Александр Проценко - Энергия будущего

Наша отправная точка — энергопотребление в мире сегодня. Мы уже говорили: в среднем в 1980 году на каждого жителя Земли расходовалось 2,5–3 тонны условного топлива. Значит, четырех с половиной миллиардное население Земли потребляло только 11 миллиардов тонн условного топлива. Из чего они складывались? Из 2,5 миллиарда тонн угля, 4,1 — нефти, 2,9 природного газа, 0,6 — гидроэнергии (так же, как и атомная, она пересчитана на условное топливо), 0,3 — атомной энергии и 0,6 миллиарда тонн — прочие энергетические ресурсы.

Много это или мало по сравнению с существующими на Земле ресурсами, мы увидим далее, а сейчас сравним энергию, производимую человеком, с солнечной энергией, достигающей поверхности Земли. Поскольку речь пойдет об очень больших величинах, будем пользоваться энергетической единицей, введенной индийским физиком Хоми Баба (она обозначается символом Q), равной 37 миллиардам тонн условного топлива.

Итак, в 1980 году на Земле было потреблено примерно 0,3 Q. Ежегодно на поверхность Земли солнечные лучи приносят 1500 Q, то есть почти впять тысяч раз больше. По-различному подходят к оценке потребностей в будущем. В одном из подходов оценивается величина энергии, которую нужно потратить на каждого жителя Земли с учетом многочисленных факторов (увеличение валового национального продукта, опреснение воды, затрудненная добыча сырья и т д.), о которых шла речь выше. Считается, что в 2040–2050 годах в технически развитых странах каждый человек будет ежегодно потреблять 15–20 тонн условного топлива, а в среднем в мире 5-10 тонн.

Сейчас население Земли растет со скоростью 3 человека в секунду. Демографы полагают, что в дальнейшем рост населения несколько замедлится и к 2050 году достигнет лишь 12–14 миллиардов. В этом случае человечество будет потреблять около 2–3 Q.

При другом подходе прогнозисты-энергетики исходят из темпов развития экономики. Например, в материалах Мирового энергетического конгресса, состоявшегося в сентябре 1977 года в Стамбуле, приведены следующие величины в единицах Q:

Видно, что с течением времени в энергетическом балансе мира доля атомной энергетики возрастает. Если в 2000 году ее вклад составит всего 5–7 процентов, то уже в 2020 году можно ожидать увеличения до 15–20 процентов, а для технически развитых стран эта доля может доходить и до 40–50 процентов.

Итак, в 2050 году, то есть через 70 лет, общее ежегодное количество потребляемой энергии может достичь 2–3 Q, то есть 0,1–0,2 процента от солнечной энергии, падающей на Землю.

Ну а что будет после 2050-го? Есть ли пределы развития энергетики? Если рост энергетики будет продолжаться со скоростью всего 2 процента, через 100–150 лет искусственное энерговыделение на Земле составит 30 Q, то есть 2 процента от солнечной. При темпе роста 0,7 процента в год через 1000 лет величина энергии, добываемой человеком, сравняется с энергией, приносимой Солнцем. Предел ли это? Нужна ли человечеству еще большая энергия?

Некоторые ученые дают утвердительный ответ. Членкорреспондент АН СССР Н. Кардашев делит цивилизации на три типа. Первый — это цивилизация, обладающая энергией, близкой к той, что сейчас потребляет человечество, 0,1 Q. Второй тип обладает энергией, близкой к излучаемой близлежащей к ней звездой.

В этом случае энергопотребление примерно равно 10 13 Q.

Третий тип цивилизации должен обладать энергией в масштабах своей галактики. Это 10 24 Q.

Как можно овладеть энергией масштаба солнечной?

Идеи, предложенные еще К. Циолковским, развиты в наше время Дайсоном, профессором Принстонского университета. Для использования энергии Солнца им предлагается соорудить вокруг нашего светила сферу радиусом около 150 миллионов километров с обитаемой оболочкой, для строительства которой нужно переработать всю массу одной из планет Солнечной системы. Население этой оболочки сможет использовать всю энергию, излучаемую Солнцем.

Конечно, эти проекты и масштабы потребления энергии относятся к области далекой фантастики. Ну а как быть с предполагаемой величиной, необходимой энергии на 2050 год, равной 2–3 Q, или, скажем, с величиной в десять раз больше — 30 Q? Достижимы ли они, и если да, то насколько легко или трудно этот прогноз осуществить?

Достичь такой выработки энергии нелегко, но возможно. Сейчас весь вопрос в темпах развития. Для человечества наступают трудные времена. Энергия дорожает, и энергетику невозможно развивать такими темпами, как это было ранее. Даже атомная энергетика не может помочь в этом случае. Она не так дорога, как энергетика на органическом топливе, но все же дорогая.