Горизонты науки и техники - Бестужев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
Серьезная проблема в области энергетики — загрязнение воздуха и водных путей стационарными теплоэлектроцентралями и транспортными средствами, работающими за счет сжигания нефти и керосина. Значительные исследования посвящены дожиганию
Фиг. 2. Точками обозначены основные направления исследований, которые могут привести к техническим или технологическим усовершенствованиям. Почти все виды энергетики заинтересованы в усовершенствованиях приборов и оборудования. Для повышения эффективности и взаимозаменяемости такого рода исследования должны быть проведены с учетом многих потребителей.
135
топлива в выхлопных газах транспортных устройств, по весьма возможно, что наилучшим решением все-таки окажется транспорт с электроприводом. Такой транспорт сможет применять усовершенствованные аккумуляторы или топливные элементы или черпать электроэнергию от проводов или других систем дистанционной передачи электромагнитной энергии. Автомобили с электроприводом, конечно, имеют много недостатков: они тяжелы, у них сравнительно малое ускорение, небольшая мощность, они медленно набирают скорость. Кроме того, они более дорогие. Понадобятся аккумуляторные батареи с более высокой плотностью энергии, которые можно было бы легко сменить и быстро перезарядить. Следует упомянуть также о психологических и экономических проблемах: водителям придется приобретать новые навыки, потребуются станции технического обслуживания совершенно иного типа, чем современные. Однако электрические автомобили позволят не только снизить загрязненность воздуха, но и уменьшить шум на улицах.
Можно сделать еще несколько чисто умозрительных предположений о дальнейшем развитии энергетики. После разработки соответствующих технических устройств можно будет использовать громадное количество атмосферной энергии. Падающая на Землю лучистая энергия Солнца, о которой мы уже упоминали ранее, поглощается или рассеивается атмосферой. На образование обычного урагана затрачивается 30 ООО млн. кет. Непрерывное испарение воды на земном шаре расходует 35 ООО млрд. кет. Если сконденсировать пары воды в резервуар объемом один кубический километр, помещенный на высоте 1000 м, то при сбрасывании этой воды можно получить энергию 2400 млн. кет*ч. Подсчитано, что на земном шаре ежегодно в виде осадков выпадает 435 000 кмг воды. Если этой водой заполнить резервуар, размещенный на километровой высоте, то можно получить энергию 100 000 млн. кет • ч.
Вращение небесных тел, имеющих магнитное поле, создает электродвижущую силу в результате так называемой униполярной (гомополярной) индукции. Наша Земля, совершающая полный оборот за 24 часа, имеет магнитное поле около 0,1 ее. Кинетическая энергия вращения Земли составляет громадную величину —
130
61, 74« 1024 кпал. Если использовать земной шар в качестве ротора естественного электрогенератора с положительными клеммами на полюсах и отрицательными — иа экваторе, то получим напряжение около 100 000 <?. Однако, чтобы использовать такой генератор, нужно изобрести технологически осуществимую схему.
Умозрительно можно себе представить также источник энергии, работающий на нейтрино. Предполагают, что на поверхность Земли падает поток нейтрино, по мощности почти не уступающий потоку солпечной энергии. Поскольку нейтрино очень слабо взаимодействует с материей, этот поток свободно проходит через облачный покров и, кроме того, предоставлен в наше распоряжение и днем и ночью. Однако сейчас не известно, каким образом мояшо тормозить нейтрино. Существует еще целый ряд умозрительных схем применения и использования энергии, но в настоящее время все опи относятся к области научной фантастики.
По многочисленным и разнообразным проблемам энергетики можно составить прогнозы на будущее. Запасы угля значительны, однако количество газообразного и жидкого топлива ограниченно, и в начале следующего столетия следует ожидать повышения их стоимости. Поэтому в ближайшем будущем начнется эксплуатация месторождений горючих сланцев. Замена используемых видов топлива, полпая электрификация экономики, газификация угля или получение из него жидких топлив могут опровергнуть этот прогноз. Потребность в ядерном топливе определится в зависимости от типа применяемых энергосиловых установок; вполне понятно, что производство ядерных реакторов будет совершенствоваться.
Доказанные энергетические системы станут более совершенными. Например, в паросиловых установках уменьшится удельный расход тепла, а в двигателях внутреннего сгорания будут использоваться ламинарные смеси. Громадный научный и технический прогресс коснется всех систем прямого преобразования энергии, в частности магнитогидродинамических генераторов, топливных элементов, термоэлектричества и термоэлектроники. За счет технических нововведений и законодательных актов будет уменьшена загрязненность воздуха и снижен шум, создаваемый энергетическими
1S7
установками. Создадут мощные ядерные опреснители морской воды. Передача электричества на расстояние улучшится за счет применения силовых кабелей с криогенным охлаждением и техники сверхвысоковольтных передач, а накопление и хранение электроэнергии станет областью бурного технического и технологического развития. В заключение можно предсказать более широкое применение вычислительной техники, анализа систем и методов исследования операций при проектировании новых заводов и для наиболее оптимального сочетания энергосистем.
