Юрий Чирков - Занимательно об энергетике

Причин немало, главное — средняя плотность потока солнечной радиации на поверхности Земли обидно мала. Собрать солнечный урожай не так-то просто! Чтобы обеспечить энергией город с населением в 100 тысяч человек, нужны солнечные коллекторы общей площадью в 5 X 5 километров. Подобная установка заняла бы всю территорию такого города!

Конечно же, есть пустыни — обильные солнцем и бросовыми землями. Но тогда возникает дополнительная проблема — передача (а как тут обойтись без больших потерь?) энергии в те же города. Естественно поэтому: источники энергии жмутся к городам, поближе к потребителю. Можно, к примеру, хитроумно разместить солнечные коллекторы вдоль густой сети шоссейных и железных дорог. Так, чтобы они при этом не мешали сельскохозяйственным угодьям. И вот земной шар уже покрыт «кольчугой» из фотоэлементов. Люди, их постройки загнаны под землю. Стеснены. Но выход ли это из положения? Когда-то Дон-Кихот сражался с ветряными мельницами: его объявили сумасшедшим. А ведь старик был отчасти прав! Совсем недавно экономисты частично его реабилитировали. (Так же, как в 1980 году Ватикан вдруг публично покаялся: Галилей, оказывается, был осужден невинно, ошибочка произошла, видите ли!)

Ученые поставили вопрос: опасна ли ветряная, солнечная, геотермальная энергетика? Чепуха, скажет читатель, как могут быть опасными эти вроде бы экологически стерильные источники? Вот атом, с его радиоактивными отходами... А ведь дело спорное! Энергия солнца или ветра в своем первозданном виде рассеяна, не-концентрирована. Она требует громоздких и сложных устройств. В уране же или угле энергия, так сказать, сконденсирована. И чтобы освободить ее, необходимо гораздо меньше стали, бетона и других материалов. Вот исследователи и занялись подсчетом. Оказалось: по материалоемкости хуже всего обстоит дело у ветростанций (помянем Дон-Кихота!), а по затратам труда на каждый мегаватт не столь почетное первенство держат солнечные батареи.

Можно судить энергетику и по другим показателям. Всякое дело чревато риском: и оступиться можно, и буквально голову сломать. Так вот: если оценивать энергетику потерянными человеко-днями, то в лидеры тут выйдут уголь и нефть. И совсем недалеко от них окажется энергетика солнечная. Так что солнечная энергетика не так чиста, как кажется.

Но есть место, где царит вечное лето, где солнце сияет постоянно и щедро, где нет атмосферы, ослабляющей солнечные лучи, нет дня и ночи. Там можно использовать солнце, так сказать, на полную катушку, на все 100 процентов. Где расположен этот рай гелиотехников? Конечно же, в космосе!

Правда, космос тоже бывает разный. Для наших целей лучше всего выбрать так называемую геостационарную орбиту, удаленную от Земли на 35 800 километров. Ее период обращения ровно 24 часа, сутки! Тут предметы как бы зависают над Землей, стынут в недвижности.

Геостационарные или геосинхронные орбиты уже освоены: тут давно прижились трансляционные спутники связи. Сюда удобно поместить и гелиоэлектростанции.

Мы, люди, ощущаем тесноту Земли, ее крошечность и хрупкость. Но только космонавтам доступно иное ощущение — чувство бескрайности, беспредельности, неизмеримости космических просторов.

Тесно может быть на Земле, но не в космосе! Размещенная там солнечная батарея диаметром в 5 километров и дающая 5 миллионов киловатт электроэнергии (больше, чем Братская ГЭС!) при взгляде с Земли будет иметь такие же угловые размеры, как диск диаметром в 20 сантиметров с расстояния в 1 километр! Для космоса это песчинка!

И таких «песчинок» можно соорудить на геосинхронной орбите столько, сколько потребуется для полного обеспечения землян энергией.

Можно долго перечислять достоинства гелиостанций на орбите. Прежде всего поток солнечной радиации тут много больше, чем на Земле: выше в 15 раз (1,5 киловатта с квадратного метра). Площадку с солнечными батареями можно установить так, чтобы лучи солнца падали на нее оптимальным образом — вертикально.

В космосе не будет ни влаги, ни ветра, ни пыли. А они на Земле — досадная помеха для гелиоустановок. Кроме того, космос обладает привлекательными свойствами — невесомостью и глубоким вакуумом. Они позволят возводить гигантские инженерные сооружения с минимальными затратами материалов.

Гелиостанции вовсе не обязаны действовать в одиночку. Их симбиоз, скажем, с термоядерными установками даже очень желателен. (Для последних идеальный вакуум снимает проблему герметизации, а температура, близкая к абсолютному нулю, позволяет использовать сверхпроводящие магниты для удержания плазмы.)