Александр Проценко - Энергия будущего
Увеличение потоков тепла и солнечной радиации, уменьшение осадков в засушливых районах и обратная картина в местностях с достаточным количеством тепла и влаги могут привести к серьезным нарушениям в сельском хозяйстве. При изменении климата неизбежны перестройка жилищ, коммунального обеспечения, изменения характера производственной деятельности. Сам человек также достаточно чувствителен к перемене климатических условий.
Поскольку такое непреднамеренное воздействие на климат неизбежно, нужно научиться и планомерно изменять его в нужных направлениях. Задача чрезвычайно трудная, но небезнадежная.
Уже сделаны первые шаги в воздействии на развитие облачности и образование осадков. Рассеяние низких переохлажденных облаков и туманов, применение искусственной кристаллизации капель воды для предотвращения града используются уже в течение нескольких лет в СССР и ряде стран. Эксперименты по воздействию на ураганы проводятся сейчас учеными США. Есть достаточно и других способов воздействия на климат или предотвращения его изменения. О некоторых из них мы расскажем позже.
Конечно, такие разработки потребуют дополнительных, иногда значительных затрат материалов, труда и энергии. Но, обладая достаточным ее количеством, люди смогут справиться с нарушениями климата, происходящими в результате их жизнедеятельности. Нужно только, чтобы эта энергия была достаточно "чистой", не засоряющей землю химическими, аэрозольными и радиоактивными выбросами.
Чистая энергия
Если энергетика должна принять на себя основную долю ответственности за вызываемое ею нарушение теплового баланса водоемов, атмосферы, а в будущем и климата всей Земли и отдельных ее районов, то ответственность за химическое загрязнение атмосферы, за общее вредное воздействие на природу нужно возложить и на другие отрасли промышленности. Такое разделение вины необходимо не для того, чтобы ссылаться друг на друга, а чтобы решать эту проблему комплексно, принимая необходимые меры во всех звеньях народного хозяйства. Посильны ли эти меры для человека? Можно ли добиться чистоты атмосферы и как это сделать?
Сначала коснемся химического загрязнения. Основные его источники: сжигание угля и нефти на электростанциях, в котельных, в различных печах металлургической, химической промышленности и в двигателях внутреннего сгорания. Из защитных мер сейчас наиболее действенны установки на источниках загрязнения различных фильтров по улавливанию пыли и газов. С улавливанием пыли дело обстоит просто - есть относительно недорогие фильтры, позволяющие эффективно улавливать до 95-97 процентов этих частиц. Наблюдения последних лет показывают, что запыление атмосферы растет медленнее, чем развиваются энергетика и промышленность, медленнее, но все же растет. А при усовершенствовании фильтров, по-видимому, с этой проблемой справиться удастся легко, не особенно удорожая производство энергии.
Хуже обстоит дело с газами. Для улавливания многих из них еще не найдено удовлетворительных решений.
В принципе эта задача, конечно, решается, но практически она требует существенных затрат материальных ресурсов и опять-таки энергии.
При использовании в качестве топлива угля можно предварительно проводить его облагораживание - удалять примеси, порождающие выброс вредных газов. Другой путь - газификация угля или переработка его в синтетическое жидкое топливо, например метанол. Конечно, все это требует затраты энергии. Если ее получать, опять сжигая уголь, то снова неизбежны вредные выбросы.
Вот тут и может помочь атомная энергия. Количество этих выбросов существенно уменьшается, если при переработке угля в качестве источника тепла использовать именно ее. Кстати, в некоторых странах для газификации углей уже планируются и разрабатываются ядерные реакторы.
Совершенствование двигателей внутреннего сгорания также приводит к постепенному уменьшению вредной загазованности воздуха. Однако это лишь полумеры, для транспорта нужно отыскивать и внедрять новые виды энергоносителей: электроаккумуляторы, водород. Использование в двигателях водорода резко понижает количество вредных выбросов из них, так как основной продукт при сжигании водорода в атмосфере - это вода. Но на добычу его также потребуется дополнительный расход энергии.
Итак, химическое загрязнение атмосферы можно предотвратить, только затратив дополнительное количество энергии. Выглядит это так, словно круг замкнулся:
чтобы уменьшить вредное воздействие энергетики, нужно затратить дополнительную энергию, а она сама является источником загрязнений.
На самом деле круг можно разорвать. Начну с того, что количество энергии, которую нужно затратить на уменьшение загрязнений, вызываемых энергетикой, относительно невелико. Кроме того, и это, пожалуй, главное, можно и нужно шире использовать более чистые виды энергоисточников. Какому же из них отдать предпочтение?
К сожалению, до сих пор такой обстоятельный сравнительный анализ еще не был сделан. Не потому, что им не считали нужным заняться, а потому, что провести его с учетом всех факторов чрезвычайно сложно. В чем эта сложность?
Приведу такой пример. Гидроэлектростанция, построенная на реке, безусловно, полезна: она вырабатывает электроэнергию и помогает регулировать сток рек.
В то же время ее появление наносит ущерб природе и в конечном счете человеку, ибо водохранилища ГЭС отнимают иногда большие луговые площади и пахотные земли. А это приводит к ухудшению обеспечения человека продуктами питания; часто погибает и большая часть рыбного населения; изменение водного режима отражается на климате. Можно назвать и другие факторы.
Чтобы оценить все здесь сказанное количественно, могут потребоваться годы. Только длительное наблюдение может помочь понять, в какую сторону и с какой скоростью будут развиваться те или иные явления.
Несмотря на сложность такого анализа, уже проведены первичные (их иногда называют поисковыми) исследования, учитывающие основные факторы, поддающиеся количественной оценке.
В одной из таких оценок, сделанной зарубежными специалистами, в качестве критерия сравнения было выбрано количество потерянных человеко-дней, приходящихся на выработанную единицу энергии.
Мы уже говорили, что практически любой вид деятельности человека наряду с пользой приносит и ущерб его здоровью, его трудоспособности. Электростанция, работающая на угольном топливе, безусловно, нужна и полезна. Но на каждый выработанный ею киловатт-час приходится большое количество выброшенных пыли и вредных газов, загрязняющих атмосферу, ухудшающих самочувствие человека, уменьшающих его трудоспособность, сокращающих срок его жизни. Все это и приводит к потере дней, которые могли бы быть отданы трудовой деятельности. Удобно выражать эти потери в человеко-днях. Для общества в целом важна именно эта характеристика.
Приведем сравнительные оценки, сделанные для нескольких видов энергоисточников. Если потери человеко-дней на единицу выработанной электроэнергии для электростанции, использующей в качестве топлива природный газ, принять за единицу, то для других они будут такими: для атомной электростанции-1; для электростанции на угле - 200-300; для электростанции на солнечной энергии - 2000-3000; для электростанции на энергии ветра - 3000.
Другие специалисты получают иные по сравнению с приведенными величины, иногда отличающиеся в 2- 5 раз. Поэтому хотелось бы еще раз сказать, что это первые приближенные оценки, которые никоим образом нельзя абсолютизировать. Безусловно, последующее уточнение методики расчета, более глубокий и широкий анализ приведут к изменению этих данных. Но ясно, что атомные электростанции с полным основанием могут претендовать на роль самого чистого источника энергии.
теперь некоторые разъяснения, поражает полученная величина вредности солнечной электростанции. Она в тысячи раз больше вредности станции на ядерном топливе, хотя на первый взгляд должна быть самой безвредной. Но только на первый.
Плотность солнечной энергии мала. Чтобы на солнечной электростанции выработать единицу энергии, нужно разместить на поверхности Земли большое количество приемных преобразующих устройств. Для их изготовления необходимо определенное количество различных металлических и неметаллических материалов.
А при работе шахт, рудников, химических, металлургических и других заводов, производящих и обрабатывающих эти материалы, в атмосферу будет выброшено немало вредных веществ. Значит, в конечном счете выработка электроэнергии на солнечной электростанции также оказывает вредное воздействие на человека.
В этом смысле не являются исключением и электростанции, использующие энергию ветра или океана. А вот в угольных электростанциях почти весь вредный эффект вызван их собственными выбросами.
