Новые источники энергии. Источники гравитационной, солнечной и ядерной энергии

Поскольку большинство потенциальных источников энергии находится в рассеянном состоянии, создание конструкций, способных концентрировать их энергию с целью ее практического использования, обошлось бы чрезвычайно дорого. Вполне возможно, что энергия, которая потребовалась бы на сооружение таких конструкций, превысила бы то количество энергии, которое они способны были выработать за вероятный срок своего существования.

Поэтому в каждом случае необходим тщательный анализ, чтобы определить рентабельность как финансовых, так и энергетических вложений. Так, анализ добычи и переработки горючих сланцев плато Колорадо показывает, что затраты энергии на механизацию горных работ, транспортировку сланцев, их экстракцию и очистку почти равны энергии от сжигания полученной таким путем нефти. Так что до тех пор, пока не будет найдена принципиально новая технология, горючие сланцы едва ли могут стать крупным источником получения нефти.

Еще одна особенность новых источников энергии состоит в том, что экономисты называют проблемой «темпов промышленного освоения». Если мы хотим, чтобы энергия в мире не иссякла, решающее значение приобретает не наличие ее потенциальных запасов, а скорейшее их освоение. Старые энергетические источники - уголь, нефть и газ - вовлекались в сферу практического использования последовательно, причем каждый из них быстрее предыдущего.

Освоить же все существующие сегодня потенциальные источники энергии гораздо труднее; они требуют больших капиталовложений при более низкой окупаемости и меньшей отдаче. А это значит, что мир, богатый потенциальными энергетическими ресурсами, будет страдать от недостатка энергии просто в силу недостаточно быстрого ввода новых ее источников.

Источники гравитационной, солнечной и ядерной энергии. Основные, пока не используемые источники энергии можно разделить на три категории: источники гравитационного происхождения, источники солнечного происхождения и ядерные реакции.

Лишь один потенциальный энергетический источник, приливы, использует силу тяготения. Притяжение со стороны Луны и Солнца движет воду Мирового океана, создавая гидроэнергетический потенциал, который можно использовать для строительства приливных электростанций в местах с максимальной амплитудой приливов и отливов.

К источникам, в основе которых лежит солнечная энергия, относятся обычное дерево, уголь, нефть и природный газ; все они являются продуктами жизнедеятельности растений или животных, которые не могли бы существовать без солнца. К той же категории относится солнечная энергия как таковая и-что менее очевидно-энергия ветра (4), рек, волн и термического градиента океанов (5).

5. Морские тепловые электростанции могли бы использовать разницу температур воды у поверхности и на большой глубине. На приведенной схеме показан принцип действия такой плавучей электростанции. Она имеет трубу длиной 1200 м (1), которая опущена в глубоководные слои. По этой трубе холодная вода откачивается с глубины в теплообменник (2), где используется для сжижения аммиака. Жидкий аммиак перетекает во второй теплообменник (3), где под воздействием теплой поверхностной воды испаряется и возвращается к началу цикла. Циркулируя по этой замкнутой системе, аммиак приводит в действие турбину (4). Такая система способна работать уже при весьма незначительных перепадах температур

Существуют три источника энергии, связанных с ядерными процессами: уже используемое на практике деление атомного ядра, термоядерный синтез и геотермальная энергия. В термоядерном синтезе энергия выделяется при слиянии ядер изотопов водорода. Для этого необходима плазма с очень высокой температурой (~10⁸С), которая создается либо в различного рода магнитных ловушках, либо за счет взаимодействия с твердой мишенью лазерного излучения или пучков заряженных частиц.

Наконец, источники геотермальной энергии используют тепло, выделяемое ядерными процессами, происходящими в глубинах Земли. В ограниченных масштабах геотермальная энергия преобразуется в электрическую геотермальными электростанциями и служит целям теплофикации. Предполагается использование горячей подземной воды для превращения жидкости с низкой точкой кипения в пар, который будет пропускаться через турбину.

Бытовые отходы, которые в развитой стране выбрасывает каждая семья, могут служить вторичным источником энергии. С 1935 г. количество бумаги, выбрасываемой британскими домохозяйками, почти удвоилось и достигло примерно 5 кг в неделю, между тем как количество золы и шлака в отходах составляет менее трети прежнего. Домашний мусор можно использовать в качестве топлива при создании систем теплофикации и для выработки электроэнергии.