ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Особенности развития энергетики из "Прогнозное ориентирование развития энергоустановок " Энергетика, или, как теперь часто говорят, топливно-энергетический комплекс, представляет собой одну из основ развития экономики современного общества. Темпы научно-технического прогресса, интенсификация общественного производства, повышение его технического уровня и улучшение условий труда в значительной мере определяются состоянием энергетики. Именно поэтому во всех странах мира уделяется большое внимание проблемам развития энергетической базы. Понятие энергетика охватывает все многообразие методов получения и практического применения различных видов энергии для промышепных и бытовых нужд [20]. [c.10] Человечество потребляет запасы ископаемого топлива в 10 раз быстрее, чем они воспроизводятся [23]. Неудивительно поэтому, что прогнозирование энергетики началось вскоре после установления в середине XIX в. закона сохранения энергии. Цель его — своевременная подготовка к использованию вместо известных тогда и быстро истощавшихся запасов невозобновляемых энергетических ресурсов новых. Так, уже в 1881 г. один из основателей термодинамики Р. Клаузиус сравнивал человечество с наследником, беззаботно проматывающим случайно доставшееся ему состояние. Он говорил Из земли добывается угля столько, сколько может быть добыто при помощи всех технических средств. Между тем число дорог, пароходов и заводов, поглощающих массу угля, возрастает с поражающей быстротой, поэтому невольно возникает вопрос что же предстоит человечеству в будущем, когда весь запас угля будет израсходован... Наступление подобного кризиса не относится к бесконечно далекому времени, а к такому, которое для жизни народов монсет оказаться совершенно ничтожным [21]. [c.10] При этом Н. А. Умов всюду четко проводит идею предельных возможностей, например, КПД обычных паровых машин — не выше 25%, а бинарных (он и их уже рассматривает ) — до 37% и т. д. Ученый ставит задачу максимального использования энергии рек, включая высоту падения воды от 220 до 950 метров . Мощность водяных сил земного шара,— пишет он,— может быть определена ежегодно в 1—2 биллиона лошадиных сило-часов, следовательно, приблизительно втрое более современной потребности в механической энергии но она составляет только половину всего количества энергии, потребляемой на Земле. Таким образом, этот источник не может быть достаточным для поддержания и развития современной культуры . [c.11] Далее Н. А. Умов рассматривает возможности использования энергии ветра, приливов и отливов, волн, внутреннего тепла Земли, солнечной энергии — весь набор источников энергии, который подается теперь некоторыми авторами как открытие новейшего времени. Он отмечает, что пользование мощностью приливов и отливов есть в сущности пользование энергией вращательного движения Земли около оси такое пользование вызвало бы замедление движения и удлинение дня. Но запас этой энергии так велик, что при ежегодном заимствовании из него в сто раз большего количества энергии, чем потребляемое в настоящее время на Земле, день уменьшился бы на одну секунду только в течение десяти тысяч лет . [c.11] Солнце Н. А. Умов считает тем источником энергии, из которого в далеком будущем человечество должно будет и сможет черпать необходимую для его культурного существования и развития энергию . И с большой уверенностью утверждает, что люди овладеют солнечной энергией не через тепловые, а через совершенно иные процессы, по-видимому, электрической природы. В этом вопросе все еще должно быть создано, но для его решения мы располагаем несколькими столетиями . [c.11] За прошедшие 60 лет отмечены следующие существенные отклонения от прогноза Н. А. Умова началась и быстро проходит эпоха нефти и природного газа, наступила и еще долго продлится эра атомной энергии (рис. 1.1), передвинулся на отметку примерно 40% предел повышения КПД тепловых двигателей (рис. 1.2) при этом поршневые паровые машины окончательно вытеснены турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Однако постоянно возобновляющиеся энергоресурсы (ветер, приливы и отливы, волны, солнечное излучение, тепло недр Земли), как и прежде практически почти не используются. [c.11] Наконец, следует учитывать, что вследствие все возрастаюш ей диспропорции в наличии запасов эпергоресурсов (например, запасы нефти в маленьком Кувейте составляют 12,6 млрд. т, в огромной Индии — 125 млн. т, в Японии же их практически нет) и их потреблении между несколькими промышленно развитыми странами и остальным миром (рис. 1.3, 1.4, 1.5), в капиталистических государствах, где экономика в целом развивается стихийно, могут возникать местные кризисы. Так, в 1973 г. по странам Запада прокатился энергетический кризис, вызванный дефицитом нефти, который заставляет правительства этих стран прибегать к контролю за энергоснабжением и потреблением энергии. [c.14] Для того чтобы яснее представить себе складывающуюся в мировой энергетике ситуацию, рассмотрим исторически эволюцию энергетики в зависимости от видов используемых энергоресурсов. [c.14] Первый период начало его теряется в глубине тысячелетий, конец — V—VII вв. В это время человек обходился мускульной силой (сначала своей, а потом и животных), теплом Солнца, а позже — костра. Источником мускульной силы служила химическая энергия пиш,и, получаемая за счет энергии солнечного излучения с помош ью процесса фотосинтеза, в результате которого образуется растительный покров Земли. Энергетические ресурсы не только восстанавливались, но их запасы еш,е и возрастали. Окружающая среда не подвергалась загрязнению . [c.14] Второй период с V—VII вв. до XVIII в. Помимо указанных выше источников энергии стали использоваться новые, тоже постоянно возобновляющиеся движение воды в реках и ветер. Часть работы ста.ли выполнять водяное колесо и ветряные крылья. Энергетические ресурсы полностью восстанавливались, окружающая среда оставалась чистой . [c.14] Третий период с XVIII в. до середины XX в. В это время основным источником энергии в промышленно развитых странах становится невозобновляемая химическая энергия органического ископаемого топлива каменного угля, нефти, природного газа и т. п., а основной движущей силой — движущая сила огня , получаемая в тепловых двигателях. Развивается электроэнергетика. Расходуемые энергетические ресурсы больше не восстанавливаются. Происходит все большее загрязнение окружающей среды. [c.14] Четвертый период начался в середине XX в. с освоения энергии деления урана, плутония, тория и других невозобновляемых ядерных топлив. Он закончится полным исчерпанием (или использованием в допустимой, по соображениям глобальной безопасности, степени) ядерного и термоядерного топлива. Б этот период будут расходоваться последние запасы невозобновляемых энергетических ресурсов Земли, и проблема охраны окружающей среды станет особенно важной. [c.14] Пятый период начнется после окончания четвертого (в случае если не будет открыта и освоена энергия деления нейтронов и протонов или какой-то иной источник энергии). Человечеству придется жить в состоянии динамического равновесия , довольствуясь непрерывно возобновляющимися ресурсами солнечным излучением, движением вод в реках и морях, энергией ветра, теплом недр Земли и химической энергией растений. В соответствии с поступающей энергией придется регламентировать население Земли, оснащенность его престижной, бытовой, культурной и другой энергоемкой техникой. Окружающая среда будет тоже приведена в состояние динамического равновесия, т. е. будет полностью восстанавливаться. [c.15] Мы живем в начале четвертого периода, основными энергетическими проблемами которого являются воспроизводство ядерного топлива деления в реакторах на быстрых нейтронах, осуществление контролируемого термоядерного синтеза, все более широкое применение возобновляемых источников энергии и повышение энергетической эффективности всех типов энергетических установок и энергопотребляющих устройств. К проблемам, нока не имеющим научно-технических оснований для их решения в ближайшем будущем, относятся концентрация рассеянного тепла окружающей среды, массовый искусственный синтез молекул, подобных хлорофиллу, извлечение энергии деления не только из ядер, но и из пока неделимых нуклонов — нейтронов и протонов. [c.15] Таковы в общих чертах вопросы, связанные с наличием и оценкой энергетических ресурсов на Земле. [c.15] Следующая проблема, с которой сталкивается прогнозист,— определение темпов (и их роста или уменьшения) расходования энергоресурсов. Здесь получить ясный и закономерный ответ еще труднее. Так, Н. А. Умов принимал процент ежегодного увеличения потребления энергоресурсов равным 6%, современные исследователи ограничиваются большей частью 2,5—4,5% и никто не рассматривает возможности снижения этих темпов. Дело в том, что прогресс наций оценивается ростом валового национального продукта, приходящегося на человека, а эта величина, как показывают статистические данные по промышленным странам, растет пропорционально росту потребления энергии на одного человека (рис. 1.6) [25]. [c.15] Население же нашей планеты, достигшее недавно 4 млрд. человек, продолжает увеличиваться. Отсюда и исчисляются те или иные проценты роста потребления энергоресурсов. [c.15] Что же касается указанных выше зависимостей, то нет никаких оснований считать, что их характер останется неизменным и в будущем. Наоборот, совершенно очевидно, что рост удельного валового продукта и рост населения планеты, а тем более в отдельных странах, не могут продолжаться бесконечно. [c.16] Это не значит, конечно, что критическое положение наступит в ближайшее время, как это утверждают некоторые зарубежные исследователи, исходя из представлений о старых средствах производства, методах хозяйствования, темпах развития сельского хозяйства и т. п. По системным расчетам последних [27] получается, что уже в ближайшие 200 лет рождаемость должна быть сокращена на 50%, потребление сырья — на 50%, капиталовложения — на 40%. Иногда даются еще более жесткие рекомендации. [c.16] Жизнедеятельность социалистических стран управляется на основе тщательно разрабатываемых планов, что исключает возможность каких бы то ни было кризисов, включая и энергетический. В отчете ЦК КПСС XXV съезду КПСС отмечалось Для развития тяжелой промышленности, как, впрочем, и других отраслей народного хозяйства, все большее значение приобретает разработка крупных комплексных программ, рассчитанных на два-три пятилетия,—таких, как программа развития топливно-энергетического комплекса, металлургии, ведущих отраслей машиностроения. Только на долгосрочной основе можно выработать такие программы, тесно увязать их между собой, обеспечить их ресурсами, состыковать во времени. Такие программы должны, естественно, учитывать непрерывный прогресс отечественной и мировой науки и техники, возможности экономического сотрудничества с другими государствами. Эти программы должны также предусматривать более целесообразное размещение производительных сил внутри страны, потребности освоения новых районов, особенно богатых сырьем и топливом [5, с. 42]. [c.17] Вернуться к основной статье