ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы ШТРИХИ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ПРОБЛЕМЕ МИР В ПОИСКАХ ЭНЕРГИИ Заклинание Огня, или Что утаил Прометей из "Мост в энергетическое Эльдорадо " Энергия всегда играла важную роль в жизни человечества. Все виды деятельности человека связаны с затратами энергии. На протяжении веков производству энергии предшествовало развитие научной мысли, и доступные виды энергии, а также способы ее использования оказывали непосредственное влияние на общество. [c.3] Проблемы отыскания и использования соответствующих видов энергии всегда интересовали людей, однако столь волнующими, как сегодня, они не были никогда. Повышенный интерес к ним понятен. Мировое потребление энергии стало соизмеримым с запасами горючих ископаемых — базой современной энергетики. То, что природой создавалось на протяжении геологических эпох (миллионов лет), расходуется в течение нескольких десятилетий. Люди осознают во взаимодействии Человека с Природой происходит нечто очень серьезное, возможно, необратимое. [c.4] Сколько энергии потребуется человечеству в ближайшем и более отдаленном будущем Как долго нынешние способы производства энергии будут удовлетворять потребность в ней Может ли топливно-энергетический комплекс нарушить экологическое равновесие планеты Каким видам энергии суждено стать главными в будущем Эти вопросы беспокоят сегодня не только ученых и экономистов. [c.4] Укрощенный термояд Но путь к нему долог и труден. Чтобы проложить временный мост в это энергетическое Эльдорадо, нужен прочный и надежный материал. Им может стать уголь, запасов которого хватит на 600—800 лет. [c.4] Чтобы проиллюстрировать преимущества угля над другими видами топлива и придать сказанному зримые контуры, обратимся к рис. 1. [c.5] Если соединить вместе все разведанные запасы каменного угля, то образуется куб высотой 21 км — в два с лишним раза выше самой высокой горы на Земле. Маленький куб, показанный в верхнем правом углу, высота которого в масштабе соответствует 1,95 км, отражает все мировое энергопотребление в 1985 г. в пересчете на угольный эквивалент, а большой, изображенный слева,— прогнозируемые мировые потребности в энергии вплоть до 2050 г., которые могли бы быть выражены в угольном эквиваленте в виде куба высотой 13,3 км. [c.5] Огонь защитил людей от суровых холодов и хищных зверей, спас от голода, дал человеку безграничную власть над окружающим миром. Но одновременно огонь принес человеку горе и страдания своими необузданными набегами, истребительными войнами, превращающими в пепел цветущие города и целые государства, стал орудием изощренных пыток, истощил земные недра, сделал человека врагом окружающей среды, поставил под сомнение его будущее. [c.8] Кто же виноват Возможно, Прометей. Ведь именно с него, согласно древней легенде, все и началось. Из сострадания к человеку он похитил из горна своего друга Гефеста огонь и дал его людям. Он научил их счету, чтению и письму, вооружил знаниями. Дал людям все, что делает жизнь счастливей и радостней. И за это с гордостью принял нечеловеческие мучения от громовержца Зевса. Но, подарив человеку огонь, Прометей не дал ему полной власти над ним. С тех далеких времен и по сей день человек беспомощен перед огнем стихийным. Современная цивилизация с ее огромным техническим арсеналом пасует перед разбушевавшейся огненной стихией городских, степных и лесных пожаров. В одних только Соединенных Штатах Америки в качестве ежегодной дани огонь забирает более 11 тысяч жизней, а непосредственные финансовые убытки лишь от сгоревших зданий превосходят полтора миллиарда долларов. Все это трудно объяснить, если, кроме того, принять во внимание, что Прометей заставил огонь стать в упряжку . [c.8] Впоследствии вместо бака стали применять длинный (10—12 м) цилиндр диаметром около 1,5 м. Его окружали каменной кладкой, а под ним разводили огонь. В начале XVIII в. были предложены более эффективные котлы — с горизонтальными трубами, через которые проходили дымовые газы. Сначала делали одну-две трубы большого диаметра (жаровые), потом множество труб малого диаметра (дымогарные). Такие газотрубные котлы ставились на паровозах, пароходах и локомобилях. Теплота использовалась сравнительно плохо, а давление не удавалось поднять выше 1,5—1,8 МПа. [c.9] Поэтому большее распространение получили мощные водотрубные котлы, у которых вода циркулировала по тонким длинным трубам, омываемым горячими газами. Трубы располагались горизонтально, наклонно или вертикально и соединялись с барабаном небольшого диаметра, в котором пар отделялся от воды. Они позволили поднять давление до 20 МПа и выше. Их КПД достигал 90—95 %. Горячие газы уже не только кипятили воду в трубах, но и подогревали свежую питательную и поступающий в топку воздух. Чтобы увеличить энергию пара, его также подогревали горячими газами в трубах пароперегревателя. [c.9] В конце XIX в. были предложены прямоточные котлы, без барабанов, отделяющих пар от воды. [c.9] Легко подсчитать, что уже в ближайшие 20 лет должно быть произведено 8760 ЭДж энергии, или 300 млрд т топлива, тогда как во всем мире до настоящего времени в общей сложности было добыто всего около 210 млрд т топлива (условного), или 6132 ЭДж. Но суть проблемы не столько в грандиозности цифр, сколько в грозящем в ближайшем будущем исчерпании нефти и газа, дающих человечеству в настоящее время львиную долю потребляемой энергии. [c.14] Из маловажного источника энергии, которым она являлась в начале века, нефть превратилась в ресурс, на долю которого к середине 70-х гг. приходилось уже около половины всего мирового потребления энергии. Удобства ее использования, транспортировки и переработки, низкая стоимость добычи, а также иллюзия о практически бесконечных запасах привели к такому скачку в потреблении нефти, который явился беспрецедентным в истории с точки зрения его скорости и масштабов. [c.14] Нефть — кровь современной цивилизации . Сегодня невозможно представить себе мир без нефти. Нефть — это не только тепловые станции, автомобили, самолеты, но и синтетические волокна, моющие средства, пластмассы, удобрения, красители, лаки, душистые вещества и лекарства. Наличие или отсутствие черного золота определяет внутреннюю и внешнюю политику государств. [c.14] Нескончаемые вереницы автомобильных и железнодорожных цистерн, караваны танкеров, стальные нити магистральных трубопроводов несут нам сегодня нефть — источник прогресса. В 1985 г., по данным одного из самых авторитетных экспертов — Мировой энергетической конференции (МИРЭК), добыча нефти составила примерно Й % общего количества ископаемых топлив. Но, к великому сожалению, ее бесценные кладовые грозят иссякнуть (запасы традиционной нефти и доступные ресурсы нетрадиционной нефти, по мнению МИРЭК, составляют всего лишь 9344 ЭДж, или 320 млрд т). [c.15] Природный газ — родной брат нефти, ее неизменный спутник не только на страницах печати, но и в подземных кладовых. Так же, как и нефть, он идет к нам по рукотворным стальным артериям, чтобы поделиться своей энергией, одеть, обуть, обогреть, накормить, украсить быт. Самый чистый и удобный из всех ископаемых топлив — газ полноправно прописался в наших квартирах, сделался незаменимым и необходимым помощником. Однако не ему выпала честь решить энергетическую проблему. Судьба газа еще более тревожна, чем нефти. Если в начале XX в. его практически вообще не применяли и в 1955 г. доля газа в энергетическом балансе планеты составляла лишь 3 %, то уже в 1972 г. она достигла 18 %. Согласно прогнозу МИРЭК, в 1985 г. производство газа равнялось 77, а в 2000 г. составит 143 ЭДж, или соответственно 2,64 и 4,9 млрд т топлива (условного). В то же время его традиционные ресурсы, представляющие собой сумму доказанных (2500 ЭДж, или 65 трлн м ) и неразведанных запасов (8150 ЭДж, или 212 трлн м ), которые могут быть извлечены при нормальном развитии технологии разведки и добычи, весьма скромны — 10 500 ЭДж (270 трлн м ). [c.16] Но есть еще один аспект экологической проблемы. Горение —это соединение элементов топлива с кислородом. Воздушный лайнер в трансатлантическом полете расходует 50—100 т кислорода, превращая углерод топлива в нетоксичный углекислый газ. Два гигантских регенератора — растительный мир и океан — во всю свою мощь стараются справиться с этим незапланированным природой притоком углекислоты, однако и им уже становится не под силу. В последнее время в атмосфере заметно увеличивается содержание углекислого газа — от 0,03 до 0,032 %. Для людей и животных это не страшно, но... забеспокоились климатологи. Пропуская солнечный свет, воздух становится менее прозрачным для инфракрасных лучей — теплового излучения Земли, в результате возникает печально известный парниковый эффект , способный испортить климат планеты, сделав его жарким и влажным. [c.17] И это еще не все. Существует опасность теплового загрязнения атмосферы. Человек сжигает ископаемые топлива. Он разложил огромный камин, теплота которого образует искусственную энергию планеты. Количество ее пока невелико — всего лишь 0,1 % той энергии, которую Земля получает от Солнца. Увеличение этой искусственной энергии в 50 раз подогреет Землю в среднем на 3,5 °С и может повлечь за собой необратимые процессы, в частности таяние ледников. [c.17] История помнит не один энергетический кризис . И каждый раз, столкнувшись с очередной нехваткой энергии, люди не опускали руки, не возвращались к пещерному образу жизни, а восходили на новый, более высокий виток технического прогресса. В них жил гордый, непреклонный дух Прометея. [c.19] Вернуться к основной статье