Журнал Наука и жизнь, 1980 № 01

В последние годы все больше внимания уделяется созданию энергетических установок с МГД-генераторами, которые, как известно, могут работать на газообразном, жидком и твердом топливе. Использование угля в этом случае особенно перспективно. Во многих странах, в том числе и в СССР, имеются значительные запасы низкокалорийных углей. Используя их на МГД-электростанциях, можно достичь кпд 50–55 процентов (по сравнению с 40–44 процентами на тепловых электростанциях). Кроме того, сравнительно высокий кпд способствует снижению «теплового загрязнения» водных источников, уменьшается также загрязнение воздушного бассейна окислами серы и азота.

Существенное место в энергетическом балансе будущего займет термоядерная энергия. Как известно, топливом для термоядерной реакции служат дейтерий и литий, превращаемый в тритий. Запасы их весьма велики. Одной трети грамма дейтерия, содержащегося в 10 литрах обыкновенной воды, с избытком хватит, чтобы удовлетворить среднегодовую потребность одного жителя Земли в энергии. Это эквивалентно энергии, содержащейся в 2 тоннах каменного угля или 2300 литрах бензина. Однако термоядерная энергия едва ли будет стоить намного меньше атомной. По оценкам Международного совета по термоядерным исследованиям, стоимость исследовательских работ и технических разработок составляет примерно 15 миллиардов долларов. Есть основания полагать, что стоимость разработок можно значительно сократить, если проводить исследования на основе международной кооперации.

В прогнозах развития энергетики будущего все большее место отводится водороду как идеальному энергоносителю. Чем же замечателен водород? Во-первых, у него высокая калорийность на единицу массы: она почти в 3 раза превосходит бензин; во-вторых, широкие пределы воспламеняемости в воздухе, что обеспечивает стабильное горение, в-третьих, водород почти не загрязняет окружающую среду. Топки для его сжигания, не требующие дымовых труб, компактны.

В настоящее время развитие водородной энергетики сдерживается дороговизной получения водорода: он стоит примерно в 3–4 раза дороже, чем ископаемые виды топлива. Однако при росте цен на минеральное сырье водород может стать вполне конкурентоспособным энергоносителем.

В ближайшем будущем предвидится создание транспортных водородных двигателей и специальных нагревателей, экспериментальных самолетов на водородном топливе и электробатарей, работающих на принципе соединения водорода с кислородом с кпд 60–70 процентов. Стоит задача — изыскать эффективный и недорогой источник энергии для разложения воды на водород и кислород. Им может стать высокотемпературный ядерный реактор и солнечные установки, а в более отдаленном будущем установки для радиолиза или фотосинтеза с получением водорода при поглощении световых квантов хлорофиллом, а также приливно-отливная энергия океана. Если же говорить о ближайшем будущем, то задача видится в повышении эффективности процесса до 50 процентов одновременно с получением электроэнергии на одной и — той же ядерной установке.

В последние годы стали усиленно изучаться и биологические методы преобразования энергии. Представляет интерес, например, «этаноловый эксперимент» Бразилии, где бензин стали заменять на этанол, получаемый при переработке сахарного тростника (один гектар тростника дает 100 тонн биомассы, из которой можно получить до 150 литров спирта). В ходе этого эксперимента сократились валютные расходы страны, стали решаться некоторые социальные проблемы: развитие экономики отдельных районов, повышение занятости населения.

В ряде стран Западной Европы, США, Австралии предусматривается выращивание растений (трава, водоросли) специально для переработки в жидкое и газообразное топливо (метанол, этанол, метан). Такого рода энергетические плантации рассматриваются как средство снижения затрат на импортируемое топливо.

В США изучается вопрос о производстве энергии на базе лесоводческих хозяйств. В этих хозяйствах выращиваются особые виды деревьев (например, тополь), способные давать новые побеги из пеньков после порубки. Эти быстрорастущие деревья на площади около 12 тысяч гектаров непахотных земель могут обеспечить топливом ТЭЦ мощностью 400 мВт.

Еще одним источником получения энергии служат городские отходы. Переработка мусора на топливо и ценные компоненты особенно эффективна в крупных городах, где на сравнительно небольшой территории могут скапливаться тысячи тонн отходов, которые примерно на 60 процентов состоят из бумаги и растительных остатков. Определено, что из 1 тонны бумажных отходов можно получить 500 килограммов глюкозы, а из нее — 250 литров этилового спирта. Например, одна из чикагских фирм успешно занимается комплексной переработкой мусора. Металлы извлекаются магнитным барабаном, а бумага, пластмасса и остатки древесины используются в качестве топлива. Это топливо смешивается с углем и подается на сжигание.