Александр Проценко - Энергия будущего
Итак, в 2050 году, то есть через 70 лет, общее ежегодное количество потребляемой энергии может достичь 2 3 Q, то есть 0,1-0,2 процента от солнечной энергии, падающей на Землю.
Ну а что будет после 2050-го? Есть ли пределы развития энергетики? Если рост энергетики будет продолжаться со скоростью всего 2 процента, через 100- 150 лет искусственное энерговыделение на Земле составит 30 Q, то есть 2 процента от солнечной. При темпе роста 0;7 процента в год через 1000 лет величина энергии, добываемой человеком, сравняется с энергией, приносимой Солнцем. Предел ли это? Нужна ли человечеству еще большая энергия?
Некоторые ученые дают утвердительный ответ. Членкорреспондент АН СССР Н. Кардашев делит цивилизации на три типа. Первый - это цивилизация, обладающая энергией, близкой к той, что сейчас потребляет человечество, 0,1 Q. Второй тип обладает энергией, близкой к излучаемой близлежащей к ней звездой.
В этом случае энергопотребление примерно равно 10^13 Q.
Третий тип цивилизации должен обладать энергией в масштабах своей галактики. Это 10^24 Q.
Как можно овладеть энергией масштаба солнечной?
Идеи, предложенные еще К. Циолковским, развиты в наше время Дайсоном, профессором Принстонского университета. Для использования энергии Солнца им предлагается соорудить вокруг нашего светила сферу радиусом около 150 миллионов километров с обитаемой оболочкой, для строительства которой нужно переработать всю массу одной из планет Солнечной системы. Население этой оболочки сможет использовать всю энергию, излучаемую Солнцем.
Конечно, эти проекты и масштабы потребления энергии относятся к области далекой фантастики. Ну а как быть с предполагаемой величиной, необходимой энергии на 2050 год, равной 2-3Q, или, скажем, с величиной в десять раз больше - 30 Q? Достижимы ли они, и если да, то насколько легко или трудно этот прогноз осуществить?
Достичь такой выработки энергии нелегко, но возможно. Сейчас весь вопрос в темпах развития. Для человечества наступают трудные времена. Энергия дорожает, и энергетику невозможно развивать такими темпами, как это было ранее. Даже атомная энергетика не может помочь в этом случае. Она не так дорога, как энергетика на органическом топливе, но все же дорогая.
Очень много трудовых и материальных затрат требует сооружение установок, вырабатывающих энергию, и других предприятий топливного цикла, обеспечивающих их работу.
Означает ли замедление темпов фактический отказ от интенсивного развития энергетики?
Нет, и еще раз нет! Ясно одно: человек всегда будет стремиться обладать возможно большим количеством энергии, расширяющим его власть над природой и обеспечивающим движение вперед. Не всегда наука и техника дадут ему возможность получать энергию во всевозрастающих объемах. Иногда периоды "застоя" - замедленного поступательного движения - могут возникать и длиться долго, может быть, десятки лет. Но обязательно будут появляться новые открытия и изобретения, которые помогут человечеству сделать очередной качественный скачок и пойти к новым достижениям еще более быстрыми шагами.
Дело не в голоде
Прогнозисты считают, что количество энергии, которую должен будет потреблять человек в предстоящее столетие, равно: 0,5-OJ5Q уже в 2000 году и 2- 3Q в 2050 году. Много ли это по сравнению с ресурсами, которыми обладает Земля? Давайте к ним и обратимся.
Все они делятся на возобновляемые и невозобновляемые. К первым относятся солнечная энергия, тепло Земли, приливы океанов. Они не прекратят существования, пока будут Солнце и Земля. Невозобновляемые ресурсы не восполняются природой или восполняются очень медленно, гораздо медленнее, чем их расходуют люди. Скорость образования новых горючих ископаемых в недрах Земли определить довольно трудно. В связи с этим оценки специалистов резко различны: от 0,00001Q до 0,0005Q в год. Если даже принять самое большое это число, то все равно скорость накопления топлива в недpax Земли в тысячу раз меньше скорости его потребления. Поэтому такие ресурсы и называют невозобновляемыми. С них мы и начнем, для удобства сведя все данные в таблицу, в которой для сравнения приведем ожидаемое потребление в 2000 году. Все величины приведены в единицах Q.
Виды ________________Потребление_.
топлива __ Ресурсы __в 2000 году_.
Уголь ___ 200-400 ____ 0,1-0,15 _.
Нефть ____ 15-20 _____ 0,2-0,25 _.
Газ ______ 12-18 ______ 01-0.15 _.
Что же вытекает из этих данных? Во-первых, запасы органического топлива при уровне потребления двухтысячного года в 0,5-0,6Q могут быть исчерпаны через 400-800 лет. Но это может случиться и раньше! В таблице приведены потенциальные ресурсы. При теперешних методах добычи из них можно извлечь около половины, а другую половину просто "не угрызешь". Кроме того, и энергопотребление не останется на уровне 2000 года, а будет расти. Поэтому, если принять ежегодное энергопотребление равным 2Q, запасов хватит на 120-160 лет.
Большую тревогу вызывает намечающееся истощение нефти и газа. Через несколько десятков лет известные залежи их могут оказаться исчерпанными. Так что же, кризис? Да. Но только не всеобщий энергетический, а нефтяной и газовый. Однако тут нужно быть осмотрительным. Подобные оценки по нефти, сделанные в 1952 году, показывали, что запасов "черного золота" хватит всего на 25 лет. Но уже в 1966 году разведанные запасы возросли настолько, что срок обеспеченности нефтью возрос до 33 лет. Сейчас мы говорим уже о 40- 60 годах.
Существует также битуминозная нефть. Ее столько же, сколько и обычной, но ее добыча пока считается неэкономичной. А ведь, кроме освоенных и разведанных нефтегазовых месторождений, возможно открытие и освоение совершенно новых глубинных ресурсов. Так, по мнению американского ученого Т. Гоулда, в нижних слоях земной коры, возможно, находятся громадные запасы метана, энергетический эквивалент которых даст около 1000Q!
Как бы то ни было, но сейчас мы должны ориентироваться на выявленные фактические ресурсы органического топлива, так как стратегия развития энергетики должна быть беспроигрышной. Да и не только энергетики. Нефть и газ - ценнейшее химическое сырье.
Из нефти научились делать кормовые белки для живот-- ных. Газ нужен металлургической промышленности. Надо беречь эти дары природы, нельзя истратить все их запасы только на энергетику.
А что же уголь? Ведь его одного хватило бы на 100-150 лет! С углем свои проблемы. Во-первых, его транспортировка - дело весьма трудоемкое. В нашей стране, как уже говорилось, основные запасы угля сосредоточены на востоке, а основное потребление - в европейской части. Во-вторых, широкое использование угля связано с серьезным загрязнением атмосферы, засорением поверхности земли и ухудшением почвы.
Но даже, если можно было бы пренебречь отрицательными последствиями сжигания угля, к сожалению, его нельзя использовать во многих отраслях промышленности ,и народного хозяйства. Чтобы расширить область применения, разрабатываются методы переработки его в газообразное и жидкое топливо. Однако еще нет экономичных для этого способов.
В разных странах все перечисленные проблемы выглядят различно, но решение их почти везде одно - всемерное внедрение атомной энергетики. Какими же запасами топлива она обладает?
В атомной энергетике их величина в большой мере зависит от эффективности его использования. Реакторы существующих типов потребляют около 1,5 процента природного урана. Если ориентироваться только на такие установки, то мировые запасы ядерного топлива эквивалентны всего 2-3Q. На уровне потребления 2000 года его хватит лишь на 50-70 лет, а 2020 года и того меньше - лет на 8-10.
Если применять тепловые реакторы усовершенствованного типа, то энергоемкость существующих запасов топлива возрастет до 8-12Q. Для реакторов-размножителей на быстрых нейтронах видится уже 50-100Q.
В случае их развития положение изменится коренным образом, ибо в таких реакторах-размножителях ядерное топливо используется в 25-35 раз более эффективно, чем в реакторах и тепловых нейтронах. Тогда можно пойти и на добычу урана из морской воды, где запасы урана практически безграничны (50-100 тысяч Q).
Такими же возможностями обладает и разрабатываемая термоядерная энергетика.
Так почему же люди заговорили об энергетическом кризисе, если запасов только органического топлива хватит на сотни лет? А в резерве еще ядерное!
Запасов топлива на планете еще вполне достаточно для жизни многих поколений. Весь вопрос в том, сколько оно стоит. И именно с этой стороны нужно рассматривать сейчас энергетическую проблему. Нефти, газа в недрах земли еще много, но их добыча стоит все дороже и дороже, так как эту энергию приходится добывать из более бедных и глубоко залегающих пластов, из небогатых месторождений, открытых в необжитых, труднодоступных районах. Гораздо больше приходится и придется вкладывать средств для того, чтобы свести к минимуму экологические последствия использования органического топлива. Так что суть проблемы во все увеличивающихся затратах на производство энергии.
