Александр Проценко - Энергия будущего
Чтобы человек мыслил, точнее, чтобы работал его мозг, нужно 10 ватт энергии. Мало? Да, немного. Этой подчеркивает совершенство мозга, ибо самые современные компьютеры, потребляющие те же ватты, ни по отдаче, ни по объему не могут сравниться с ним.
Мощность, развиваемая человеком в обыденной жизни (без тяжелой физической работы), 40-60 ватт. А поскольку "коэффициент полезного действия" нашего организма около 20 процентов, то затратить надо не 40- 60 ватт, а в пять раз больше, то есть уже около 250 ватт.
Эта дополнительная мощность выделяется в виде тепла.
Значит, за 12 часов активного бодрствования расходуемая энергия составит 3 киловатт-часа. В переводе на тепловые единицы это составит 2500 килокалорий. Такие аккуратные измерения баланса энергии в человеческом организме были проведены в связи с созданием различных систем жизнеобеспечения в космических кораблях для космонавтов.
Итак, 2500 килокалорий в виде жиров, углеводов и белков должен ежедневно получать организм человека.
Что еще? И для чего?
Проследим, как и для чего человек начал привлекать необходимую для существования дополнительную энергию. Обратимся вновь к истории и начнем с первобытнообщинного строя.
Сорок-пятьдесят тысяч лет назад первыми орудиями труда человека были камень, топор, копье. Все блага, добываемые им, были следствием разума и применения мускульной энергии. Долго не покорялась ему магическая сила огня. Наконец он научился добывать и сохранять его, обогревать и освещать свое жилище, приготовлять пищу. Ф. Энгельс писал: "Добывание огня трением впервые доставило человеку господство над определенной силой природы и тем окончательно отделило человека от животного царства".
Человек делает еще несколько шагов вперед!
Пять-десять тысяч лет до нашей эры им совершенствуются каменные орудия и... появляется лук. В ямахловушках, в которые попадают звери, царь природы использует силу тяжести, в других ловушках упругую силу отогнутой ветви. Позже начинается приручение животных, способных развивать мощность 200-400 ватт.
По современным понятиям, это очень немного, однако власть человека возрастает.
В жилищах появляется глиняная посуда, так как огонь получает "новую профессию": его уже применяют для гончарного производства. Бег человечества ускоряется. Наступил рабовладельческий строй.
В пятом веке до нашей эры народы овладевают искусством обработки изделий из меди, затем бронзы и, наконец, железа. Природная энергия огонь - используется при получении металла и его превращении в изделие. Совершенствуются и разнообразятся орудия труда. Изобретено колесо и колесные повозки. На лодках появился парус - это уже использование энергии ветра. Получают распространение такие механизмы, как рычаг, ворот, блок, умножающие мускульную силу человека Архимед вооружил людей катапультой, стрелометом и множеством других изобретений. Появляется и водяное колесо, мощность которого 1-4 киловатта.
До этого периода, просуществовав сотни тысяч лет, человек еще не притронулся к гигантским энергетическим кладовым невозобновляемой энергии - углю, нефти, газу И тем не менее по сию пору нас изумляют уникальные инженерные сооружения Пирамида Хеопса в Египте высотой 147 метров сложена из 2,3 миллиона блоков, каждый весом в среднем две тонны Строительство этих сооружений потребовало огромных затрат энергии До сих пор выясняются возможные технические приемы, которые могли быть использованы для возведения этих гигантских построек с изумительной точностью При длине сторон основания, равной 233 метрам, расхождение составляет ничтожную величину, всего два сантиметра Некоторые специалисты, сознающие невозможность найти объяснение, прибегают даже к "творчеству гостей из космоса"
Между тем человечество успело уже перейти в эпоху феодализма
Прошло всего несколько веков (с V по XVII век), и появляются промышленность и горное дело с еще очень простыми машинами. Уже созданы сукновальные станки и развилось кузнечное дело. Энергия ветра и воды используется в мельницах мощностью от 3 до 20 киловатт.
Усовершенствованные водяные колеса по своей мощности стали эквивалентны мускульной энергии трех-четырех тысяч человек.
Наконец, в XVII-XVIII веках, в период зарождения и становления капиталистических отношений, свершился переход к принципиально новому виду энергетики - теплоэнергетике. Был создан целый ряд паровых двигателей сначала это машины Дени Папена, Ньюкомена, а потом универсальные паровые двигатели Ползунова и Уатта. Затем появились двигатели внутреннего сгорания, паровые и газовые турбины стали использоваться нефть и газ.
Стремительное насыщение промышленности энергетическими машинами, начатое в XIX веке, продолжается в наше время. Воздвигнуты десятки тысяч электростанций, питающих миллиарды электродвигателей. Добыча нефти и производство бензина открыли дорогу сотням миллионов автомобилей и тепловозов. В небо взлетают тысячи самолетов, стартуют космические ракеты Наконец, заработали атомные электростанции.
Человечество прошло бесконечно длинный путь в своем развитии. И каждый очередной этап сопровождался увеличением потребляемой человеком энергии.
В 1860 году ее расход на каждого человека в пересчете на условный уголь (килограмм которого дает 7000 килокалорий тепла) составлял полтонны. В 1940 году они переросли в полторы тонны А в 1980 году две с половиной три тонны Таковы средние цифры.
В технически же развитых государствах в 1980 году расход составил 6-15 тонн, а в развивающихся странах всего 0,5-1 тонну, то есть в десять раз меньше!
Что же это означает? Значит, целые государства могут существовать и при очень малом потреблении энергии по сравнению с потреблением ее в технически развитых странах? Конечно, могут. Вопрос в том, как развиты в этих государствах промышленность и сельское хозяйство, как устроен быт.
Когда данные по величине валового национального продукта в различных странах были проанализированы, то оказалось, что эта величина прямо пропорциональна энерговооруженности человека в этой стране. Если она в одном государстве в пять раз больше, чем в другом, то и количество валового национального продукта в нем оказывается в пять раз больше, чем в другом. Конечно, это усредненные данные. В отдельных случаях такая пропорциональность не наблюдается. Отклонения объясняются разнообразием путей исторического развития, различными природными условиями. Но в среднем приведенная закономерность справедлива.
Значит, для дальнейшего повышения материального благосостояния людей необходимо повышать их энерговооруженность. К сожалению, в будущем рост энерговооруженности не будет приводить к прямо пропорциональному увеличению валового национального продукта.
Значительную часть энергии люди вынуждены отдавать на другие нужды. Вот примеры из разных областей.
Постоянно ухудшающееся плодородие почвы требует все большего количества удобрений, на производство которых затрачивается дополнительная энергия. Освоение одного гектара орошаемой земли также связано с энергетическими затратами, равными примерно тонне условного топлива.
Дороже становится и добыча рыбы. Улов и переработка одной тонны ее требуют затраты энергии, эквивалентной полутора тоннам условного топлива.
При нынешних темпах добычи запасы некоторых руд, богатых металлом, иссякнут уже через несколько десятилетий. В этой связи начнут осваиваться даже такие месторождения, которые не разрабатывались из-за низкого их качества. Значит, затраты энергии на получение того же количества металла заметно возрастут.
Огромное внимание, которое уделяется утилизации не используемых ныне всевозможных промышленных и прочих отходов, организации замкнутых циклов, созданию безотходной технологии, также связано с повышенным потреблением энергии.
Запасы воды истощаются. Постоянно растет доля безвозвратного водопотребления. Сейчас на земном шаре есть места, где стремятся потратить с пользой каждую каплю воды. Возможно, что в отдаленной перспективе огромную роль сыграет опреснение морской воды.
Академик М. Стырикович приводит такой пример, характеризующий возможный объем потребления энергии для опреснения морской воды. Для выращивания урожая ценностью в 2500 килокалорий в день на одного человека требуется одна тонна воды. Но чтобы ее получить, необходимо израсходовать 6-7 килограммов условного топлива. А это 2-2,5 тонны условного топлива в год на одного человека! В пять раз больше, чем приходится на все нужды на человека многих стран.
Примеры можно множить и множить. Но я думаю, что все и так уже ясно. Человеку необходимо все больше и больше энергии. И уже можно перечислять статьи будущих ее расходов и оценивать, сколько же потребуется ее для каждой статьи расхода. Можно эти статьи складывать и планировать будущие потребности в энергии.
