Реферат: Альтернативные источники энергии

Введение.

 Производство энергии, являющееся необходимымсредством для существования и развития человечества, оказывает воздействие наприроду и окружающую человека среду. С одной стороны в быт и производственнуюдеятельность человека настолько твердо вошла тепло- и электроэнергия, чточеловек даже и не мыслит своего существования без нее и потребляет само собойразумеющиеся неисчерпаемые ресурсы. С другой стороны, человек все больше ибольше свое внимание заостряет на экономическом аспекте энергетики и требуетэкологически чистых энергетических производств. Это говорит о необходимостирешения комплекса вопросов, среди которых перераспределение средств на покрытиенужд человечества, практическое использование в народном хозяйстве достижений,поиск и разработка новых альтернативных технологий для выработки тепла иэлектроэнергии и т.д.

Во второй половине ХХ столетия перед человечеством воссталаглобальная проблема – это загрязнение окружающей среды продуктами сгоранияорганического топлива. Даже если рассматривать отдельно каждую отрасль этойпроблемы, то картина будет складываться ужасная. К примеру, вот данныестатистики по выбросам в окружающую среду вредных веществ автомобилями: свыхлопными газами автомобилей в атмосферу попало 14,7 миллиона тонн оксидауглерода, 3,4 миллиона тонн углеводородов, около одного миллиона тонн оксидовазота, более 5,5 тысячи тонн высокотоксичных соединений свинца. И это данные надалекий 1993 год и если учесть, что каждый год с конвейеров автомобильныхзаводов сходит свыше 40 миллионов машин, и темпы производства растут, то можносказать, что уже через десять лет все крупные города мира увязнут в смоге. К этомуеще необходимо добавить продукты сгорания топлива на тепловых электростанциях,затопление огромных территорий гидроэлектростанциями и постоянная опасность врайонах АЭС. Но у этой проблемы есть и вторая сторона медали: все нынеиспользуемые источники энергии являются исчерпаемыми ресурсами. То есть черезстолетие при таких темпах потребления угля, нефти и газа население Землиувязнет в энергетическом кризисе.

Потому ныне перед всеми учеными мира стоит проблеманахождения и разработки новых альтернативных источников энергии. В даннойработе будут рассмотрены проблемы нахождения новых видов топлива, которые можнобыло бы назвать безотходными и неисчерпаемыми.

1. Проблемы энергетики.

Современный период раз­витиячеловечества иногда характеризуют через: энерге­тику, экономику, экологию.Энергетика в этом ряду занимает осо­бое место. Она является определяющей и дляэкономики, и для экологии. От нее в решающей мере зависит экономический потен­циалгосударств и благосостояние людей. Она же оказывает наи­более сильноевоздействие на окружающую среду, экосистемы и биосферу в целом. Самые острыеэкологические проблемы (изме­нение климата, кислотные осадки, всеобщеезагрязнение среды и другие) прямо или косвенно связаны с производством, либо сис­пользованием энергии. Энергетике принадлежит первенство не только вхимическом, но и в других видах загрязнения: тепловом, аэрозольном,электромагнитном, радиоактивном. Поэтому не будет преувеличением сказать, чтоот решения энергетических проблем зависит возможность решения основныхэкологических проблем. Энергетика — это та отрасль производства, котораяразвивается невиданно быстрыми темпами. Если численность населения в ус­ловияхсовременного демографического взрыва удваивается за 40-50 лет, то впроизводстве и потреблении энергии это происходит через каждые 12-15 лет. Притаком соотношении темпов роста населения и энергетики, энерговооруженностьлавинообразно уве­личивается не только в суммарном выражении, но и в расчете надушу населения.

Нет основания ожидать, что темпы производства ипотребления энергии в ближайшей перспективе существенно изменятся (неко­тороезамедление их в промышленно развитых странах компенси­руется ростомэнерговооруженности стран третьего мира), поэто­му важно получить ответы наследующие вопросы:

— какое влияние на биосферу и отдельные ее элементыоказыва­ют основные виды современной (тепловой, водной, атомной) энер­гетики икак будет изменяться соотношение этих видов в энергети­ческом балансе вближайшей и отдаленной перспективе;

— можноли уменьшить отрицательное воздействие на среду со­временных (традиционных)методов получения и использования энергии;

— каковы возможности производства энергии за счетальтерна­тивных (нетрадиционных) ресурсов, таких как энергия солнца, вет­ра,термальных вод и других источников, которые относятся к не­исчерпаемым иэкологически чистым.

 В настоящее время энергетические потребностиобеспечиваются в основном за счет трех видов энергоресурсов: органического топ­лива,воды и атомного ядра. Энергия воды и атомная энергия ис­пользуются человекомпосле превращения ее в электрическую энер­гию. В то же время значительноеколичество энергии, заключенной в органическом топливе, используется в видетепловой, и только часть ее превращается в электрическую. Однако и в том и вдру­гом случае высвобождение энергии из органического топлива свя­зано с егосжиганием, а, следовательно, и с поступлением продук­тов горения в окружающуюсреду. Познакомимся с основными экологическими последстви­ями современныхспособов получения и использования энергии.

1.1 Атомная энергетика.

Энергия — это основа основ. Все блага цивилизации, всематериальные сферы деятельности человека — от стирки белья до исследования Луныи Марса — требуют расхода энергии. И чем дальше, тем больше.

 На сегодняшний день энергия атома широко используетсяво многих отраслях экономики. Строятся мощные подводные лодки и надводныекорабли с ядерными энергетическими установками. С помощью мирного атомаосуществляется поиск полезных ископаемых. Массовое применение в биологии,сельском хозяйстве, медицине, в освоении космоса нашли радиоактивные изотопы.

Значение атомных электростанций в энергобалансе любойстраны трудно переоценить. Гидроэнергетика требует создания крупныхводохранилищ, под которые затапливаются большие площади плодородных земель.Вода в них застаивается и теряет свое качество, что, в свою очередь, обостряетпроблемы водоснабжения, рыбного хозяйства и индустрии досуга.

Теплоэнергетические станции в наибольшей степениспособствуют разрушению биосферы и природной среды Земли. Они ужеизрасходовали  десятки тонн органического топлива (угля). Для его добычи всельском хозяйстве и других сферах экономики изымаются огромные земельныеплощади. В местах открытой добычи угля образуются «лунные ландшафты», аповышенное содержание золы в топливе является основной причиной выброса ввоздух десятков миллионов тонн SO2. Тепловые энергетические установки во всем мире выбрасывают в атмосферу за годдо 250 млн. тонн золы и около 60 млн. тонн сернистого ангидрида.

Атомные электростанции (АЭС) — это третий «кит» всистеме современной мировой энергетики. Техническая обеспеченность АЭС,бесспорно, являются крупнейшим достижением научно-технического прогресса (НТП).В случае их безаварийной работы не производится практически никакогозагрязнения окружающей среды, кроме теплового. Правда, в результате работы АЭС(и предприятий атомного топливного цикла) образуются радиоактивные отходы,представляющие потенциальную опасность для всего живого. Обнадеживает тот факт,что объем радиоактивных отходов довольно мал, они весьма компактны, и их можнохранить в таких условиях, которые гарантируют отсутствие утечки. АЭС многоэкономичнее обычных тепловых электростанций, а, самое главное, при ихправильной  эксплуатации – это чистые источники энергии.

В 1990 году атомными электростанциями мирапроизводилось 16% всей электроэнергии. Такие электростанции работали в 31стране и строились еще в 6 странах. Ядерный сектор энергетики наиболеезначителен во Франции, Бельгии, Финляндии, Швеции, Болгарии и Швейцарии, т.е. втех промышленно развитых странах, где недостаточно природных энергоресурсов.Эти страны производят от четверти до половины своей электроэнергии на АЭС. СШАпроизводят на АЭС только восьмую часть своей электpоэнеpгии, но это составляетоколо одной пятой ее мирового производства.

Вместе с тем, развивая ядерную энергетику в интересахэкономики, нельзя забывать и о безопасности и здоровье людей, так как ошибкимогут привести к катастрофическим последствиям. Всего с момента началаэксплуатации атомных станций в 14 странах мира произошло более 150 инцидентов иаварий различной степени сложности. Наиболее характерные из них: в 1957 г. – вУиндскейле (Англия), в 1959 г. – в Санта-Сюзанне (США),  в 1961 г. –  в Айдахо-Фолсе  (США), в 1979 г. – на АЭС Три-Майл-Айленд (США), в 1986 г. – наЧернобыльской АЭС (бывший СССР, сейчас Украина) [5; стр. 15].

Атомная энергетика по-прежнему остается предметомострых дебатов. Сторонники и противники атомной энергетики резко расходятся воценках ее безопасности, надежности и экономической эффективности. Кроме того,широко pаспpостpанено мнение о возможной утечке ядерного топлива из сферывыработки электpоэнеpгии и его использовании для создания ядерного оружия.

1.3  Нефть и уголь.

Доказанные запасы нефти в миреоцениваются в 140 млрд. тонн, а ежегодная добыча составляет около 3,5 млрд.тонн. Однако вряд ли стоит предрекать наступление через 40 лет глобальногокризиса в связи с исчерпанием нефти в недрах Земли, ведь экономическаястатистика оперирует цифрами доказанных запасов, то есть запасов, которыеполностью разведаны, описаны и исчислены. А это далеко не все запасы планеты.Даже в пределах многих разведанных месторождений сохраняются неучтённые или невполне учтённые нефтеносные секторы, а сколько месторождений ещё ждёт своихоткрывателей.

За последние два десятилетия человечество вычерпало изнедр более 60 млрд. тонн нефти. Вы думаете, доказанные запасы при этомсократились на такую же величину? Ничуть не        бывало. Ситуацияпарадоксальна: чем больше добываем, тем больше остаётся. Между тем этотгеологический парадокс вовсе не кажется парадоксом экономическим. Ведь чем вышеспрос на нефть, чем больше её добывают, тем большие капиталы вливаются вотрасль, тем активнее идёт разведка на нефть, тем больше людей, техники, мозговвовлекается в разведку и тем быстрее открываются и описываются новыеместорождения. Кроме того, совершенствование техники добычи нефти позволяетвключать в состав запасов ту нефть, наличие (и количество) которой было ранееизвестно, но достать которую было нельзя при техническом уровне прошлых лет.Конечно, это не означает, что запасы нефти безграничны, но очевидно, что учеловечества есть ещё не одно сорокалетие, чтобы совершенствоватьэнергосберегательные технологии и вводить в оборот альтернативные источникиэнергии.

Наиболее яркой особенностью размещения запасов нефтиявляется и сверхконцентрация в одном сравнительно небольшом регионе – бассейнеПерсидского залива. Здесь, в арабских монархиях Иране и Ираке, сосредоточено2/3 доказанных запасов, причём большая их часть (более 2/5 мировых запасов)приходится на три аравийские страны с немногочисленным коренным населением –Саудовскую Аравию, Кувейт и Объединённые Арабские Эмираты. Даже с учётомогромного количества иностранных рабочих, наводнивших эти страны во второйполовине 20 века, здесь насчитывается немногим больше 20 млн. человек – около0,3% мирового населения.

Среди стран, обладающих очень большими запасами (более10 млрд. тонн в каждой или более 6% мировых),- Ирак, Иран и Венесуэла. Этистраны издавна имеют значительное население и, более или менее развитуюэкономику, а Ирак и Иран – и вовсе старейшие центры мировой цивилизации.

Во всех крупных регионах мира, кроме Зарубежной Европыи территории Российской Федерации, отношение запасов нефти по состоянию на 1997г. составляет более 100%. Даже Северная Америка, несмотря на «консервированиезапасов» в США, значительно увеличила общие доказанные запасы благодаряинтенсивной разведке в Мексике.

В Европе исчерпание запасов связано со сравнительнонебольшой природной нефтеносностью региона и очень интенсивной добычей впоследние десятилетия: форсируя добычу, страны Западной Европы стремятсяразрушить монополию ближневосточных экспортёров. Однако шельф Северного моря –главная нефтяная бочка Европы – не бесконечно нефтеносен.

Что же касается заметного уменьшениядоказанных запасов на территории Российской Федерации, то это связано не толькос физическим исчерпанием недр, как в Западной Европе, и несколько с желаниемпопридержать свою нефть, как в США, сколько с кризисом отечественнойгеологоразведочной отрасли. Темпы разведки новых запасов отстают от темпадругих стран.

Уголь.

Единой  системы учёта запасов угля и егоклассификации не существует. Оценки запасов  пересматриваются как отдельнымиспециалистами, так и специализированными организациями. На 10 сессии Мировойэнергетической конференции (МИРЭК) в 1983г. достоверные запасы углей всех видовбыли определены в 1520 млрд. тонн. Извлекаемыми с технико-экономической точкизрения признаются пить 2/3 достоверных запасов. На начало 90-х годов, по оценкеМИРЭК, около 1040 млрд. тонн.

Небольшими за пределами территорииРоссийской Федерации достоверными запасами располагают США (1/4 мировыхзапасов), КНР (1/6), Польша, ЮАР и Австралия (по 5-9% мировых запасов), более9/10 достоверных запасов каменного угля, извлекаемых с использованиемсуществующих в настоящее время технологий (оцениваемых в целом по миру примерно515 млрд. тонн) сосредоточено, по оценке МИРЕК 1983г., в США (1/4), на территорииРоссийской Федерации (более 1/5), КНР (около 1/5), ЮАР (более 1/10), ФРГ,Великобритании, Австралии и Польши. Из других промышленно развитых странзначительными запасами каменного угля располагают Канада и Япония, изразвивающихся – в Азии – Индия и Индонезия, в Африке — Ботсвана, Свазиленд,Зимбабве и Мозамбик, в Латинской Америке – Колумбия и Венесуэла.

Наиболее экономична разработка месторождений каменногоугля открытым способом – карьерами. В Канаде, Мозамбике и Венесуэле этимспособом могут разрабатываться до 4/5 всех запасов, в Индии – 2/3, в Австралии– около 1/3, в США – более 1/5, в Китае – 1/10. Эти запасы используются болееинтенсивно, и доля угля, разрабатываемого открытым способом, составляет,например, в Австралии более 1/2, в США более 3/5.                    

Из общей мировой добычи каменного угля на экспорт идётоколо 11%, из которых более 4/5 отправляется морским транспортом. Основныенаправления вывоза угля: из Австралии и Канады – в Японию, из США и ЮАР – вЗападную Европу. ФРГ, в 70 – 80-е годы была крупным нетто – экспортёром коксующегося угля и крупнейшим в мире экспортёром кокса, превратилась в нетто –импортёра угля с неуклонно сокращающимися мощностями и добычей угля. Почти на нет,сошёл экспорт угля и из Великобритании – страны, которая в начале 20 века былакрупнейшим поставщиком угля на мировой рынок.

Подавляющая часть разведанных запасов бурого угля иего добычи  сосредоточена в промышленно развитых странах. Размерами запасоввыделяются США, Германия и Австралия, а наибольшее значение добычи ииспользование бурого угля имеют в энергетике Германии и Греции. Большая частьбурого угля (более 4/5) потребляется на ТЭС, расположенных вблизи разработок.Дешевизна этого угля, добываемого почти исключительно открытым способом, обеспечивает,несмотря на его низкую теплотворную способность, производство дешёвойэлектроэнергии, что привлекает к районам  крупных буроугольных разработокэлектроёмкие производства. В капитале, инвестируемом в буроугольную отрасль,велика доля средств электроэнергетических компаний.

1.4 Проблемы развития.

Развитие индустриального общества опирается напостоянно растущий уровень производства и потребления различных видов энергии.

Как известно, в основе производства тепловой иэлектрической энергии лежит процесс сжигания ископаемых энергоресурсов – угла,нефти или газа, а в атомной энергетике — деление ядер атомов урана и плутонияпри поглощении нейтронов.

Масштаб добычи и расходования энергоресурсов,металлов,  воды и  воздуха для производства необходимого человечествуколичества энергии огромен, а запасы ресурсов стремительно сокращаются.Особенно остро стоит проблема быстрого исчерпания запасов органическихприродных энергоресурсов.

Мировые запасы энергоресурсов оцениваются величиной355 Q, где Q — единица тепловой энергии, равная Q=2,521017 ккал = 36109тонн условного топлива /т.у. т./, топлива с калорийностью 7000 ккал/кг, так чтозапасы энергоресурсов составляют 12,81012т.у. т.

Из этого количества примерно одна треть (чтосоставляет ~ 4,31012 т.у.т.) может быть извлечена с использованиемсовременной техники при умеренной стоимости топливодобычи. С другой стороны,современные потребности в энергоносителях составляют 1,11010т.у.т./год и растут со скоростью 3-4% в год, то есть удваиваются каждые 20 лет.

Не составляет никакого труда догадаться, чтоорганические ископаемые ресурсы, даже при вероятном замедлении темпов ростаэнергопотребления, будут в значительной мере израсходованы в самом ближайшембудущем.

Отметим также, что при сжигании ископаемых углей и нефти,обладающих сернистостью около 2,5 %, ежегодно образуется до 400 млн. тоннсернистого газа и окислов азота, что составляет 70 кг вредных веществ накаждого жителя Земли в год.

Использование энергии атомного ядра и развитие атомнойэнергетики частично снимает остроту этой проблемы. Действительно, открытиеделения тяжелых ядер при захвате нейтронов, сделавшее CC век атомным, стало существенным складом к запасам энергетическогоископаемого топлива. Запасы урана в земной коре оцениваются огромной цифрой — 1014 тонн. Однако основная масса этого богатства находится в рассеянномсостоянии — в гранитах, базальтах. В водах мирового океана количество уранадостигает 4109 тонн. В тоже время богатых месторождений урана, гдедобыча была бы недорога, известно сравнительно немного. Поэтому массу ресурсовурана, которую можно добыть при современной технологии и при умеренных ценах,оценивают в 108 тонн. Ежегодные потребности в уране составляют, по современнымоценкам, 104 тонны естественного урана. Так что эти запасы позволяют, каксказал академик А.П.Александров, «убрать Дамоклов меч топливнойнедостаточности практически на неограниченное время»[4; стр.216].

Другая важная проблема современного индустриальногообщества — обеспечение сохранности природы, чистоты воды и воздуха.

Известна озабоченность ученых по поводу«парникового эффекта», возникающего из-за выбросов углекислого газапри сжигании органического топлива, и соответствующего глобального потепленияклимата на нашей планете. Проблемы загазованности воздушного бассейна,«кислых» дождей, отравления рек приблизились во многих районах ккритической черте.

Атомная энергетика не потребляет кислорода и имеетничтожное количество выбросов при нормальной эксплуатации, что позволяетустранить возможность возникновения парникового эффекта с тяжелымиэкологическими последствиями глобального потепления.

Чрезвычайно важным обстоятельством является тот факт,что атомная энергетика доказала свою экономическую эффективность практически вовсех районах земного шара. Кроме того, даже при большом масштабеэнергопроизводства на АЭС, атомная энергетика не создаст особых транспортныхпроблем, поскольку требует минимальных транспортных расходов, что освобождаетобщество от бремени постоянных перевозок огромных количеств органическоготоплива.

2. Альтернативные источники энергии.

Итак, отбросив в сторону тепловую энергетику, откоторой необходимо полностью отказаться, и атомную энергетику, небольшую долюкоторой (особенно на первое время) все же придется оставить в мировомэнергобалансе, обратимся теперь к альтернативной энергетике, основанной наиспользовании возобновляемых источников энергии. К ним относятся ужесуществующие источники энергии, использующие энергию Солнца, ветра, приливов иотливов, морских волн, внутреннее тепло планеты. Рассмотрим теперь подробнеекаждый из них и выясним, возможно ли, и насколько эффективно их применение.

2.1 Основные причины перехода к АИЭ.

Основные причины, указывающие на важность скорейшегоперехода к АИЭ:

—   Глобально-экологический: сегодняобщеизвестен и доказан факт пагубного влияния на окружающую среду традиционныхэнергодобывающих технологий (в т.ч. ядерных и термоядерных), их применениенеизбежно ведет к катастрофическому изменению климата уже в первых десятилетияхXXI веке.

—   Политический: та страна, котораяпервой в полной мере освоит альтернативную энергетику, способна претендовать намировое первенство и фактически диктовать цены на топливные ресурсы;

—   Экономический: переход наальтернативные технологии в энергетике позволит сохранить топливные ресурсыстраны для переработки в химической и других отраслях промышленности. Крометого, стоимость энергии, производимой многими альтернативными источниками, ужесегодня ниже стоимости энергии из традиционных источников, да и срокиокупаемости строительства альтернативных электростанций существенно короче.Цены на альтернативную энергию снижаются, на традиционную — постоянно растут;

—   Социальный: численность иплотность населения постоянно растут. При этом трудно найти районыстроительства АЭС, ГРЭС, где производство энергии было бы рентабельно ибезопасно для окружающей среды. Общеизвестны факты роста онкологических идругих тяжелых заболеваний в районах расположения АЭС, крупных ГРЭС,предприятий топливно-энергетического комплекса, хорошо известен вред, наносимыйгигантскими равнинными  ГЭС, — всё это увеличивает социальную напряженность.

—   Эволюционно-исторический: в связис ограниченностью топливных ресурсов на Земле, а также экспоненциальнымнарастанием катастрофических изменений в атмосфере и биосфере планетысуществующая традиционная энергетика представляется тупиковой; дляэволюционного развития общества необходимо немедленно начать постепенныйпереход на альтернативные источники энергии.

2.2 Энергия солнца.

Ведущим экологически чистым источником энергииявляется Солнце. В настоящее время используется лишь ничтожная часть солнечнойэнергии из-за того, что существующие солнечные батареи имеют сравнительнонизкий коэффициент полезного действия и очень дороги в производстве. Однако неследует сразу отказывать от практически неистощимого источника чистой энергии:по утверждениям специалистов, гелиоэнергетика могла бы одна покрыть всемыслимые потребности человечества в энергии на тысячи лет вперед. Возможно,также повысить КПД гелиоустановок в несколько раз, а разместив их на крышахдомов и рядом с ними, мы обеспечим обогрев жилья, подогрев воды и работубытовых электроприборов даже в умеренных широтах, не говоря уже о тропиках. Длянужд промышленности, требующих больших затрат энергии, можно использоватькилометровые пустыри и пустыни, сплошь уставленные мощными гелиоустановками. Ноперед гелиоэнергетикой встает множество трудностей с сооружением, размещением иэксплуатацией гелиоэнергоустановок на тысячах квадратных километров земнойповерхности. Поэтому общий удельный вес гелиоэнергетики был и останетсядовольно скромным, по крайней мере, в обозримом будущем. На протяжениимиллиардов лет Солнце ежесекундно излучает огромную энергию. Около третиэнергии солнечного излучения, попадающего на Землю, отражается ею ирассеивается в межпланетном пространстве. Много солнечной  энергии идёт нанагревание земной атмосферы, океанов и суши. В настоящее время в народномхозяйстве достаточно часто используется солнечная энергия – гелиотехнические установки (различные типы солнечных теплиц, парников, опреснителей,водонагревателей, сушилок). Солнечные лучи, собранные в фокусе вогнутогозеркала, плавят самые тугоплавкие металлы. Ведутся работы по созданию солнечныхэлектростанций, по использованию солнечной энергии для отопления домов и т.д.Практическое применение находят солнечные полупроводниковые батареи,позволяющие непосредственно превращать солнечную энергию в электрическую.

2.3 Ветер.

Потенциал энергии ветра подсчитан более менее точно:по оценке Всемирной метеорологической организации ее запасы в мире составляют170 трлн кВт·ч в год. Ветроэнергоустановки разработаны и опробованы настолькоосновательно, что вполне прозаической выглядит картина и сегодняшнегонебольшого ветряка, снабжающего дом энергией вместе с фермой, и завтрашнихтысяч гигантских сотнеметровых башен с десятиметровыми лопастями, выстроенныхцепью там, где постоянно дуют сильные ветры, вносящих тоже свой немаловажный “процент”в мировой энергобаланс.

 У энергии ветра есть несколько существенныхнедостатков, которые затрудняют ее использование, но отнюдь не умаляют ееглавного преимущества — экологической чистоты. Она сильно рассеяна впространстве, поэтому необходимы ветроэнергоустановки, способные постоянноработать с высоким КПД. Ветер очень непредсказуем — часто меняет направление,вдруг затихает даже в самых ветреных районах земного шара, а иногда достигаеттакой силы, что ломает ветряки. Ветроэнергостанции не безвредны: они мешаютполетам птиц и насекомых, шумят, отражают радиоволны вращающимися лопастями.Но, как мы увидим дальше эти недостатки можно уменьшить, а то и вовсе свести нанет.

В настоящее время разработаны ветроэнергоустановки,способные эффективно работать при самом слабом ветре. Шаг лопасти винтаавтоматически регулируется таким образом, чтобы постоянно обеспечивалосьмаксимально возможное использование энергии ветра, а при слишком большойскорости ветра лопасть столь же автоматически переводится во флюгерноеположение, так что авария исключается.

Разработаны и действуют так называемые циклонныеэлектростанции мощностью до ста тысяч киловатт, где теплый воздух, поднимаясь вспециальной 15-метровой башне и смешиваясь с циркулирующим воздушным потоком,создает искусственный “циклон”, который вращает турбину. Такие установкинамного эффективнее и солнечных батарей и обычных ветряков.

Чтобы компенсировать изменчивость ветра, сооружаютогромные “ветряные фермы”. Ветряки при этом стоят рядами на обширном пространстве,потому что их нельзя ставить слишком тесно — иначе они будут загораживать другдруга. Такие “фермы” есть в США, во Франции, в Англии, но они занимают многоместа; в Дании “ветряную ферму” разместили на прибрежном мелководье Северногоморя, где она никому не мешает, и ветер устойчивее, чем на суше.

Положительный пример по использованию энергии ветрапоказали Нидерланды и Швеция, которая приняла решение на протяжении 90-х годовпостроить и разместить в наиболее удобных местах 54 тысячи высокоэффективныхэнергоустановок. В мире сейчас работает более 30 тысяч ветроустановок разноймощности. Германия получает от ветра 10% своей электроэнергии, а всей ЗападнойЕвропе ветер дает 2500 МВт электроэнергии.

2.4 Водород.

На данный момент водород является самым разрабатываемым«топливом будущего». На это есть несколько причин: при окислении водородаобразуется как побочный продукт вода, из нее же можно водород добывать. А еслиучесть, что 73% поверхности Земли покрыты водой, то можно считать, что водороднеисчерпаемое топливо. Так же возможно использование водорода для осуществлениятермоядерного синтеза, который вот уже несколько миллиардов лет происходит нанашем Солнце и обеспечивает нас солнечной энергией.

Управляемый термоядерный синтез.

Управляемый термоядерный синтез использует ядерную энергию,выделяющуюся при слиянии легких ядер, таких как ядра водорода или его изотоповдейтерия и трития. Ядерные реакции синтеза широко распространены в природе,будучи источником энергии звезд. Ближайшая к нам звезда — Солнце — этоестественный термоядерный реактор, который уже многие миллиарды лет снабжаетэнергией жизнь на Земле. Ядерный синтез уже освоен человеком в земных условиях,но пока не для производства мирной энергии, а для производства оружия ониспользуется в водородных бомбах. Начиная с 50 годов, в нашей стране ипараллельно во многих других странах проводятся исследования по созданиюуправляемого термоядерного реактора. С самого начала стало ясно, чтоуправляемый термоядерный синтез не имеет военного применения. В 1956 г.исследования были рассекречены и с тех пор проводятся в рамках широкогомеждународного сотрудничества. В то время казалось, что цель близка, и чтопервые крупные экспериментальные установки, построенные в конце 50 годов,получат термоядерную плазму. Однако потребовалось более 40 лет исследований длятого, чтобы создать условия, при которых выделение термоядерной мощностисравнимо с мощностью нагрева реагирующей смеси. В 1997 г. самая крупнаятермоядерная установка — Европейский токамак, JET, получила 16 МВт термоядерноймощности и вплотную подошла к этому порогу.
Что же явилось причиной такой задержки? Оказалось, что для достижения целифизикам и инженерам пришлось решить массу проблем, о которых и не догадывалисьв начале пути. В течение этих 40 лет была создана наука — физика плазмы,которая позволила понять и описать сложные физические процессы, происходящие вреагирующей смеси. Инженерам потребовалось решить не менее сложные проблемы, втом числе научиться создавать глубокий вакуум в больших объемах, разработатьбольшие сверхпроводящие магниты, мощные лазеры и источники рентгеновскогоизлучения, разработать инжекторы способные создавать мощные пучки нейтральныхатомов, разработать методы высокочастотного нагрева смеси и многое другое.
Первое поколение термоядерных реакторов, которые пока находятся в стадииразработки и исследований, по-видимому, будет использовать реакцию синтезадейтерия с тритием D + T = He + n,
в результате которой образуется ядро гелия, Не, и нейтрон. Необходимое условиедля того, чтобы такая реакция пошла — это достижение высокой температуры смеси(сто миллионов градусов). Только в этом случае реагирующие частицы могутпреодолеть электростатическое отталкивание и при столкновении, хотя бы накороткое время, приблизиться друг к другу на расстояние, при котором возможнаядерная реакция. При такой температуре смесь изотопов водорода полностьюионизируется и превращается в плазму — смесь электронов и ионов. Кроме высокойтемпературы, для положительного выхода энергии нужно, чтобы время жизни плазмы,t, помноженное на плотность реагирующих ионов, n, было достаточно велико nt> 5*1 000 000 000 000 000 c/см3. Последнее условие называетсякритерием Лоусона. Основная физическая проблема, с которой столкнулисьисследователи на первых шагах на пути к термоядерному синтезу — этомногочисленные плазменные неустойчивости, приводящие к плазменнойтурбулентности. Именно они сокращали время жизни в первых установках довеличины на много порядков меньше ожидаемой и не позволяли достигнуть выполнениякритерия Лоусона. За 40 лет исследований удалось найти способы борьбы сплазменными неустойчивостями и построить установки способные удерживатьтурбулентную плазму.

Существуют два принципиально различных подхода ксозданию термоядерных реакторов, и пока не ясно, какой подход окажется наиболеевыгодным.

В так называемом инерционном термоядерном синтезенесколько миллиграмм дейтериево-тритиевой смеси сжимаются оболочкой, ускоряемойза счет реактивных сил, возникающих при испарении оболочки с помощью мощноголазерного или рентгеновского излучения. Энергия выделяется в виде микровзрыва,когда в процессе сжатия в смеси дейтерия с тритием достигаются необходимыеусловия для термоядерного горения. Время жизни такой плазмы определяетсяинерционным разлетом смеси и поэтому критерий Лоусона для инерционногоудержания принято записывать в терминах произведения rr, где r — плотностьреагирующей смеси и r — радиус сжатой мишени. Для того, чтобы за время разлетасмесь успела выгореть, нужно, чтобы rr Ё 3 Г/см2. Отсюда сразуследует, что критическая масса топлива, М, будет уменьшаться с ростом плотностисмеси, М ~ rr3 ~ 1/r2, а следовательно и энергия микровзрыва будет тем меньше,чем большей плотности смеси удастся достичь при сжатии. Ограничения на степеньсжатия связаны с небольшой, но всегда существующей неоднородностью падающего наоболочку излучения и с несимметрией самой мишени, которая еще и нарастает впроцессе сжатия из-за развития неустойчивостей. В результате появляется некаякритическая масса мишени и, следовательно, критическая энергия, которую нужновложить оболочку для ее разгона и получения положительного выхода энергии. Посовременным оценкам, в мишень с массой топлива около 5 миллиграмм и радиусом1-2 миллиметра нужно вложить около 2 МДж за время 5-10410-9 с. При этом энергиямикровзрыва будет на уровне всего 54108 Дж (эквивалентно около 100 кг обычнойвзрывчатки) и может быть легко удержана достаточно прочной камерой.Предполагается, что будущий термоядерный реактор будет работать в режимепоследовательных микровзрывов с частотой в несколько герц, а выделяемая вкамере энергия будет сниматься теплоносителем и использоваться для полученияэлектроэнергии.

За прошедшие годы достигнут большой прогресс впонимании физических процессов происходящих при сжатии мишени и взаимодействиилазерного и рентгеновского излучения с мишенью. Более того, современныемногослойные мишени уже были проверены с помощью подземных ядерных взрывов,которые позволяют обеспечить требуемую мощность излучения. Было полученызажигание и большой положительный выход термоядерной энергии, и поэтому нетсомнений, что этот способ в принципе может привести к успеху. Основнаятехническая проблема, с которой сталкиваются исследователи, работающие в этойобласти — создание эффективного импульсного драйвера для ускорения оболочки.Требуемые мощности можно получить, используя лазеры (что и делается всовременных экспериментальных установках ), но к.п.д лазеров слишком мал длятого, чтобы можно было рассчитывать на положительный выход энергии. В настоящеевремя разрабатываются и другие драйверы для инерционного синтеза основанные наиспользовании ионных и электронных пучков, и на создании рентгеновскогоизлучения с помощью Z пинчей. За последнее время здесь также достигнутсущественный прогресс. В настоящее время в США ведется строительство большойлазерной установки, NIF, рассчитанной на получение зажигания.

Другое направление в управляемом термоядерном синтезе- это термоядерные реакторы, основанные на магнитном удержании. Магнитное полеиспользуется для изоляции горячей дейтериево-тритиевой плазмы от контакта состенкой. В отличие от инерционных реакторов магнитные термоядерные реакторы — это стационарные устройства с относительно низким объемным выделением энергии иотносительно большими размерами. За 40 лет термоядерных исследований былипредложены различные системы для магнитного удержания, среди которых токамакзанимает сейчас лидирующее положение. Другая система для магнитного удержанияплазмы — это стелларатор. Крупные стеллараторы строятся в настоящее время вЯпонии и Германии.

В токамаке горячая плазма имеет форму тора иудерживается от контакта со стенкой с помощью магнитного поля создаваемого каквнешними магнитными катушками, так и током, протекающим по самой плазме.Характерная плотность плазмы в токамаке 100 000 000 000 000 частиц в см3,температура Т = 10-20 кэВ (1 эВ ¦ 12000¦C) и давление 2-3 атм. Для того, чтобыудержать это давление требуется магнитное поле с индукцией В ¦ 1 Т. Однакоплазменные неустойчивости ограничивают допустимое давление плазмы на уровненескольких процентов от магнитного давления и поэтому требуемое магнитное полеоказывается в несколько раз выше, чем то, которое нужно для равновесия плазмы.Для избежания энергетических расходов на поддержание магнитного поля, оно будетсоздаваться в реакторе сверхпроводящими магнитами. Такая технология уже имеетсяв нашем распоряжении — один из крупнейших экспериментальных токамаков, Т-15,построенный несколько лет назад в России, использует сверхпроводящие магнитыдля создания магнитных полей.

Токамак реактор будет работать в режимесамоподдерживающегося термоядерного горения, при котором высокая температураплазмы обеспечивается за счет нагрева плазмы заряженными продуктами реакции альфа-частицами (ионами Не). Для этого, как видно из условия Лоусона, нужноиметь время удержания энергии в плазме не меньше 5 с. Большое время жизниплазмы в токамаках и других стационарных системах достигается за счет ихразмеров, и поэтому существует некий критический размер реактора. Оценки показывают,что самоподдерживающаяся реакция в токамаке возможна в том случае, если большойрадиус плазменного тора будет 7-9 м. Соответственно, токамак-реактор будетиметь полную тепловую мощность на уровне 1 ГВт. Удивительно, что эта цифрапримерно совпадает с мощностью минимального инерционного термоядерногореактора.
За прошедшие годы достигнут впечатляющий прогресс в понимании физическихявлений, ответственных за удержание и устойчивость плазмы в токамаках.Разработаны эффективные методы нагрева и диагностики плазмы, позволившиеизучить в нынешних экспериментальных токамаках те плазменные режимы, которыебудут использоваться в реакторах. Крупные нынешние экспериментальные машины — JET (Европа), JT60-U (Япония), Т-15 (Россия) и TFTR (США) — были построены вначале 80 годов для изучения удержания плазмы с термоядерными параметрами иполучения условий, при которых нагрев плазмы сравним в полным выходомтермоядерной мощности. Два токамака, TFTR и JET использовали DT смесь идостигли соответственно 10 и 16 МВт термоядерной мощности. В экспериментах с DTсмесью JET получил режимы с отношением термоядерной мощности к мощности нагреваплазмы, Q=0.9, и токамак JT60-U на модельной DD смеси достиг Q = 1.06. Этопоколение токамаков практически выполнило свои задачи и создало все необходимыеусловия для следующего шага — строительство установок нацеленных наисследование зажигания, Q Ё 5, и уже обладающих всеми чертами будущегореактора.

В настоящее время ведется проектирование такогопервого экспериментального термоядерного реактора — ИТЭР. В проекте участвуютЕвропа, Россия, США и Япония. Предполагается, что этот первый термоядерныйреактор токамак будет построен к 2010 г.
Существуют огромные запасы топлива для термоядерной энергетики. Дейтерий — этошироко распространенный в природе изотоп, который может добываться из морскойводы. Тритий будет производиться в самом реакторе из лития. Запасы дейтерия илития достаточны для производства энергии в течение многих тысяч лет и этотопливо, как и продукт реакций синтеза — гелий — не радиоактивны.Радиоактивность возникает в термоядерном реакторе из-за активации материаловпервой стенки реактора нейтронами. Известны низкоактивирующиеся конструкционныематериалы для первой стенки и других компонентов реактора, которые за 30-50 леттеряют свою активность до полностью безопасного уровня. Можно представить, чтореактор, проработавший 30 лет и выработавший свой ресурс, будет законсервированна следующие 30-50 лет, а затем конструкционные материалы будут переработаны ивновь использованы в новом термоядерном реакторе. Кроме дейтерий- тритиевойреакции, которая имеет высокое сечение при относительно низкой температуре, иследовательно легче всего осуществима, можно использовать и другие реакции.Например, реакции D с Не3 и p с В11 не дают нейтронов и не приводят кнейтронной активации первой стенки. Однако условия Лоусона для таких реакцийболее жесткие и поэтому нынешняя термоядерная программа в качестве первого шаганацелена на использование DT смеси.

Несмотря на большие успехи, достигнутые в этомнаправлении, термоядерным реакторам предстоит еще пройти большой путь прежде,чем будет построен первый коммерческий термоядерный реактор. Развитиетермоядерной энергетики требует больших затрат на развитие специальныхтехнологий и материалов и на физические исследования. При нынешнем уровнефинансирования термоядерная энергетика не будет готова раньше, чем 2020-2040 г.

2.5 Гидроэнергия.

Гидроэнергостанции – еще один из источников энергии,претендующих на экологическую чистоту. В начале XX века крупные и горные рекимира привлекли к себе внимание, а концу столетия большинство из них былоперегорожено каскадами плотин, дающими баснословно дешевую энергию. Однако этопривело к огромному ущербу для сельского хозяйства и природы вообще: земли вышеплотин подтоплялись, ниже – падал уровень грунтовых вод, терялись огромныепространства земли, уходившие на дно гигантских водохранилищ, прерывалосьестественное течение рек, загнивала вода в водохранилищах, падали рыбные запасыи т.п. На горных реках все эти минусы сводились к минимуму, зато добавлялся ещеодин: в случае землетрясения, способного разрушить плотину, катастрофа моглапривести к тысячам человеческих жертв. Поэтому современные крупные ГЭС неявляются действительно экологически чистыми. Минусы ГЭС породили идею“мини-ГЭС”, которые могут располагаться на небольших реках или даже ручьях, ихэлектрогенераторы будут работать при небольших перепадах воды или движимые лишьсилой течения. Эти же мини-ГЭС могут быть установлены и на крупных реках с относительнобыстрым течением.

Детально разработаны центробежные и пропеллерныеэнергоблоки рукавных переносных гидроэлектростанций мощностью от 0.18 до 30киловатт. При поточном производстве унифицированного гидротурбинногооборудования “мини-ГЭС” способны конкурировать с “макси” по себестоимостикиловатт-часа. Несомненным плюсом является также возможность их установки дажев самых труднодоступных уголках страны: все оборудование можно перевезти наодной вьючной лошади, а установка или демонтаж занимает всего несколько часов.

Еще одной очень перспективной разработкой, неполучившей пока широкого применения, является недавно созданная  геликоидная турбина Горлова (по имени ее создателя). Ее особенность заключаетсяв том, что она не нуждается в сильном напоре и эффективно работает, используякинетическую энергию водяного потока — реки, океанского течения или морскогоприлива. Это изобретение изменило привычное представление о гидроэнергостанции,мощность, которой ранее зависела только от силы напора воды, то есть от высотыплотины ГЭС.

2.6 Энергия приливов и отливов.

Несоизмеримо более мощным источником водных потоковявляются приливы и отливы. Подсчитано, что потенциально приливы и отливы могутдать человечеству примерно 70 млн. миллиардов киловатт-часов в год. Длясравнения: это примерно столько же энергии, сколько может дать использование вэнергетических целях разведанных запасов каменного и бурого угля, вместевзятых; 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 Землетридцати тысяч современных “Америк” при максимально эффективном использованииприливов и отливов, но до этого пока далеко. Проекты приливныхгидроэлектростанций детально разработаны в инженерном отношении,экспериментально опробованы в нескольких странах, в том числе и на Кольскомполуострове. Продумана даже стратегия оптимальной эксплуатации приливнойэлектростанции (ПЭС): накапливать воду в водохранилище за плотиной во времяприливов и расходовать ее на производство электроэнергии, когда наступает “пикпотребления” в единых энергосистемах, ослабляя тем самым нагрузку на другиеэлектростанции.

На сегодняшний день ПЭС уступает тепловой энергетике:кто будет вкладывать миллиарды долларов в сооружение ПЭС, когда есть нефть, гази уголь, продаваемые развивающимися странами за бесценок? В тоже время онаобладает всеми необходимыми предпосылками, чтобы в будущем стать важнейшейсоставляющей мировой энергетики, такой, какой сегодня, к примеру,  являетсяприродный газ.

Для сооружения ПЭС даже в наиболее благоприятных дляэтого точках морского побережья, где перепад уровней воды колеблется от 1-2 до10-16 метров, потребуются десятилетия, или даже столетия.  И все же процент запроцентом в мировой энергобаланс ПЭС могут и должны начать давать уже напротяжении этого столетия.

Первая приливная электростанция мощностью 240 МВт былапущена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в пролив Ла-Манш, гдесредняя амплитуда приливов составляет 8.4 м. Открывая станцию, президентФранции Шарль де Голль назвал ее выдающимся сооружением века. Несмотря навысокую стоимость строительства, которая почти в 2.5 раза превосходит расходына возведение речной ГЭС такой же мощности, первый опыт эксплуатации приливнойГЭС оказался экономически оправданным. ПЭС на реке Ранс входит в энергосистемуФранции и  в настоящее время эффективно используется.

Существуют также проекты крупных ПЭС мощностью 320 МВт(Кольская) и 4000 МВт (Мезенская) на Белом море, где амплитуда приливовсоставляет 7-10 м. Планируется использовать также огромный энергетическийпотенциал Охотского моря, где местами, например в Пенжинской губе, высотаприливов достигает 12.9 м, а в Гижигинской губе — 12-14 м .

Благоприятные предпосылки для более широкогоиспользования энергии морских приливов связаны с возможностью применениягеликоидной турбины Горлова, которая позволяет сооружать ПЭС без плотин,сокращая расходы на строительство.

2.7 Энергия волн.

Уже инженерно разработаны и экспериментальноопробованы высокоэкономичные волновые энергоустановки, способные эффективноработать даже при слабом волнении или вообще при полном штиле. На дно моря илиозера устанавливается вертикальная труба, в подводной части которой сделано“окно”; попадая в него, глубинная волна (а это – почти постоянное явление)сжимает воздух в шахте, а тот крутит турбину генератора. При обратном движении воздухв турбине разрежается, приводя в движение вторую турбину. Таким образом,волновая электростанция работает беспрерывно почти при любой погоде, а ток поподводному кабелю передается на берег.

Некоторые типы ВЭС могут служить отличнымиволнорезами, защищая побережье от волн и экономя, таким образом, миллионыдолларов на сооружение бетонных волнорезов.

Под руководством директора Лаборатории энергетики водыи ветра Северо-Восточного университета в Бостоне был разработан проект первой вмире океанской электростанции. Она будет сооружена во Флоринском проливе, гдеберет начало Гольфстрим. На его выходе из Мексиканского залива мощностьводяного потока составляет 25 млн. м3 в секунду, что в 20 разпревышает суммарный расход воды во всех реках земного шара! По подсчетамспециалистов средства, вложенные в проект, окупятся в течение пяти лет.

В этой уникальной электростанции для получения токамощностью 38 кВт будет использоваться турбина Горлова. Эта геликоидная турбинаимеет три спиральные лопасти и под действием потока воды вращается в 2-3 разабыстрее скорости течения. В отличие от многотонных металлических турбин,применяемых на речных гидроэлектростанциях, размеры изготовленной из пластикатурбины Горлова невелики (диаметр 50 см, длина 84 см), масса ее всего 35 кг.Эластичное покрытие поверхности лопастей уменьшает трение о воду и исключаетналипание морских водорослей и моллюсков. Коэффициент полезного действиятурбины Горлова в три раза выше, чем у обычных турбин.

Гольфстрим — не единственное океанское течение,которое может быть использовано для выработки энергии. Японские ученые,например, говорят о большой эффективности подобных сооружений на тихоокеанскомтечении Куросио. О его колоссальном энергетическом потенциале позволяют судитьследующие цифры: у южной оконечности острова Хонсю ширина течения составляет170 км, глубина проникновения — до 700 м, а объем потока — почти 38 млн. м3в секунду!

2.8 Геотермальная энергия.

Подземное тепло планеты – довольно хорошо известный иуже применяемый источник “чистой” энергии. В России первая геоТЭС мощностью 5МВт была построена в 1966 г. на юге Камчатки, в долине реки Паужетки. В 1980 г.ее мощность составляла уже 11 МВт. В Италии, в районах Ландерелло, Монте-Амиатаи Травеле, работают 11 таких станций общей мощностью 384 МВт. ГеоТЭС действуюттакже в США (Калифорния, Долина Больших Гейзеров), Исландии (у озера Миватн),Новой Зеландии, Мексики и Японии. Столица Исландии Рейкьявик получает теплоисключительно от горячих подземных источников. Но потенциальная мощность геотермальнойэнергетики намного выше.

Геологи открыли, что раскаленные до 180-200оСмассивы на глубине 4-6 км занимают большую часть территории нашей страны, а стемпературой до 100-150°С встречаются почти повсеместно. Кроме того, нанескольких миллионах квадратных километров располагаются горячие подземные рекии моря с глубиной залегания до 3.5 км и с температурой воды до 200°С – естественно, под давлением, – так что, пробурив ствол, можно получитьфонтан пара и горячей воды без всякой электротеплоцентрали.

2.9 Гидротермальная энергия.

Кроме геотермальной энергии активно используется тепловоды. Вода – это всегда хотя бы несколько градусов тепла, а летом онанагревается до 25° С. Почему бы не использовать часть этого тепла? Дляэтого необходима установка, действующая по принципу “холодильник наоборот”.Известно, что холодильник “выкачивает” из своей замкнутой камеры тепло ивыбрасывает его в окружающую среду. Если пропускать воду через холодильныйаппарат, то у нее тоже можно отбирать тепло. Горячий пар, который образуется врезультате теплообмена, конденсируется, его температура поднимается до 110°С, а затем его можно пускать либо на турбины электростанций, либо нанагревание воды в батареях центрального отопления до 60-65° С. На каждый киловатт-час затрачиваемой на это энергии природа дает 3киловатт-часа! По тому же принципу можно получать энергию для кондиционированиявоздуха при жаркой погоде.

Подобные установки наиболее эффективны при большихперепадах температур, как, например, в морях: на глубине вода очень холодна –около 4°С, а на поверхности нагревается до 25° С, что составляет 20 градусов разницы! Все необходимые инженерныеразработки уже проведены и опробованы экспериментально (например, у атоллаКаваратти в Лаккадивском архипелаге около юго-западного побережья Индии),осталось только претворить их в жизнь везде, где имеются подходящие природныеусловия.

Пришло время, когда человечество вплотную должнозаняться сохранением среды своего обитания. Необходимы как научные, так ипрактические усилия для охраны природы, чтобы род человеческий не только выжил,но и продолжал развиваться.

Естественным путем выживания являются максимизациястратегии бережливости в отношениях с окружающим миром и увеличение замкнутостикруговорота всех веществ, вовлекаемых в сферу человеческой деятельности.

Однако легко это сформулировать теоретически, но оченьтрудно  перевести на язык практической деятельности. В этом сложном процесседолжны участвовать все члены мирового сообщества, начиная от международныхорганизаций и кончая каждым человеком в отдельности в его обычной жизни. Тогдана первом плане окажутся не идеологические, а экологические проблемы;доминировать будут не отношения между нациями, а отношения между человечествоми природой.

3. Заключение.

Энергия – это движущая сила любого производства. Тотфакт, что в распоряжении человека оказалось большое количество относительнодешевой энергии, в значительной степени способствовало индустриализации иразвитию общества. Однако в настоящее время при огромной численности населенияи производство, и потребление энергии становится потенциально опасным. Наряду слокальными экологическими последствиями, сопровождающимися загрязнением воздухаи воды, эрозией почвы, существует опасность изменения мирового климата врезультате действия парникового эффекта.

Человечество стоит перед дилеммой: с одной стороны,без энергии нельзя обеспечить  благополучия людей, а с другой – сохранениесуществующих темпов ее производства и потребления может привести к разрушениюокружающей среды, серьезному ущербу здоровья человека.

 Сегодня около половины мирового энергобалансаприходится на долю нефти, около трети — на долю газа и атома (примерно по однойшестой) и около одной пятой — на долю угля. На все остальные источники энергииостается всего несколько процентов. Совершенно очевидно, что без тепловых иатомных электростанций на современном этапе человечество обойтись не всостоянии, и все же по возможности там, где есть, следует внедрятьальтернативные источники энергии, чтобы смягчить неизбежный переход оттрадиционной энергетики к альтернативной. Тогда будет жизненно важно, сколькосолнечных батарей успеет вступить в действие, сколько заработает “мини-ГЭС” иприливных станций, открывающих дорогу тысячам других, сколько цепочек ветряковвстанет по горам и сколько цепочек волновых буйков закачается у побережий.

Ядерная энергия играет исключительную роль всовременном мире: ядерное оружие оказывает влияние на политику, оно навислоугрозой над всем, живущим на Земле. А пока человечество стремится утолить своинепрерывно растущие потребности в энергии путем беспредельного развития ядернойэнергетики, радиоактивные отходы загрязняют нашу планету. В действительностижизнь на Земле всегда зависела от ядерной энергии: ядерный синтез питаетэнергией Солнце, радиоактивные процессы в недрах Земли нагревают ее жидкоеядро, влияют на подвижность материковых плит.

Первая половина 20 века ознаменовалась крупнейшейпобедой науки – техническим решением задачи использования громадных запасовэнергии тяжелых атомных ядер – урана и тория. Этого вида топлива, сжигаемого ватомных котлах, не так уж много в земной коре. Если всю энергетику земного шараперевести на него, то при современных темпах роста потребления энергии урана итория хватит лишь на 100 – 200 лет. За этот же срок исчерпаются запасы угля инефти.

         Вторая половина 20 века стала векомтермоядерной энергии. В термоядерных реакциях происходит выделение энергии впроцессе превращения водорода в гелий. Быстро протекающие термоядерные реакцииосуществляются в водородных бомбах.        

В термоядерных реакторах, безусловно, будетиспользоваться не обычный, а тяжелый водород.  В результате использованияводорода с атомным весом, отличным от  наиболее часто встречающегося в природе,удастся получить ситуацию, при которой литр обычной воды по энергии окажется,равноценен примерно 400 литрам нефти. Элементарные расчеты показывают, чтодейтерия (разновидность водорода, которая будет использоваться в подобныхреакциях) хватит на земле на сотни лет при самом бурном развитии энергетики, врезультате чего проблема заботы о топливе отпадет практически навсегда.

И все-таки вновь и вновь мы обращаемся к вопросу, изкакого материала и какими методами в будущем человечество должно получатьэнергию? На сегодня существует несколько основных концепций решения проблемы.

1.  Расширение сети станций наурановом топливе.

2.  Переход к использованию в качествеядерного топлива тория-232, который в природе более распространен, нежели уран.

3.  Переход к атомным реакторам набыстрых нейтронах, которые  могли бы обеспечить производство ядерного топливаболее чем на 3000 лет, в настоящее время является сложной инженерной проблемойи несет в себе огромную экологическую опасность, в связи, с чем испытываетсерьезное противодействие со стороны мировой экологической общественности иявляется малоперспективным.

4.  Освоение термоядерных реакций, вовремя которых происходит выделение энергии в процессе превращения водорода вгелий [10; стр. 40-67].

В настоящее время наиболее разумным представляетсяразвитие энергетики в расширении сети урановых и уран-ториевых атомных станцийв период решения проблемы управления термоядерной реакцией.

Однако, главная проблема современной энергетики– не истощение минеральных ресурсов, а угрожающая экологическая обстановка: ещезадолго до того, как будут использованы все мыслимые ресурсы, разразитьсяэкологическая катастрофа, которая превратит Землю в планету, совершенно неприспособленную для жизни человека.

Литература

1.        Дементьев Б.А. Ядерныеэнергетические реакторы. М., 1984

2.        Тепловые и атомные электрическиестанции. Справочник. Кн. 3. М., 1985

3.        Ф. Н. Мильков  Общее землеведение 

4.        Б. С. Залогин Океаны

5.        Б. С. Залогин Океан и человек

6.        М. Р. Плоткин Основы промышленногопроизводства

7.        М. М. Дагаев Астрофизика

8.        Солнечная энергетика и солнечныебатареи (http://solar-battery.narod.ru)

9.        Интернет версия журнала «Наука ижизнь»