Источник данных о погоде: Минск погода на 7 дней

Альтернативная энергетика бесперспективна?

Альтернативная энергетика бесперспективна?

Ниже приведен материал, опубликованный в Профиле (Альтернативная энергетика: США надувают «зеленый пузырь», Сергей Лопатников). Почти все положения данной статьи заслуживают внимания. Но хотелось бы уточнить, что все это справедливо по отношению к альтернативной энергетике в индустриальном масштабе. В отношении раздельно взятого домохозяйства почти все из нижеприведенных утверждений являются спорными.

Джордж Буш объявил о государственной програмке, подразумевающей заместить до 2015 г. 30% потребностей США в бензине и дизельном горючем биологическим топливом – этиловым спиртом и «биодизелем», которые предполагается получать из культурных растений. Возник слоган: «Большая кукуруза заменит огромную нефть». Стремительно «зеленеет» Силиконовая равнина.

Существует мировоззрение, что перспективы так именуемого биологического топлива – это просто очередной денежный «мыльный пузырь», настолько соответствующий для современной экономики. Безосновательность надежд на данную модификацию «вечного двигателя» еще 30 годов назад обосновал академик Петр Капица.

8 октября 1975 г. на научной сессии, посвященной 250-летию Академии СССР, академик Петр Леонидович Капица, удостоенный 3-мя годами позднее Нобелевской премии по физике, сделал концептуальный доклад, в каком, исходя из базисных физических принципов, по существу, похоронил все виды «альтернативной энергии», кроме управляемого термоядерного синтеза.

Если коротко выложить суждения академика Капицы, они сводятся к последующему: какой бы источник энергии ни разглядывать, его можно охарактеризовать 2-мя параметрами: плотностью энергии (ее количеством в единице размера) и скоростью ее передачи (распространения). Произведение данных величин есть наибольшая мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию этого вида.

К примеру, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с большой скоростью – скоростью света. В итоге поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совершенно не мал – больше 1 киловатт на кв. м. Данный поток достаточен для жизни на планетке, но как основной источник энергии для населения земли очень неэффективен. Как отмечал Капица, на уровне моря, с учетом утрат в атмосфере, реально человек может применять поток в 100-200 Вт на 1 кв. м. Даже сейчас КПД устройств, преобразующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтоб покрыть лишь бытовые потребности 1-го современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью более 40-50 кв. м. Для того, чтоб заменить солнечной энергией источники ископаемого горючего, необходимо возвести вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50-60 км. Схожий проект в обозримом будущем не быть может реализован ни по техническим, ни по денежным, ни по политическим причинам.

Иной пример – топливные элементы, где происходит прямое перевоплощение хим энергии окисления водорода в электричество. Тут плотность энергии велика, высока и эффективность такого преобразования, достигающая 70% и поболее. Зато очень мала скорость ее передачи, ограниченная чрезвычайно низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В итоге плотность потока энергии оказывается приблизительно таковой же, как и для солнечной энергии. Капица писал: «На практике плотность потока энергии чрезвычайно мала, и с 1 кв. м электрода можно снимать лишь 200 Вт. Для 100 Мегаватт мощности рабочая площадь электродов добивается 1 кв. км, и нет надежды, что капитальные издержки на построение таковой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией». Топливные элементы можно применять лишь там, где не необходимы огромные мощности. Но для макроэнергетики они бесполезны.

Поочередно оценивая ветровую энергетикугеотермальную энергетикуволновую энергетикугидроэнергетику, Капица обосновывал, что все данные источники никогда не сумеют составить суровую конкурентнсть ископаемому горючему: мала плотность ветровой энергии и энергии морских волн; низкая теплопроводимость пород ограничивает умеренными масштабами геотермальные станции; всем хороша гидроэнергетика, но для того, чтоб она была действенной, или необходимы горные реки – когда уровень воды можно поднять на огромную высоту и обеспечить тем высшую плотность гравитационной энергии воды, – но их не достаточно, или нужно обеспечивать большие площади водохранилищ и гробить плодородные земли.

Капица особо коснулся атомной энергетики и отметил три главные трудности на пути ее становления в качестве главенствующего источника энергии для населения земли: делему захоронения радиоактивных отходов, критическую опасность катастроф на атомных станциях и делему неконтролируемого распространения плутония и ядерных технологий. Через 10 лет, в Чернобыле, мир сумел убедиться, что страховые предприятия и академик Капица были более чем правы в оценке угрозы ядерной энергетики. Пока речи о переводе мировой энергетики на ядерное горючее нет, хотя можно ждать роста ее доли в индустриальном изготовление электричества.

Наибольшие надежды Капица связывал с термоядерной энергетикой. За прошлые 30 с лишним лет, невзирая на огромные усилия ученых различных государств, неувязка управляемого термояда не лишь не была решена, но с течением времени осознание трудности трудности, быстрее, лишь подросло.

Как же водородная энергетика и биологическое топливо? Есть два метода получить водород в индустриальных масштабах: или методом электролиза разложить воду на водород и кислород, но это просит энергии, заранее превосходящей ту, что позже выделится при сжигании водорода и превращении его снова в воду, или из природного газа при помощи катализаторов и опять-таки издержек энергии – которую необходимо получить опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в крайнем случае это все-же не «вечный двигатель»: некая доборная энергия при сжигании водорода, приобретенного таковым методом, все таки появляется. Но она будет еще меньше той, что была бы получена при конкретном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Означает, «электролитический водород» – это вообщем не горючее, это просто «аккумулятор» энергии, приобретенной из другого источника… которого как раз и нет. Внедрение же водорода, приобретенного из природного газа, может быть, и уменьшит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, потому что данные выбросы будут соединены лишь с генерацией энергии, нужной для получения водорода. Но зато в итоге процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых лишь вырастет.

В случае с «биоэнергетикой» идет речь или о реанимации старинной идеи применения растительных и животных жиров для питания движков внутреннего сгорания (1-ый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), или о применении этилового спирта, приобретенного методом брожения натуральных – зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. – либо подвергнутых гидролизу (другими словами разложению клетчатки на сахара) – агропродуктов.

Что касается изготовления масел, это очень низкоэффективное, по «критериям Капицы», создание. К примеру, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при 3-х урожаях в год выход орехов чуть ли превзойдет 2 кг/год с 1 кв. м. Из данного количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии выходит чуток больше 1 Вт с 1 кв. м – другими словами на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с такого же 1 кв. м. При всем этом мы не учли того, что получение таковых урожаев просит интенсивного внедрения энергоемких удобрений, издержек энергии на обработку земли и полив. Чтоб покрыть нынешние потребности населения земли, пришлось бы на сто процентов засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, несложно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла.

Поочередно оценивая ветровую энергетикугеотермальную энергетикуволновую энергетикугидроэнергетику, Капица обосновывал, что все данные источники никогда не сумеют составить суровую конкурентнсть ископаемому горючему: мала плотность ветровой энергии и энергии морских волн; низкая теплопроводимость пород ограничивает умеренными масштабами геотермальные станции; всем хороша гидроэнергетика, но для того, чтоб она была действенной, или необходимы горные реки – когда уровень воды можно поднять на огромную высоту и обеспечить тем высшую плотность гравитационной энергии воды, – но их не достаточно, или нужно обеспечивать большие площади водохранилищ и гробить плодородные земли.

Капица особо коснулся атомной энергетики и отметил три главные трудности на пути ее становления в качестве главенствующего источника энергии для населения земли: делему захоронения радиоактивных отходов, критическую опасность катастроф на атомных станциях и делему неконтролируемого распространения плутония и ядерных технологий. Через 10 лет, в Чернобыле, мир сумел убедиться, что страховые предприятия и академик Капица были более чем правы в оценке угрозы ядерной энергетики. Пока речи о переводе мировой энергетики на ядерное горючее нет, хотя можно ждать роста ее доли в индустриальном изготовление электричества.

Наибольшие надежды Капица связывал с термоядерной энергетикой. За прошлые 30 с лишним лет, невзирая на огромные усилия ученых различных государств, неувязка управляемого термояда не лишь не была решена, но с течением времени осознание трудности трудности, быстрее, лишь подросло.

Как же водородная энергетика и биологическое топливо? Есть два метода получить водород в индустриальных масштабах: или методом электролиза разложить воду на водород и кислород, но это просит энергии, заранее превосходящей ту, что позже выделится при сжигании водорода и превращении его снова в воду, или из природного газа при помощи катализаторов и опять-таки издержек энергии – которую необходимо получить опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в крайнем случае это все-же не «вечный двигатель»: некая доборная энергия при сжигании водорода, приобретенного таковым методом, все таки появляется. Но она будет еще меньше той, что была бы получена при конкретном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Означает, «электролитический водород» – это вообщем не горючее, это просто «аккумулятор» энергии, приобретенной из другого источника… которого как раз и нет. Внедрение же водорода, приобретенного из природного газа, может быть, и уменьшит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, потому что данные выбросы будут соединены лишь с генерацией энергии, нужной для получения водорода. Но зато в итоге процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых лишь вырастет.

В случае с «биоэнергетикой» идет речь или о реанимации старинной идеи применения растительных и животных жиров для питания движков внутреннего сгорания (1-ый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), или о применении этилового спирта, приобретенного методом брожения натуральных – зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. – либо подвергнутых гидролизу (другими словами разложению клетчатки на сахара) – агропродуктов.

Что касается изготовления масел, это очень низкоэффективное, по «критериям Капицы», создание. К примеру, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при 3-х урожаях в год выход орехов чуть ли превзойдет 2 кг/год с 1 кв. м. Из данного количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии выходит чуток больше 1 Вт с 1 кв. м – другими словами на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с такого же 1 кв. м. При всем этом мы не учли того, что получение таковых урожаев просит интенсивного внедрения энергоемких удобрений, издержек энергии на обработку земли и полив. Чтоб покрыть нынешние потребности населения земли, пришлось бы на сто процентов засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, несложно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла.


Предлагаем посмотреть другие страницы сайта:
← Калининградская область: перспективы альтернативной энергии | Новый метод получения возобновляемой энергии →

# КОММЕНТАРИЙ:

Добавить комментарий