.

На жаль, ще, мабуть, не наспів час пояснення новітніми винахідниками
принципових схем енергетичного балансу конверсії «space energy» в
механічну роботу, що було давньою мрією винахідників «perpetuum mobile».
Ми тут не заперечуємо самого факту демонстрацій прикладів нової енергії,
але виникають питання щодо фундаментальних традиційних основ
(термодинаміки) обгрунтування конверсії будь-якої нової енергії в
механічну роботу. Наведені вище авторитетні наукові доповіді і багато
інших дають підстави сподіватись, що науково-технологічний прогрес у
цьому напрямку може розвиватись так само швидко, як і атомна енергетика
в другій половині ХХ ст.

Якщо проекти «space energy» будуть у промисловому масштабі реалізовані в
ХХІ ст. ще за життя нинішнього покоління, то які еколого-економічні і
соціальні зміни відбудуться? На це питання відповіді найліпше шукати в
публікаціях світової наукової преси.

Звернімося ще раз до думки професора Йозефа Грубера, що відображена в
назвах його публікацій, наведених нижче.

1. Gruber J., 1994, On economic effects of new energy teсhnologies on
individuals and society. (До економічного впливу нових енергетичних
технологій на особистість і суспільство.) Матеріали симпозіуму «Нова
енергія», Стокгольм, 1994 р.

2. Gruber J., (1995/1996), Innovative Enerhietechnologien: Auswirkungen
auf Politic. (Інноваційні енергетичні технології: вплив на політику,
економіку і суспільство.) Доповідь на конгресі «Нові горизонти у техніці
і свідомості», 1995 р., Берн, Швейцарія.

У статтях наводяться конкретні економічні й екологічні приклади
(сценарії) ефективності використання нової енергії на транспорті, у
промисловості, побуті. Так, у Німеччині сьогодні витрати на пальне для
легкового авто становлять у середньому близько 1800 DM на рік. Ціна
машини, що буде працювати «без пального» з двигуном «космічної енергії»,
наприклад, використовуючи спеціальні пристрої, що активують звичайну
воду, імовірно мало зміниться, а плата за пальне практично дорівнюватиме
платі за воду. За збереження щорічних нинішніх витрат можна буде
збільшити щорічний пробіг машини майже вдвічі, замінюючи щороку 10%
старих машин на нові. Автори проекту вважають, що екологічну проблему
великих міст практично буде вирішено через 10 років після початку
реалізації проекту. Підкреслюють цікаві наслідки: відпаде потреба в
традиційному пальному, що використовується сучасними двигунами
внутрішнього згоряння, а це приведе до зміни системи міжнародних потоків
нафти і розподілу фінансів між нафтопереробними підприємствами і
виробниками машин нової технології. Як негативний бік явища можуть
виникнути складні проблеми із забезпеченням звільнених робітників новими
робочими місцями, їхньою перекваліфікацією. Важко передбачити всі
аспекти змін, які стануться у світовій економіці за реалізації такого
проекту. Зараз над цим працюють фахівці, створюючи для кількісної оцінки
змін відповідні економетричні моделі. Звичайно це лише футурологічні
прогнози.

Як висновок можна сказати: ХХІ ст. — це початок енергетично-екологічної
економіки.

Отже, й Україна має орієнтувати енергозабезпечення своєї економіки
ХХІ ст. у напрямку екологічної безпеки. Прикладом такої виваженої
політики може бути Німеччина. Маючи, як і Україна, найбільші в Європі
природні ресурси кам’яного і бурого вугілля, Німеччина планує з нового
сторіччя поступово виводити з експлуатації атомні електростанції.
Водночас уже сьогодні уряд Німеччини активно сприяє розвитку
альтернативної енергетики на відновлювальних енергоносіях. З 1990 по
1998 рік кількість електростанцій в країні, що використовують енергію
сонця, вітру, води і біомаси, збільшилась з 5600 до 18000, у тому числі
сонячних (СЕУ) з 228 до 7000 (рис. 58). Частка таких електростанцій у
балансі енергозабезпечення країни вже сьогодні еквівалентна 15% атомної
енергетики.

Рис. 58. Діаграма структури енергозабезпечення економіки Німеччини у
1997 р. і динаміка зростання кількості електростанцій на відновлюваних
енергоносіях (Діаграма К. Блумреха, 1997 р., VDEW, Deutschland)

Активна політика урядів багатьох країн, спрямована на відмову від
атомної енергетики, пояснюється передовсім невизначеністю
науково-технічної проблеми екологічно безпечного зберігання
відпрацьованого ядерного палива і демонтажу реакторів.

Джерелом підвищеної небезпеки в Україні є й сам Чорнобильський
«Саркофаг», що в ньому вже спостерігалося раптове різке підвищення
радіоактивності. І хоч зафіксовані значення потоків нейтронів у
103 cm2/s ще далекі від критичних (109 cm2/s), підстав для
самозаспокоєння нема. Природний аналог такого явища мав місце мільйони
років тому в Африці на території сучасного Габону і, як стверджує багато
хто з відомих учених, це спричинилося до серйозних генних мутацій живих
організмів.

Аналізуючи стан альтернативних екологічних технологій забезпечення
економіки енергією, доходимо такого висновку: по-перше, у найближчі
десятиріччя ХХІ ст. жодна з альтернативних технологій не може стати
економічно конкурентоспроможною настільки, щоб замінити сучасні теплові
чи атомні електростанції; по-друге, необхідно постійно працювати над
удосконаленням нових альтернативних енергозабезпечуючих технологій і
впроваджувати вже відомі в світовій економіці енергозберігаючі ефективні
заходи в економіку України.

У 1992—1993 рр. Україна використовувала близько 50 млн t нафти,
добуваючи в десять разів менше. Але у найближчі роки зменшити
використання нафти неможливо без значних інвестицій в економіку
вуглевидобутку і технології. Сьогодні дискутується питання: скільки
нафти потрібно Україні? У перспективі до 2010 р. видобуток нафти може
зрости в 4—5 разів — до 20 млн t. У найближчі роки планується побудувати
великий нафтоперевалочний комплекс на Чорноморському березі. Чи треба
його будувати більшим, ніж потрібно для енергозабезпечення української
економіки? Здавалось би відповідь очевидна — не треба, і саме це
обстоюють екологи. Але існує й інша думка. Україна має чи не найбільші у
Європі нафтопереробні потужності (60 млн t нафти щорічно), які сьогодні
завантажені лише на чверть. Якщо Україна закуповуватиме нафту, щоб
повністю завантажити свої нафтопереробні заводи і експортувати моторне
пальне (бензин, дизпаливо, мастила) і продукти нафтосинтезу (наприклад
поліетилен), то одержаних коштів буде досить, щоб окупити вартість
імпортної нафти.

Але, безумовно, таке рішення призведе до виникнення додаткових
екологічних проблем. Як бачимо, економічні й екологічні стимули до
задоволення потреб суспільства і тут заходять у суперечність. Сьогодні
Верховна Рада і Уряд України практично зняли обмеження на дальший
розвиток атомної енергетики. Економічні стимули потребують зробити те
саме і для нафти. Отже, екологічний стан країни ще погіршає.

Водночас у країнах з атомною енергетикою виникають додаткові політичні й
оборонні проблеми. Атомні електростанції у критичних ситуаціях
внутрішнього стану і загострення міждержавних відносин можуть бути
спокусливими об’єктами для тероризму чи політико-військового шантажу і,
навіть, ефективними засобами масового ураження населення країни. Щоб
запобігти такій небезпеці, необхідно мати адекватні засоби стримування,
а саме — ядерну зброю. Отже, атомний молох не буде стояти лише на одній
нозі забезпечення мирних потреб країни. Енергетика, економіка й екологія
будуть чи не найскладнішими проблемами людства ХХІ ст.

Література

Колотило Д. М. К 61 Екологія і економіка: Навч. посібник. — К.: КНЕУ,
1999.

* Викладено за оригінальною інформацією, що її надав автору посібника
проф., д-р філософії, зав. кафедри економетрії університету м. Хаген
(ФРН) Йозеф Грубер.

Кількість електростанцій

на відновлюваних енергоносіях

1997 рік

Вода (ГЕС)

Вітер (ВЕС)

Біомаса (БЕС)

Побутові

відходи

Природний газ

Кам’яне

вугілля

Ядерна

енергія

Буре вугілля

Невідновлювальні

енергоносії

Нафта

Сонце (СЕС)

1990 рік

1997 рік

Нашли опечатку? Выделите и нажмите CTRL+Enter

Похожие документы
Обсуждение

Ответить

Курсовые, Дипломы, Рефераты на заказ в кратчайшие сроки
Заказать реферат!
UkrReferat.com. Всі права захищені. 2000-2020