Физика и энергетика
Нетрадиционные источники энергии.
Почему именно сейчас, как никогда остро, встал вопрос: что ждет человечество - энергетический голод или энергетическое изобилие? Не сходят со страниц газет и журналов статьи об энергетическом кризисе. Из - за нефти возникают войны, расцветают и беднеют государства, сменяются правительства. К разряду газетных сенсаций стали относить сообщения о запуске новых установок или о новых изобретениях в области энергетике. Разрабатываются гигантские энергетические программы, осуществление которых потребует огромных усилий и огромных материальных затрат.
Если в конце прошлого века самая распространенная энергия - энергетическая играла, в общем, вспомогательную и незначительную в мировом балансе роль, то уже в 1930году в мире было произведено около 300 миллиардов киловатт - часов электроэнергии. Вполне реален прогноз, по которому в 2000году будет произведено 30 тысяч миллиардов киловатт - часов! Гигантские числа, небывалые темпы роста! И все равно энергии будет мало - потребности в ней растут ещё быстрее.
Уровень материальной, а, в конечном счете, и духовной культуры людей, находится в прямой зависимости от количества энергии, имеющейся в их распоряжении. Чтобы добыть руду, выплавить из неё металл, построить дом, сделать любую вещь, нужно израсходовать энергию. А потребности человека всё время растут, да и людей становится всё больше.
Так в чём же проблема? Ученые и изобретатели уже давно разработали многочисленные способы производства энергии, в первую очередь электрической. Давайте тогда строить всё больше и больше электростанций, и энергии будет столько, сколько понадобится! Такое, казалось бы, очевидное решение сложной задачи, оказывается, таит в себе немало подводных камней. Неумолимые законы природы утверждают, что получить энергию, пригодную для использования, можно только за счёт её преобразований из других форм. Вечные двигатели, якобы производящие энергию и ниоткуда её не берущей, к сожалению, невозможны.
А структура мирового энергохозяйства к сегодняшнему дню сложилась таким образом, что четыре из пяти произведенных киловатт получаются в принципе тем же способом, которым пользовался первобытный человек для согревания, то есть при сжигании топлива, или при использовании запасенной в нём химической энергии, преобразовании её в электрическую на тепловых электростанциях.
Конечно, способы сжигания топлива стали намного сложнее и совершеннее.
Новые факторы - возросшие цены на нефть, быстрое развитие атомной энергетики, возрастание требований к защите окружающей среды - потребовали нового подхода к энергетике.
В разработке Энергетической программы приняли участие виднейшие ученые страны, специалисты различных министерств и ведомств. С помощью новейших математических моделей ЭВМ рассчитали несколько сотен вариантов структуры будущего энергетического баланса страны.
Были найдены принципиальные решения, определившие стратегию развития энергетики страны на грядущие десятилетия.
Хотя в основе энергетики ближайшего будущего по-прежнему останется теплоэнергетика на не возобновляемых ресурсах, структура её изменится. Должно сократиться использование нефти. Существенно возрастает производство электроэнергии на атомных электростанциях. Начинается использование пока ещё не тронутых гигантских запасов дешевых углей, например, в Кузнецком, Канско-Ачинском, Экибастузском бассейнах. Широко будет, применятся природный газ, запасы, которых в стране намного превосходят запасы в других странах.
Энергетическая программа страны - основы нашей экономики в канун 21 века.
Но ученые заглядывают и вперед, за пределы сроков, установленных Энергетической программой. На пороге 21 века они трезво отдают себе отчёт в реальностях третьего тысячелетия.
К сожалению, запасы нефти, газа, угля отнюдь не бесконечны.
Природе, чтобы создать эти запасы, потребовались миллионы лет, израсходованы они будут за сотни лет. Сегодня в мире стали всерьёз задумываться над этим, как не допустить хищнического разграбления земных богатств. Ведь лишь при этом условии запасов топлива может хватить на века. К сожалению, многие нефтедобывающие страны живут сегодняшним днём. Они нещадно расходуют подаренные им природой нефтяные запасы. Сейчас многие из этих стран, особенно в районе персидского залива, буквально купаются в золоте, не задумываясь, что через несколько десятков лет эти запасы иссякнут. Что же произойдёт тогда - а это рано или поздно случится, когда месторождения нефти и газа будут исчерпаны? Происшедшие повышение цен на нефть, необходимую не только энергетике, но и транспорту, и химии, заставило задуматься о других видах топлива, пригодных для замены нефти и газа. Особенно призадумались те страны, где нет собственных запасов нефти и газа и которым приходится их покупать.
А пока в мире всё больше учёных и инженеров занимаются поисками новых, нетрадиционных источников, которые могли бы взять на себя хотя бы часть забот по снабжению человечества энергией. Решение этой задачи исследователи ищут на разных направлениях.
Самым заманчивым, конечно, является использование вечных, возобновляемых источников энергии-энергии текущей воды и ветра, тепла земных недр, Солнца.
Много внимания уделяется развитию атомной энергетике, ученые ищут способы воспроизведения на Земле процессов, протекающих в звездах и снабжающих их колоссальными запасами энергии.
Что такое энергия?
В нашем индустриальном обществе от энергии зависит всё. С её помощью движутся автомобили, улетают в космос ракеты. С её помощью можно поджарить хлеб, обогреть жилище и привести в действие кондиционеры, осветить улицы, вывести в море корабли.
Могут сказать, что энергией являются нефть и природный газ. Однако это не так. Чтобы освободить заключенную в них энергию, их необходимо сжечь, так же как бензин, уголь или дрова.
Ученые могут сказать, что энергия-способность к совершению работы, а работа совершается, когда на объект действует физическая сила (такая как давление или гравитация). Согласно формуле
, работа равна произведению силы на расстояние, на которое переместился объект. Попросту говоря, работа-энергия в действии.