Александр Проценко - Энергия будущего
Метеорологи считают, что дальнейший рост искусственного энерговыделения в районах, подобных Руру, Бельгии, юго-востоку США, скажем, на один порядок может вызывать не только значительное изменение микроклимата, но и нарушения в генеральной циркуляции атмосферы всей планеты. Таков еще один рубеж для энергетики, при приближении к которому нужно задуматься, как же быть с климатом.
Очень широко, особенно в последние годы, обсуждается вопрос об общем перегреве Земли в результате деятельности человека. Часто пишущие об этой проблеме прибегают к чрезмерному упрощению. В результате появляются статьи под устрашающими заголовками:
«Энергетика — стоп!», «Время ледников приходит» или уже упоминавшаяся «Ожидается мезозой».
Действительно, расчеты, проведенные многочисленными учеными, показывают, что повышение доли искусственного тепла до 2–3 процентов от солнечного может вызвать изменение теплового баланса Земли и ее климата. Однако, как пишет академик Е. Федоров, доля искусственного тепла, равная 2–5 процентам, — это 30–75 единиц Q в год. Как мы видели ранее, такого уровня энергетика за счет известных сейчас источников энергии достигнет лишь через 200–500 лет. Но многие исследователи справедливо отмечают, что такое изменение теплового баланса в атмосфере Земли, какое вызывается при 2-5-процентной доле искусственных источников энергии, может возникнуть значительно раньше и произойдет оно за счет изменения прозрачности атмосферы.
Говорилось уже, что при сгорании органического топлива ежегодно в атмосферу поступает около 20 миллиардов тонн углекислого газа. Концентрация его в атмосфере возрастает со скоростью 9∙10-5 процента в год.
В 1960 году она равнялась 314 частям на миллион частей воздуха, а к 1980 году поднялась до 332. Такие концентрации углекислого газа не влияют на здоровье людей. Но хорошо известно и другое — он в атмосфере действует как стекло в парнике или оранжерее: пропуская солнечные лучи к поверхности Земли, он не выпускает обратно в космос «отраженное» тепловое инфракрасное излучение, имеющее другую длину волны. Этим и создается так называемый парниковый эффект, давший повод и основание многим говорить о перегреве Земли, таянии ледников и повышении уровня океанов.
На самом деле все не так просто. Действительно, многочисленные расчеты показывают, что, например, повышение концентрации углекислого газа вдвое, чего можно ожидать лет через 50, при неизменных других условиях в земной атмосфере может привести к повышению температуры на 1–3 градуса. С другой стороны, при запылении атмосферы за то же время ее температура может снизиться на те же 1–3 градуса. Кстати, на роль запыленности в тепловом балансе планеты также существуют различные точки зрения. Так, одни специалисты именно этим эффектом объясняют ледниковый период, вызванный попаданием Земли в плотное облако космической пыли. Другие считают, что влияние пыли на снижение температуры гораздо слабее, а ее отражательная способность меньше отражательной способности поверхности нашей планеты.
Пока за сорок лет, прошедшие с 1940 года, средняя температура нашей атмосферы не только не возросла, а, напротив, упала на полградуса.
Ответить на вопрос — до каких же пор можно развивать энергетику, чтобы выделяемое антропогенное тепло не привело к общему разогреву атмосферы, сейчас нельзя. Называемые некоторыми специалистами 3–5 процентов его от солнечной энергии, существующей на поверхности Земли, мало обоснованы. Однако их нельзя называть и безответственными. Ведь это первые оценки, скорее прикидки, и они полезны как предупреждающие о том, что над проблемой надо думать. Ведь 5 процентов — это 75 Q! Сравните: энергетика сейчас дает всего 0,3 Q. В связи с высказанным возникает и такой вопрос: правомерно ли вообще утверждать, что поступление в атмосферу дополнительного антропогенного тепла обязательно приведет к общему равномерному потеплению атмосферы?
Нет, отвечает академик Е. Федоров.
«Отнюдь не следует считать, что поступление в атмосферу дополнительного антропогенного тепла обязательно приведет к общему равномерному потеплению атмосферы и соответственно таянию ледников, повышению уровня океанов и т. д. Конечные последствия могут быть иными». Кроме изменения баланса тепла, нужно учитывать множество других факторов, влияющих на температуру атмосферы: глобальные изменения циркуляции в атмосфере, облачности, течений в океане, распределение концентрации углекислого газа и т. п. Поэтому главная проблема, которая должна волновать человека, — это изменение климата Земли, а климат может меняться и частично уже меняется не только потому, что увеличивается количество тепла, вызванного деятельностью человека. Нарушение генеральной циркуляции атмосферы и другие явления, от которых может измениться климат, способны возникнуть и при нарушении мирового водного баланса. Например, при использова-нии для орошения большой части стока рек увеличится испарение воды на континентах и перераспределится энергетический баланс атмосферы. Играет роль и изменение отражательной способности больших участков земной поверхности при посадке на обширных площадях культурных растений или просто замене их вида.
Разнообразный род деятельности человека приводит, а в дальнейшем в еще большей степени будет приводить к изменению климата в различных районах Земли.
Именно это «непланируемое» изменение и вызывает наибольшую тревогу и опасность для людей.
Увеличение потоков тепла и солнечной радиации, уменьшение осадков в засушливых районах и обратная картина в местностях с достаточным количеством тепла и влаги могут привести к серьезным нарушениям в сельском хозяйстве. При изменении климата неизбежны перестройка жилищ, коммунального обеспечения, изменения характера производственной деятельности. Сам человек также достаточно чувствителен к перемене климатических условий.
Поскольку такое непреднамеренное воздействие на климат неизбежно, нужно научиться и планомерно изменять его в нужных направлениях. Задача чрезвычайно трудная, но небезнадежная.
Уже сделаны первые шаги в воздействии на развитие облачности и образование осадков. Рассеяние низких переохлажденных облаков и туманов, применение искусственной кристаллизации капель воды для предотвращения града используются уже в течение нескольких лет в СССР и ряде стран. Эксперименты по воздействию на ураганы проводятся сейчас учеными США. Есть достаточно и других способов воздействия на климат или предотвращения его изменения. О некоторых из них мы расскажем позже.
Конечно, такие разработки потребуют дополнительных, иногда значительных затрат материалов, труда и энергии. Но, обладая достаточным ее количеством, люди смогут справиться с нарушениями климата, происходящими в результате их жизнедеятельности. Нужно только, чтобы эта энергия была достаточно «чистой», не засоряющей землю химическими, аэрозольными и радиоактивными выбросами.
Чистая энергия
Если энергетика должна принять на себя основную долю ответственности за вызываемое ею нарушение теплового баланса водоемов, атмосферы, а в будущем и климата всей Земли и отдельных ее районов, то ответственность за химическое загрязнение атмосферы, за общее вредное воздействие на природу нужно возложить и на другие отрасли промышленности. Такое разделение вины необходимо не для того, чтобы ссылаться друг на друга, а чтобы решать эту проблему комплексно, принимая необходимые меры во всех звеньях народного хозяйства. Посильны ли эти меры для человека? Можно ли добиться чистоты атмосферы и как это сделать?
Сначала коснемся химического загрязнения. Основные его источники: сжигание угля и нефти на электростанциях, в котельных, в различных печах металлургической, химической промышленности и в двигателях внутреннего сгорания. Из защитных мер сейчас наиболее действенны установки на источниках загрязнения различных фильтров по улавливанию пыли и газов. С улавливанием пыли дело обстоит просто — есть относительно недорогие фильтры, позволяющие эффективно улавливать до 95–97 процентов этих частиц. Наблюдения последних лет показывают, что запыление атмосферы растет медленнее, чем развиваются энергетика и промышленность, медленнее, но все же растет. А при усовершенствовании фильтров, по-видимому, с этой проблемой справиться удастся легко, не особенно удорожая производство энергии.
Хуже обстоит дело с газами. Для улавливания многих из них еще не найдено удовлетворительных решений.
В принципе эта задача, конечно, решается, но практически она требует существенных затрат материальных ресурсов и опять-таки энергии.
При использовании в качестве топлива угля можно предварительно проводить его облагораживание — удалять примеси, порождающие выброс вредных газов. Другой путь — газификация угля или переработка его в синтетическое жидкое топливо, например метанол. Конечно, все это требует затраты энергии. Если ее получать, опять сжигая уголь, то снова неизбежны вредные выбросы.
