Александр Никонов - Верхом на бомбе. Судьба планеты Земля и ее обитателей
– Вообще, рассуждать о будущем мировой энергетики в конкретных цифрах несколько спекулятивно. Знаете, какой была структура мировой энергетики в тридцатые годы прошлого века – когда уже вовсю работал конвейер Форда, ездили танки, летали самолеты?.. На первом месте был уголь. На втором – гидроэнергия. На третьем – дрова и солома. И совсем малую долю в мировой энергетике занимала нефть. Но прошло всего 10-15 лет, и нефть вылезла на первое место. Так что наше сегодняшнее представление об энергетике – это фактически представления середины прошлого века. А в мире все так быстро меняется…
Попытка третьяВ мире все очень быстро меняется, это верно. Кризис нефтяной индустриальной цивилизации пугает уже многих. И с перепугу порой появляются такие удивительные проекты, что просто ах… Например, проект «атмосферного мира» от научной группы Павла Крюкова.
Павел Крюков спокойно закончил Физтех в 1980 году, спокойно защитился. А потом его переклинило на атмосферной энергетике, как Велихова на термоядерной. Идея, больно кольнувшая Крюкова в темечко, базировалась на разности температур между приземными слоями воздуха и стратосферным холодом. Факт известный… Внизу мы загораем в Анталье, изнываем от жары и купаемся в море, а когда летим обратно в Москву, слышим от стюардессы, что забортная температура «минус 50 градусов по Цельсию». Здравствуй, Дедушка Мороз, борода из ваты…
Дело вполне привычное, но, вообще говоря, любая разность температур сулит инженерам приятное, поскольку является готовым источником энергии. Ведь всякая тепловая машина совершает полезную работу только за счет передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Для того и жгут на электростанциях мазут, чтобы повысить температуру в одном месте относительно другого. Более нагретое место называют рабочим телом, а менее нагретое – холодильником.
Без холодильника тепловой двигатель не работает. И чем больше перепад между рабочим телом и холодильником, тем эффективнее тепловой двигатель. Для двигателя внутреннего сгорания на вашем автомобиле холодильником служит атмосфера.
И если у нас есть на халяву два тела с разными температурами, мы короли! Имея такое богатство, как система разнонагретых тел, можно бесплатно отбирать у этой системы энергию с помощью любого подходящего приспособления. Хоть простую термопару кинуть, если больше ничего под рукой нет.
Ну а если проявить изобретательность… То получится вариант Павла Крюкова. Он со своими единомышленниками практически до болтов и гаек проработал проект атмосферной электростанции, которая будет черпать энергию «из ничего». В качестве холодильника используется холод на высотах 9-10 км – там круглый год морозы стоят до -50°С. А в приземных слоях летом до +30°С воздух прогревается даже в средней полосе. Зимой, правда, похуже, но тоже сойдет, хотя мощность станции должна упасть. Впрочем, от перепадов мощности можно избавиться, если нижнюю, «горячую» часть электростанции тоже подвесить – на высоте двух километров: там зимне-летние перепады температур почти отсутствуют. Заодно освободим место на Земле для магазинов! И тогда вся электростанция целиком будет располагаться на двух аэростатах, связанных трубами и тросами – один на высоте двух километров, другой – на высоте девяти.
На высоте 9 километров у нас висит аэростат-холодильник. Он совершенно не будет походить на привычные нам по черно-белой кинохронике сигарообразные аэростаты военной поры. Для лучшей теплоотдачи и устойчивости этот аэростат должен иметь максимальную площадь поверхности и особую форму, смахивающую на вертикально поставленное самолетное крыло. Причем размах этого «крыла» по вертикали, согласно расчетам, равняется примерно километру. Именно такая величина обеспечит стабильность в высоких слоях атмосферы и достаточный теплоотвод. Сооружение, конечно, огромное, но масштабы проекта авторов ничуть не пугают. Тем паче, что ничего технически недостижимого в изготовлении аэростата подобной величины нет. Это вам не термоядерный реактор!..
Крюков, в отличие от спокойного, как удав, Велихова, человек эмоциональный, и, когда он рассказывает о своей идее, глаз его горит.
– А как и чем вы собираетесь подавать на небо тепло? – спросил я, заинтригованный столь необычным проектом.
– Гибким трубопроводом, по которому вверх идет легкий газ – гелий или водород. Там этот газ поступает в пространство между двойными стенками аэростата и охлаждается высотными ветрами. После чего по другой трубе стекает вниз, к электростанции. Что представляет собой эта электростанция? Нечто похожее на реактивный двигатель – компрессор и турбина, которые находятся на одном валу. Компрессор «прессует» охлажденный газ и проталкивает его дальше, но не в камеру сгорания, как на реактивном самолете, а в нагреватель, где холодный сжатый газ нагревается от тепла нижних слоев атмосферы. А уж из нагревателя сжатый газ попадает на лопатки турбины, вращая ее. Это обычный газотурбинный цикл Брайтона… Только после турбины газ не выбрасывается наружу, а идет в высотную градирню-аэростат на охлаждение.
Если в реактивном самолете охладителем служит атмосфера, а нагревателем камера сгорания топлива, то нам сжигать топливо, чтобы нагреть газ, не нужно, наш газ нагревается околоземным теплом, потому что охлаждается до глубоких «минусов» в высотном холодильнике. Суть идеи в том, что компрессор сжимает холодный газ, а турбину вращает газ нагретый. Но работа по сжиманию холодного газа всегда меньше, чем работа, которую совершает при расширении горячий газ. Вот, собственно, и все…
Проблема только в том, что атмосфера неспокойна, поэтому встает вопрос критического размера аэростата. Он должен быть очень большим, чтобы его не сильно колбасило высотными ветрами. Здесь та же ситуация, что с камешками в реке – течение ворочает и перекатывает мелкие камешки, но не может сдвинуть большие. Поэтому для устойчивости аэростат и должен быть таким великанским. Чтобы аэростат отклонялся не более чем на 30° по вертикали, его объем должен быть не менее миллиона кубов. Мы считаем, что аэростат будет наборным – из отдельных тонких баллонов диаметров около двух метров. Получается что-то типа фашины. В этих стыкуемых баллонах будет избыточное давление, определяемое скоростным напором ветра, а там ветра дуют до 100 м/с… Масштабный фактор дает нам минимально возможную мощность такой электростанции – 200 мегаватт. По нашим подсчетам, материалоемкость в килограммах на ватт у нашей станции будет гораздо ниже существующих систем преобразования энергии.
От места изготовления эти станции-аэростаты будут своим ходом лететь к месту использования, причем энергию для своего перемещения по планете они станут вырабатывать сами. На них же можно располагать антенны, радиолокаторы и высотные метеостанции…
(Вообще говоря, напуганное «Гинденбургом» человечество рано списало со счетов дирижабли и аэростаты. Есть много областей хозяйства, где они могли бы принести большую пользу. Скажем, при заготовке леса приходится пробивать через тайгу временные дороги, корежить уйму деревьев гусеницами трейлеров, гонять по поваленным стволам рычащие тяжелые грузовики, которые часто ломаются. Гораздо проще, экологичнее и дешевле добывать лес с помощью дирижаблей. Долетели до нужной точки, отобрали деревья, прикрепили их верхушки к стропам дирижабля, спилили стволы у корня… Даже валить не надо! И вот дирижабль уже летит к лесопильной фабрике, таща деревья «за волосы». Дешево и сердито).
Красивый проект, согласитесь. Я здесь не буду говорить о проектах приливных, термальных, ветровых и солнечных станций, потому что о них все наслышаны… В общем, разных идей по увеличению производства электроэнергии у человечества много – от международно поддерживаемых и очень сложных, типа термояда, до относительно простых и никем не поддерживаемых, типа атмосферно-аэростатных станций. Но подлой змеей в мою голову закрадывается мысль, что если проектов по спасению слишком много, значит, в реальности нет ни одного…
К тому же вопрос, поставленный Паршевым, эти проекты снимают лишь отчасти. А вопрос этот требует ответа: даже если нам удастся заменить все тепловые электростанции какими-то другими плюс построить еще кучу новых, то что все-таки делать с жидким топливом? Парк тепловых машин, обеспечивающий кругооборот цивилизации, работает именно на жидком топливе. И если завтра исчезновение нефти лишит автомобили, тепловозы, самолеты и пароходы топлива, послезавтра смертельный транспортный тромбоз убьет нас.
Или мы зря тут паникуем? Ну неужели же нашей цивилизации – такой, какой мы привыкли ее видеть – не было бы без нефти?
В первой главе мы поставили мысленный эксперимент по внезапному «отключению» нефти. Это плохо кончилось для цивилизации.
А если поставить другой эксперимент?
