Энергетические ресурсы

       Не так  давно группа ученых океанологов обратила внимание на тот факт, что Гольфстрим несет свои  воды  вблизи  берегов Флориды со скоростью 5 миль в час. Идея использовать этот поток теплой воды была весьма заманчивой.

Возможно ли это?  Смогут ли гигантские турбины и подводные пропеллеры,  напоминающие ветряные мельницы,  генерировать электричество, извлекая энергию из течений и воли? "Смогут" -  таково в 1974 году было заключение Комитета Мак-Артура,  находящегося под эгидой Национального управления по исследованию океана и атмосферы в Майами (Флорида). Общее  мнение заключалось  в  том, что   имеют место  определенные  проблемы, но все они могут быть решены в  случае  выделения ассигнований, так как "в этом проекте нет ничего такого, что превышало бы возможности современной инженерной и технологической мысли".

      В океане  существует  замечательная среда для поддержания жизни, в состав которой входят питательные вещества, соли и другие минералы. В этой среде растворенный в воде кислород питает всех морских животных от самых маленьких до самых больших,  от амебы до акулы. Растворенный углекислый газ точно так же поддерживает жизнь всех морских растений от одноклеточных  диатомовых водорослей  до  достигающих  высоты 60-90 метров бурых водорослей.

      Морскому биологу нужно сделать лишь шаг вперед, чтобы перейти от восприятия океана как природной  системы  поддержания жизни к  попытке начать  на  научной основе извлекать из этой системы энергию.

      При поддержке  военно-морского  флота США в середине 70-х годов группа специалистов в области исследования океана, морских инженеров  и водолазов  создала  первую  в мире океанскую энергетическую ферму на глубине 12 метров под залитой солнцем  гладью  Тихого  океана вблизи города Сан-Клемент. Ферма была небольшая.  По сути своей, все это было лишь экспериментом. На  ферме выращивались бурые гигантские калифорнийские водоросли.

      По мнению директора проекта доктора Говарда А.  Уилкокса, сотрудника Центра исследования морских и  океанских  систем  в Сан-Диего (Калифорния), "до 50 % энергии этих водорослей может быть превращено в топливо - в природный газ  метан.  Океанские фермы будущего, выращивающие  бурые водоросли на площади примерно  40 000 га,  смогут давать энергию, которой хватит,  чтобы  полностью удовлетворить потребности американского города с населением в    50 000 человек".

       В наши дни,  когда возросла необходимость в  новых  видах топлива, океанографы, химики, физики, инженеры и технологи обращают все большее внимание на океан как на потенциальный  источник энергии. В океане растворено огромное количество солей.  Может  ли соленость быть использована, как источник энергии? Может. Большая концентрация соли в океане навела ряд исследователей Скриппского океанографического института в Ла-Колла (Калифорния) и других центров на мысль о создании таких установок. Они  считают,  что для получения большого количества энергии вполне возможно  сконструировать батареи,  в  которых происходили бы реакции между соленой и несоленой водой.

Температура воды океана в разных местах  различна.  Между тропиком Рака и тропиком Козерога поверхность воды нагревается до 82 градусов по Фаренгейту (27 C).  На глубине 600 метров температура падает до 35,36,37 или 38 градусов по Фаренгейту (2-3.5 С).  Возникает вопрос:  есть ли  возможность использовать разницу температур для получения энергии? Могла бы тепловая энергоустановка,  плывущая под водой,  производить электричество? Да, и это возможно.

      В далекие 20-е годы прошлого столетия Жорж Клод, одаренный, решительный и весьма настойчивый французский физик, решил исследовать такую возможность. Выбрав участок океана вблизи берегов Кубы, он сумел-таки после серии неудачных попыток получить установку мощностью 22 киловатта.  Это явилось большим научным достижением и приветствовалось многими учеными.

       Используя теплую воду на поверхности и холодную на глубине и создав соответствующую технологию,  мы  располагаем  всем необходимым для производства электроэнергии, уверяли сторонники использования  тепловой  энергии  океана.  "Согласно  нашим оценкам, в  этих  поверхностных  водах имеются запасы энергии, которые в 10 000 раз превышают общемировую потребность в ней". "Увы, - возражали скептики, - Жорж Клод получил в заливе Матансас всего 22 киловатта электроэнергии.  Дало ли это  прибыль?"  Не  дало,  так как,  чтобы получить эти 22 киловатта, Клоду пришлось затратить 80 киловатт на работу своих насосов.

       Сегодня профессор Скриппского института океанографии Джон Исаакс делает вычисления более аккуратно. По его оценкам, современная технология  позволит  создавать энергоустановки, использующие для производства электричества разницу температур в океане, которые производили бы его в два раза больше,  чем общемировое потребление на сегодняшний день. Это будет электроэнергия, производимая электростанцией, преобразующей термальную энергию океана (ОТЕС).

        Однако самолеты и легковые автомобили,  автобусы и грузовики могут приводиться в движение газом,  который можно извлекать из воды,  а уж воды-то в морях достаточно. Этот газ - водород, и он может использоваться в качестве горючего. Водород - один из наиболее распространенных элементов во  Вселенной.  В океане он содержится в каждой капле воды.  Помните формулу воды? Формула   H-OH значит, что молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Извлеченный из воды водород можно сжигать как топливо и использовать не  только  для того, чтобы приводить в движение различные транспортные средства, но и для получения электроэнергии.

         Все большее число химиков и инженеров с энтузиазмом относится к "водородной энергетике" будущего,  так как  полученный водород достаточно удобно хранить:  в виде сжатого газа в танкерах или в сжиженном виде в криогенных контейнерах при температуре       -203 С.  Его можно хранить и в твердом виде после соединения с  железо-титановым  сплавом или с  магнием  для образования металлических гидридов.  После этого их можно легко транспортировать и использовать  по  мере необходимости. В 60-е  годы  специалистам  из НАСА удалось столь успешно осуществить процесс электролиза воды и столь эффективно  собирать высвобождающийся  водород,  что  получаемый таким образом водород использовался во время полетов по программе "Аполлон".

      Таким образом,  в  океане,  который составляет 71 процент поверхности планеты, потенциально имеются различные виды энергии -  энергия волн и приливов;  энергия химических связей газов, питательных веществ,  солей и других  минералов;  скрытая энергия водорода, находящегося в молекулах воды; энергия течений, спокойно и нескончаемо движущихся в различных частях океана; удивительная по запасам энергия,  которую можно получать, используя разницу температур воды океана на  поверхности  и  в глубине, и их можно преобразовать в стандартные виды топлива.

       Такие количества энергии, многообразие ее форм гарантируют, что  в  будущем человечество не будет испытывать в ней недостатка. В то же время не возникает необходимости зависеть от одного - двух основных источников энергии,  какими,  например, являются давно использующиеся ископаемые виды топлива и  ядерного горючего,  методы получения которого были разработаны недавно. Разумеется, трудно даже представить себе переход от столь привычных, традиционных видов топлива - угля,  нефти и природного газа - к  незнакомым,  альтернативным  методам  получения энергии. Разница температур? Водород,  металлические   гидриды, энергетические фермы в океане?  Для многих это звучит как научная фантастика.

       И, тем не менее, несмотря на то, что извлечение энергии океана находятся на стадии экспериментов и  процесс  ограничен  и дорогостоящ, факт остается фактом,  что по мере развития научно-технического прогресса энергия в будущем может в значительной степени добываться из моря.  Когда - зависит от того,  как скоро эти процессы станут достаточно дешевыми. В конечном итоге дело  упирается не в возможность извлечения из океана энергии в различных формах, а в стоимость такого извлечения, которая определит, насколько быстро будет развиваться тот или иной способ добычи. Когда бы это время ни наступило,  переход к использованию энергии океана принесет двойную пользу: сэкономит общественные средства и сделает более жизнеспособной третью планету Солнечной системы - нашу Землю. 
 
 
 
 
 
 

6. Заключение.

     За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на  новые,  более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан.

      Солнце светило и обогревало человека всегда: и тем не менее однажды люди приручили огонь, начали жечь древесину.

Затем древесина уступила  место  каменному  углю.  Запасы древесины казались безграничными,  но паровые машины требовали более калорийного "корма".

Но и  это  был лишь этап.  Уголь вскоре уступает свое лидерство на энергетическом рынке нефти.

      И вот новый виток: в наши дни ведущими видами топлива пока остаются        нефть и газ.  Но за каждым новым кубометром газа  или тонной нефти нужно идти все дальше на север или восток,  зарываться все глубже в землю.  Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить нам все дороже.

Замена? Нужен новый  лидер  энергетики.  Им,  несомненно, станут ядерные источники.

  Запасы урана,  если, скажем, сравнивать их с запасами угля,  вроде  бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса он содержит в себе энергии в миллионы раз больше, чем уголь. А итог  таков:  при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить,  считается, в сто тысяч раз меньше средств и труда, чем при извлечении энергии из угля. И ядерное горючее приходит на смену нефти и углю...  Всегда было так:  следующий источник энергии был и более мощным.  То была, если можно так выразиться, "воинствующая" линия энергетики.

     В погоне за избытком энергии человек все глубже погружался в стихийный мир природных явлений и  до  какой-то  поры  не очень задумывался о последствиях своих дел и поступков.

  Но времена изменились. Сейчас начинается новый, значительный этап земной энергетики. Появилась "щадящая" энергетика, построенная  так,  чтобы  человек  не  рубил сук, на котором он сидит.  Заботился об охране уже сильно поврежденной биосферы.

Несомненно, в  будущем  параллельно с линией интенсивного развития энергетики получат широкие права гражданства и  линия экстенсивная: рассредоточенные  источники  энергии не слишком большой мощности,  но зато с высоким КПД, экологически чистые, удобные в обращении.

Яркий пример тому - быстрый старт электрохимической энергетики, которую позднее, видимо, дополнит энергетика солнечная.

Энергетика очень быстро аккумулирует,  ассимилирует, вбирает в себя все самые новейшие идей,  изобретения,  достижения науки. Это и понятно:  энергетика связана буквально со всем, и все тянется к энергетике, зависит от нее.

  Поэтому энергохимия,  водородная энергетика, космические электростанции, энергия, запечатанная в антивеществе, кварках, "черных дырах",  вакууме, - это всего лишь наиболее яркие  вехи, штрихи,  отдельные черточки того сценария,  который пишется на наших глазах и который можно назвать Завтрашним Днем Энергетики.

  Лабиринты энергетики.  Таинственные переходы, узкие, извилистые тропки. Полные загадок, препятствий, неожиданных озарений, воплей печали и поражений, кликов радости и побед. Тернист, непрост, непрям энергетический путь человечества. Но мы верим, что мы на пути к Эре Энергетического Изобилия и что все препоны, преграды и трудности будут преодолены.

      Рассказ об  энергии  может  быть бесконечен,  неисчислимы альтернативные формы ее  использования  при  условии,  что  мы должны разработать для этого эффективные и экономичные методы. Не так важно, каково ваше мнение о нуждах энергетики,  об источниках энергии,  ее качестве, и себестоимости. Нам, по-видимому, следует лишь согласиться с тем,  что сказал ученый  мудрец, имя которого осталось неизвестным:  "Нет простых решений, есть только разумный выбор". 

7. Список использованной  литературы. 

1. Энциклопедия  для детей. Том 3. География. Под редакцией  М. Аксёновой и др. – 3- е изд., испр. - М.: «Аванта+», 1999. – 640 с.
2. Алисов, Н. В. Физическая и экономическая география мира. 2 – е изд. / Н. В. Алисов – М.: «Айрис - пресс», 2003.  – 349 с.
3. Голдин, А. Океаны энергии. / А Голдин – М.: «Знание», 1983. – 87 с.

4.  Гаврилов, В.П. Чёрное золото планеты. / В.П Гаврилов – М.: «Недра», 1990. - 160 с.

5. Куликов, Л.М. Основы экономической теории: учебное пособие. / Л.М. Куликов – М.: «Финансы и статистика», 2003. –393 с.
6. Родионова, И. А. Экономическая география. Полный курс для поступающих в вузы: учебно-справочное пособие. В 2–ух томах. / И. А. Родионова – М.: «Экзамен», 2003. – 416 с.
7. Юдасин, Л. С. Энергетика: проблемы и надежды. / Л. С. Юдасин – М.: «Просвещение», 1990. – 207 с.