7.5. Інші нетрадиційні природні джерела енергії

7.5.1. Геотермальна енергія

Геотермальна енергія — це енергія тепла, яка ви­діляється із внутрішніх зон Землі впродовж сотень мільйонів років. За даними геолого-геофізичних досліджень, температура в ядрі Землі досягає 3 000—6 000 0С, поступово знижуючись у напрямку від центру планети до її поверхні. Виверження тисяч вулканів, рух блоків земної кори, землетруси свідчать про дію могутньої внутрішньої енергії Землі. Учені вважають, що тепло­ве поле нашої планети зумовлено радіоактивним розпадом у її надрах, а також Гравітаційною сепарацією речовини ядра.

Головними джерелами розігрівання надр планети є уран, торій і радіоактивний калій. Процеси радіоактивного розпаду на континентах відбуваються, здебільшого, у гранітному шарі земної кори на глибині 20—30 і більше км, в океанах — у верхній мантії. Припускають, що в підошві земної кори на глибині 10—15 км імовірне значення температур на континентах дорів­нює 600—800 °С, а в океанах — 150—200 °С.

Людина може використовувати геотермальну енергію тільки там, де вона виявляє себе близько до поверхні Землі, тобто в ра-

йонах вулканічної та сейсмічної активності. Нині геотермальну енергію ефективно використовують такі країни, як США, Італія, Ісландія, Мексика, Японія, Нова Зеландія, Росія, Філіппіни, Угорщина, Сальвадор. Тут унутрішнє земне тепло підіймається до самої поверхні у вигляді гарячої води й пари з температурою до 300 °С і часто виривається назовні як фонтануючі джерела (гейзери), приміром, знамениті гейзери Єллоустонського парку в США, гейзери Камчатки, Ісландії.

Геотермальні ресурси підрозділяють на суху гарячу пару, вологу гарячу пару і гарячу воду. Свердловину, яка є важливим джерелом енергії для електричної залізниці в Італії (поблизу м. Лардерелло), з 1904 р. живить суха гаряча пара. Два інші відомі в світі місця з гарячою сухою парою — поле Мацукава в Японії та поле гейзерів біля Сан-Франциско, де також давно й ефективно використовують геотермальну енергію. Найбільше в світі джере­ло вологої гарячої пари знаходиться в Новій Зеландії (Вайракей), геотермальні поля трохи меншої потужності — у Мексиці, Японії, Сальвадорі, Нікарагуа, Росії.

Таким чином, можна викремити чотири основні типи ресур­сів геотермальної енергії:

поверхневе тепло землі, використовуване тепловими насо­сами;

енергетичні ресурси пари, гарячої й теплої води біля поверх­ні землі, які нині використовують у виробництві електричної енергії;

теплота, зосереджена глибоко під поверхнею землі (можли­во, за відсутності води);

енергія магми і теплота, що накопичується під вулканами. Запаси геотермальної теплоти (~8-1030Дж) у 35 млрд разів

перевищують річне світове споживання енергії. Лише 1 % гео­термальної енергії земної кори (глибина 10 км) може дати кіль­кість енергії, що в 500 разів перевищує всі світові запаси нафти й газу. Проте сьогодні може бути використана лише незначна частина цих ресурсів, і це зумовлено насамперед економічними причинами.

Початок промисловому освоєнню геотермальних ресурсів (енергії гарячих глибинних вод і пари) було покладено 1916 року,

коли в Італії ввели в експлуатацію першу геотермальну елек­тростанцію потужністю 7,5 МВт. За час, що минув, накопиче­но чималий досвід у сфері практичного освоєння геотермаль­них енергоресурсів. Загальна встановлена потужність діючих геотермальних електростанцій (ГеоТЕС) дорівнювала: 1975 р. — 1 278 МВт, 1990 року — 7 300 МВт. Найбільшого прогресу в цьо­му питанні досягли США, Філіппіни, Мексика, Італія, Японія.

Техніко-економічні параметри ГеоТЕС змінюються в досить широких межах і залежать від геологічних характеристик родо­вища (глибини залягання, параметрів робочого тіла, його складу тощо). Для більшості введених в експлуатацію ГеоТЕС собівар­тість електроенергії є подібною до собівартості електроенергії, одержуваної на вугільних ТЕС, і становить 1 200...2 000 дол США/кВт.

В Ісландії 80 % житлових будинків обігрівається за допомо­гою гарячої води, добутої з геотермальних свердловин під міс­том Рейк'явік. На заході США коштом геотермальних гарячих вод обігрівають близько 180 будинків і ферм. На думку фахівців, між 1993 і 2000 рр. глобальне вироблення електрики за допомо­гою геотермальної енергії мало зрости більш ніж удвічі й бути використане в 40 країнах. Запасів геотермального тепла в США існує так багато, що воно може, теоретично, давати в 30 разів більше енергії, ніж її зараз споживає держава.

У перспективі можливе використання тепла магми в тих ра­йонах, де вона розташована близько до поверхні Землі, а також сухого тепла розігрітих кристалічних порід. В останньому ви­падку свердловини бурять на кілька кілометрів, закачують униз холодну воду, а назад одержують гарячу.

За допомогою геотермальних ресурсів електрику можна ви­робити трьома способами (рис.7.10): А — за наявності сухої пари, її можна примусити безпосередньо обертати турбіну; Б — за наявності перегрітої води, частини струменя гарячої води під тиском виходять на поверхню і перетворюються на вологу пару, яку після сепарації крапель води спрямовують на обертання турбіни; В — використання бінарного циклу: нагрівання робочої рідини (ізобутану або фреону) до пароподібного стану й оберта­ння турбіни за допомогою одержаної пари.


Якщо неможливо прямо використати пару з огляду на агресивність води, гідротермальную енергію віддають теплоно­сієві за допомогою пароутворення і водяного теплообмінника (рис.7.11).

Найбільша електростанція в світі, яка працює на вологій парі, розташована в Новій Зеландії (Вайракей). З 1958 року вона виробляє до 192 МВт на рік. У США перша електростанція, що працює на гарячій вологій парі, була запущена в 1980 р. (м. Бролі, Каліфорнія). Її потужність — близько 10 Мвт. В Альбукерке (м. Нью-Мексико) діє аналогічна станція потужністю 50 МВт.

У США, Японії, колишньому СРСР проводили досліди щодо використання гідротермальних вод у бінарному циклі, коли гаряча вода нагріває аж до перетворення на пару іншу рідину, що її температура кипіння є нижчою, ніж у води (наприклад, ізобутан). Пара другої рідини обертає турбіну й після охоло­дження повертається до теплообмінника для нового скипання і роботи. Геотермальний потенціал США, Японії, Італії, Ісландії, Російської Камчатки, Сахаліну є досить великим.

Україна також має значні ресурси геотермальної енергії, по­тенційні запаси якої оцінюють у 1022 Дж. Це відповідає запасам 3,4-Ю11 т у. п. Потенційна потужність ГеоТЕС з урахуванням ви-лучності запасів і ККД перетворення енергії становить 230 ГВт.

Пріоритетними районами, де щонайперше слід розпочати будівництво є Керченський півострів, Прикарпаття (Львівська область), окремі родовища в Харківській, Полтавській і Доне­цькій областях. Значними ресурсами геотермальної енергії наділено Крим, де спостерігають найбільші геотермічні граді­єнти, а температура гірських порід в окремих районах на глибині 3,5...4 км сягає 160...180°С.

У центральній частині України тільки на глибині 1 400 м можна віднайти води з температурою вище 20°С. Проте у зв'язку з малим дебітом вони не мають практичного значення. Частково термальні води України використовують для систем геотермаль­ного постачання тепла в різні об'єкти агропромислового комп­лексу. Особливий інтерес у цьому плані становлять термальні води Криму. За попередніми оцінками, використання потенціа­лу самого лише Сивашського водосховища з температурою 65°С дасть змогу заощадити 1 млн т у. п. Наявність у Закарпатті зон з температурою води 200°С і пластовим тиском 45 МПа на гли­бині 4 тис. м ініціювала дослідження щодо використання тепла сухих гірських порід і будівництво Закарпатської ГеоТЕС.

Інститут технічної теплофікації НАН України розробив систему геотермального теплоносія (рис.7.12), що має такі по­казники:

теплова потужність модуля, МВт   — 5;

зокрема: теплопостачання, МВт     — 3;

гаряче водопостачання, МВт           — 2;

температура води на виході зі свердловини, °С — 60-80;

температура в опалювальній системі, °С        — 50;

тиск води у свердловині, МПа        — не <1,5;

габарити будівлі        — 6,5x15x6

Сумарна потужність ГеоТЕС України, що їх планують збу­дувати, становить: 2000 р. (уведення в експлуатацію) — 60 МВт, 2005 р. — 270.. .280 МВт, а 2010 р. — 620.. .650 МВт. Економія органіч­ного палива за експлуатації ГеоТЕС має дорівнювати: у 2000 р. — 150 тис. т у. п., 2005 р. — 460 тис. т у. п., 2010 р. — 1 млн т у. п.

З представлених даних видно, що залучення геотермальних джерел до системи енергопостачання сприяє поліпшенню па­ливно-енергетичного балансу, а також зниженню негативного впливу традиційної енергетики на екологічну обстановку, зо­крема найбільш напружених регіонів України.

Фахівці підрахували, що для забезпечення електроенергією міст із населенням 1 млн осіб потрібна геотермальна електро­станція потужністю 1 000 МВт. Проте будівництво геотермальних електростанцій може мати серйозні несприятливі наслідки, перш за все екологічні (теплове, сольове, газове забруднення довкілля).

7.5.2. Енергія Світового океану

Ще 20 років тому російські вчені підрахува­ли: якщо ефективно використовувати енергію, що міститься у Світовому океані, то можна розв'язати енергетичну проблему нашої цивілізації на найближче сторіччя, бо в океанських хвилях, течіях, припливах і відпливах, у температурних полях приховані величезні запаси енергії. Проблема полягає у тому, що добувати цю енергію і трансформувати її в електрику поки що дуже складно і дорого, з технічного боку.

Нині виокремлюють п'ять основних відновлюваних джерел енергії Світового океану: течії (потенційний запас енергії — близько 0,05 ТВт (тобто 0,05-1012 Вт); хвилі — 2,7 ТВт; припливи — 0,03 ТВт; температурний градієнт — 2,0 ТВт; гра­дієнт солоності — 2,6 ТВт. Нагадаємо, що сумарна потужність усіх електростанцій земної кулі становить приблизно 1 ТВт (на сьогодні). До початку XXI ст. найефективніше навчилися використовувати хіба що енергію припливів.

Припливні електростанції (ПЕС). Енергію припливів викорис­товували задавна, про це свідчать припливні млини, споруджені

на узбережжі Англії, Франції, Іспанії, Росії, Канади, США тощо. Відомий Вудбріджський млин побудовано ще в XII ст.

Ці млини споруджували таким чином: перекривали загата­ми невеличкі бухти, внаслідок чого утворювався спеціальний басейн, і розміщували в ньому млинові колеса, які досягали 6 м у діаметрі й рухалися в період відпливу. В Англії така установка, розташована під арками Лондонського моста, від 1580 р. про­тягом 250 років качала прісну воду для потреб міста.

Особливістю припливних електростанцій є використання ними природно відновлюваної енергії морських припливів, при­рода яких пов'язана з припливотворною силою, що виникає під час Гравітаційної взаємодії Землі з Місяцем і Сонцем. Для водної оболонки Землі практичне значення має лише горизонтальна складова припливотворної сили. Оскільки Місяць є ближчим до Землі, розмір припливу, зумовленого його дією, в 2,2 раза біль­ший від сонячного. На узбережжі морів та океанів найчастіше трапляється півдобовий приплив, себто за місячну добу (24 г 50 хв) максимальна хвиля припливу надходить двічі.

Величину припливу А визначає різниця в рівнях води під час максимального підйому і мінімального зниження за період при­пливу. Максимальне відхилення від середнього рівня моря на­зивають амплітудою припливу, і вона дорівнює 0,5 А. Амплітуди і форми припливно-відпливних хвиль на різних узбережжях Світового океану істотно відрізняються, а це пов'язано з такими чинниками, як глибини, конфігурація берегової лінії та ін.

Нерівномірність припливних коливань протягом місячного мі­сяця характеризується зміною величини припливу від Амакс (сизи­гія) до Аміи (квадратура). Закономірність зміни припливів усередині місяця, викликана рухом Місяця і Сонця, залишається практично незмінною для всіх місячних місяців року. Середнє значення вели­чини припливу для всіх однойменних діб місячного місяця також є практично незмінною в річному й багаторічному розрізах. Енергія припливної хвилі вірогідно є функцєю від величини припливу. Відмітною особливістю припливної енергії постає незмінність ве­личини середньомісячної енергії для будь-якого року.

Для створення ПЕС необхідні сприятливі природні умови, які включають: великі припливи (А > 3-5 м); контур берегової лінії (бажано з утворенням затоки), який дає змогу відділити від моря басейн для роботи ПЕС за мінімальної довжини і висоти загати, сприятливі геологічні умови для будівництва.

Енергетичні параметри ПЕС із півдобовим припливом ви­значають як:

Е = 1,97 А2срЕ, N = 225 • 10-6А2 F,

ср

де Е — вироблення енергії, кВтт на рік; N — середня потуж­ність, кВт; Аср — середньоквадратична амплітуда за місячний мі­сяць, м; F — середня площа поверхні басейну в межах приплив­них коливань рівня, м2. Реальні умови створення і заповнення басейну протягом тривалого часу за умов перепадів, менших від А істотно відрізняються від ідеальних, а фактичні величини N

ср

і Е будуть меншими в 2-4 рази порівняно з одержаними відпо­відно до наведеної формули.

Загальний потенціал припливної енергії в усьому світі за по­тужністю оцінюється орієнтовано в майже 1 млрд кВт, а за ви­робленням енергії у 1 240 млрд кВтт, зокрема в Росії — близько 200 млрд кВтт.

У Франції в естуарії р. Ранс, (м. Сен-Мало) з 1967 р. працює припливна електростанція потужністю 40 МВт (висота при­пливу 10 м), яка виробляє 60 МВт енергії, в Росії з 1968 р. діє Кислогубська ПЕС потужністю 0,4 МВт, у Канаді з 1984 р. — ПЕС Аннаполіс потужністю 20 МВт тощо.

Припливні електростанції можна спорудити лише в 24 точках світу, тобто цей енергоресурс досить обмежений. Мова йде про де­які райони Ла-Маншу, Ірландії, узбережжя Північної Америки, Австралії, кілька ділянок узбережжя Білого й Баренцового морів.

Найбільші перспективи для спорудження припливної елек­тростанції має узбережжя Канади в затоці Фанді, де висота при-пливу досягає 16,2 м (можлива потужність — близько 3 800 МВт). Американські вчені вважають, що в океані міститься близько 3 ТВт енергії припливів, але тепер практично можна використо­вувати лише приблизно 0,03 ТВт.

За цілком можливе визнають використання океанських течій (Гольфстрим в Атлантиці, Куросіо в Тихому океані), швидкість яких становить 1—2,5 м/с, а теоретична потужність — від 15 ГВт (Гольфстрим) до 50 ГВт (Куросіо). Припускають, що загальна потужність океанських течій дорівнює не менше 100 ГВт.

Найперспективнішим і найліпше освоєним джерелом оке­анської енергії постає, енергія градієнта солоності, тобто енер­гія, що виділяється в процесі змішення солоних морських вод із прісними дощовими й річковими водами. Різниця осмотичного тиску між прісною і солоною водою становить близько 24 кг/см2, що за концентрації енергії еквівалентно тиску стовпа 240 м за­ввишки. Натомість у Мертвому морі, де вода є суперсолоною, концентрацію енергії градієнта солоності можна порівняти з тиском водяного стовпа 5 000 м заввишки. Запаси цієї енергії визначають за швидкістю випаровування води з поверхні оке­ану й подальшого її випадання назад в океан. З поверхні океану за рік випаровується шар води 1,3 м завтовшки. Об'єм води (Q), що випаровується, становить 1,2-107 м3/с. За осмотичного тиску 71=24-104 кг/м2 потужність цього джерела енергії визначають як

Р = п - Q=30 ТВт.

Оскільки багато великих міст розташовано в гирлах річок, використання градієнтів солоності як джерела енергії має не­абиякі перспективи.

Теплова енергія океану (температурний градієнт) у майбут­ньому також може ефективно використовуватися за допомогою термоелектричних генераторів, що працюють на перепадах температур. Різниця температур поверхневих і глибинних вод є особливо посутньою в районах теплих течій і може досягати 20—22 °С.

Першими теплову енергію океану запропонували ви­користовувати французькі науковці.  1881 року за проектом фізика Д'Арсонваля на Кубі, в затоці Матансас, сконструювали й апробували океанську теплову енергетичну станцію (ОТЕС)). У 1929 р. учень Д'Арсонваля Жорж Клод створив іншу систему і випробував її, але незабаром станцію було зруйновано.

Робота ОТЕС грунтується на принципі поперемінного ви­користання шарів води з різною температурою для кип'ятіння

конденсації робочої рідини, наприклад, рідкого аміаку або пропа-но-фреону, коли в проміжках пара цієї рідини має обертати турбі­ну при високому тиску (рис.7.13). Теплу поверхневу воду застосову­ють для перетворення робочої рідини на пару, що обертає турбіну з електрогенератором. Для конденсації пари в іншому теплооб­міннику використовують подану насосами холодну воду з глиби­ни океану. Конденсована рідина далі знову подається в перший теплообмінник, нагрівається, перетворюється на пару — і цикл по­вторюється, йде безупинне вироблення електроенергії. Оскільки процес відбувається в морі, проблемою може стати прокладання й утримання електрокабелів на дні океану, а також те, що труба для станції потужністю, наприклад, 10 МВт має бути занурена на де­кілька сотень метрів углиб океану, а її діаметр — становити близь­ко 15 м. Утримати такий агрегат у стійкому положенні, захистити його від поштовхів і тиску хвиль і течій буде досить складно.

Проте в США впродовж останніх десятиліть ведуться серйоз­ні дослідження з розробки і вдосконалення різних океанських теплових енергетичних станцій. Два експериментальні проекти пристрою ОТЕС-1 (Ocean Thermal Energy Conservation) діють із 1982 р. в районі Гавайських островів. Один із пристроїв змонтова­но на колишньому танкері ВМС США "Чепачет"; він має потуж­ність 1 МВт, складається з трьох трубопроводів холодної води (ді­аметром — 1,2 м), що підіймають воду з глибини 640 м, і насосної групи. Розроблено ще декілька проектів ОТЕС: установка біля м. Кіє-Уест (Флорида) для вироблення 50 МВт електроенергії та

млн л прісної води щоденно; установка поблизу о. Оаху (Гаваї) потужністю 40 МВт й інші, потужністю від 12,5 до 400 МВт. Якщо на дослідження і проектування у сфері ОТЕС 1972 р. в США було виділено 85 тис. дол, то вже 1980 року — 46 млн дол. До кінця XX ст. США планували створити 25 установок ОТЕС потужністю 400 МВт кожна.


Існує думка, що на базі ОТЕС можуть бути створені плавучі заводи з енергоємними електрохімічними процесами — вироб­ництвом аміаку, алюмінію, водню, кисню, метанолу.

Окрім США, роботи зі створення ОТЕС проводяться в Японії, Великобританії, Індії, а також, у рамках європейської програми «Євроушен», 26 компаніями Франції, Нідерландів, Швеції та Італії.

У країнах СНД, порівняно зі згаданими державами, масш­таби досліджень у галузі створення і використання ОТЕС ви­даються дуже скромними.

Функціювання ОТЕС спричинює неґативні екологічні на­слідки, серед яких можна назвати: неспокій, перешкоди, а іноді й руйнівний вплив станцій, устаткування, трубопроводів та електропроводів, якщо їх скупчено в місцях мешкання людей чи на шляхах міґрації риб та інших гідробіонтів у шельфових зонах океанського узбережжя, забруднення водного середовища побу­товими відходами електрокомплексу; станції не займають землі на суходолі, але охоплюють значні площі в морі, і це дається взна­ки там, де життя в прибережній зоні активне й багатоманітне.

Нарешті, для виробництва електроенергії може бути вико­ристана енергія океанських хвиль.

За підрахунками фахівців, в океанських хвилях міститься близько 3 ТВт енергії. Пересічна хвиля Північного, Японського морів або Біскайської затоки містить 40 кВт енергії на кожен літр. Але таких районів, де хвилі активні і їх можна ефективно вико­ристовувати для перетворення на електроенергію, у Світовому океані є обмаль — біля берегів Англії, Японії, Камчатки, дещо менше — в Чорному морі. Енергозапаси хвиль оцінюють на під­ставі багатьох вимірювань параметрів хвилювання за допомогою спеціальних приладів — хвилеграфів.

Океанографи Росії та США, побувавши в морських експеди­ціях, дістали підтвердження фактам, на які зважили стародавні мореплавці, зокрема Джеймс Кук, а саме, що висота штормових хвиль у Північній Атлантиці може досягати 20—25 м. Іноді моряки (танкер «Романо», США, 1933 р.) стикалися з хвиля­ми 36 м заввишки! Такі хвилі, згідно з підрахунками проф. Н. В. Вершинського, на 1 м свого фронту містять до 70 МВт енергії, тобто власне стільки, скільки виробляє середня елек­тростанція.

Для Чорного моря питома потужність становить 8, для Кас­пійського — 11, Баренцового — 29, Охотського — 20, Балтійсь­кого — 8 кВт/м. Новітні методи вимірювань параметрів хвиль, окремо за допомогою стереофотозйомки і дистанційної зйомки, показують, що висота найбільших хвиль не перевищує 25-30 м в океанах і 15-20 м — в окремих морях.

Перший у світі патент на пристрій, що використовує енергію хвиль, здобули французи — батько і син Жерари в 1799 р. Першу діючу установку запустили американці 1889 року, на узбережжі неподалік від Нью-Йорка. Вона давала електрику для насосів, що закачували воду у водонапірну башту. До середини 20-х років ХХ ст. було зареєстровано понад 1 000 заявок на способи пере­творення енергії хвиль і відповідну апаратуру, зроблено чимало доповідей і повідомлень на міжнародних конференціях.

Тепер найпоширенішим є тип хвильових електростанцій, що працюють на принципі "осцилюючий водний стовп" (ав­тор — японський морський офіцер І. Масуда, 1965 р.). 1978 року

під керівництвом І. Масуди в Японії був створений велико­масштабний макет установки «Каймей». Ця установка розмі­щена на баржі водотоннажністю 500 т. Вона близько 80 м за­вдовжки і 12 м завширшки. У днищі баржі зроблено ряд отворів для проходу хвиль у 22 повітряні камери. На борту — 10 пнев-мохвильових електрогенераторів різних типів (8 — японських,

— англійських) потужністю по 125 кВт, а також двонаправле-ний пневмохвильовий електрогенератор «Мак-Кормік» (США, професор Морської академії М. Мак-Кормік). Нині у США ве­дуться інтенсивні випробування різних модифікацій установок на зразок «Мак-Кормік», аналогічні розробки мають Норвегія, Ірландія, Японія.

У колишньому СРСР перші випробування хвильових на­сосів було здійснено 1936 року (інж. О. Г. Блінов). Пізніше ви­конувалися розробки із застосуванням лінійних індукційних генераторів, гнучких оболонок, пєзоелементів. Наразі в СНД ці роботи і випробування практично призупинені.

7.5.3. Енергія інших природних об'єктів

Використання водню або гелію як пального. Під тиском 10—20 МПа ці гази поміщаються в замкнутий простір і під час роботи у процесі нагрівання або охолоджування змі­нюють свій об'єм, відтак чинячи тиск на поршень, який далі виконує потрібну роботу. За приклад може слугувати двигун Стерлінґа (англієць Р. Стерлінґ у 1816 р. створив перший двигун

незамкнутим циклом, який працює на підігрітому повітрі). Сучасний двигун Стерлінґа має робочий цикл на чотири такти: стискання — нагрівання — робочий хід — охолоджування, і може працювати не тільки на водні, а й на торфі, дровах, соломі тощо. Регенератор двигуна ніби розділяє його простір на дві порожни­ни — гарячу і холодну. До гарячої порожнини тепло підводиться від нагрівника, а від холодної відводиться охолоджувачем, у якому циркулює вода. Спеціальний ромбічний механізм пере­творює обертально-поступальний рух поршнів на обертальний. ККД двигуна близький до ККД дизеля.

У США останнім часом розробляють двигуни для авто­мобілів, які працють на водні. Спеціальний акумулятор, наповнений пористими речовинами, що поглинають водень, запасає необхідну енергію. Рідкий водень у таких двигунах є замінником бензину. Після спалювання водню в кисні утво­рюється вода. Спеціальна камера в акумуляторі реґулює витра­ту водню завдяки зміненню температури. Двигун є екологічно безпечним.

Припускають, що в майбутньому переведення автотранспор­ту й авіації на водневе паливо дасть змогу значно очистити ат­мосферу від СО, СО2 та інших компонентів вихлопних газів, що

їх викидають сучасні бензинові двигуни, а заміна звичайного горючого газу на водень розв'яже проблему теплозабезпечення міського й сільського населення. Поки що вартість використан­ня водневих двигунів удвічі дорожча, порівняно зі звичайними, але технології їх виробництва і застосування удосконалюються і здешевлюються.

В індустріально розвинених країнах (за винятком Німеччини і Японії) під впливом могутніх нафтових і газових компаній, а також автомобільних концернів, концернів які виробляють енергію з інших традиційних джерел і для яких новий вид палива на зразок водню є небезпечним конкурентом, уряди не виділяють достатньої кількості засобів на вивчення і розвиток цього виду енергетики. Натомість у Німеччині та Японії, а також у Південній Аравії на дослідження у сфері використання водню витрачають у 8 разів більше засобів, аніж, наприклад, у США; у цих країнах побудовано заводи з виробництва водню (геліо-водневі заводи).

В Україні роботи в цьому напрямку започатковані ще у 70-ті роки ХХ ст. академіком Підгорним А.М., ведуться в Інституті проблем машинобудування НАН України (м. Харків)

Фахівці прогнозують, що в найближчі 40—50 років відбу­деться геліо-воднева революція, наслідком якої стане активний перехід енергетичних компаній на водневе паливо — екологічно безпечне, практично невичерпне і наділене низкою інших пере­ваг, а також перехід на водневі суміші типу гітану (Н2+СН4 — 15 і 85 % відповідно).

Одним із проектів, розроблених в Австрії, передбачено використання енергії, захованої в льодовиках Гренландії. Зачор­нюючи поверхню льоду, досягають його інтенсивного танення. Це змінює тепловий баланс, оскільки збільшується поглинан­ня сонячного світла. Електроенергія, що виробляється при цьому, передаватиметься на континент підводними кабеля­ми і застосовуватиметься для одержання водню з води шляхом електролізу.

Штучний місяць. Нині вчені впритул наблизилися до прак­тичного втілення фантастичної ідеї — створення космічних рефлекторів, що відкидають на Землю сонячне світло. Уперше цю ідею висловив німецький учений Г. Оберт 1929 року.

Так звані штучні місяці можуть по-різному бути застосовані в народному господарстві. Виведені на орбіту штучного супут­ника Землі, такі рефлектори зможуть подовжити світловий день на кілька годин, а це сприятиме підвищенню врожайності сільськогосподарських культур. Супутники-рефлектори здатні забезпечити високоякісне освітлення вулиць великих міст, транспортних магістралей, місць, де ведуться роботи в нічний час, наприклад великих будівництв, колгоспних і фермерських полів у період посівної і збиральної кампаній, районів стихійно­го лиха під час рятувальних операцій.

У загальних рисах дослідники вже розробили майбутній вигляд орбітальних освітлювальних систем. Такі системи на­гадують упаковану парасольку, що автоматично розкривається після доставки на орбіту. Поверхнею, що відображає світло, стане, ймовірно, полімерна металізована плівка. За належної організації наукових досліджень і дослідно-конструкторських робіт перші зразки космічних рефлекторів можуть бути створені в найближчому десятилітті.

У Московському авіаційному інституті ім. С. Орджонікідзе створюють проект орбітального експерименту із супутником-рефлектором масою не більше 200 кг і площею 110 м2. Такий експеримент має на меті перевірити технічні рішення, закла­дені в основу побудови космічного рефлектора майбутнього. Освітленість на наземному приймачі діаметром 10 км має бути в 7 разів інтенсивнішою, ніж уночі; коли світить повний місяць

(близько 1,5 лк). Уже створено експериментальні наземні уста­новки, що демонструють процеси розкриття супутника-рефлек-тора й управління формою його поверхні.

Утім, одночасно з розробками необхідно вивчати екологічні наслідки застосування космічних рефлекторів і виробити реко­мендації щодо їхнього раціонального використання.

Існують проекти стосовно використання енергії блискавок, магнітного поля Землі, застосування для вироблення електрики сірководню, що у величезних кількостях міститься в так званій сірководневій зоні Чорного моря (пересічно від 150 м углиб і до самісінького дна). Але всі вони поки що далекі від реалізації в таких масштабах, як геліоенергетика, вітроенергетика, біоенер­гетика або енергія океану.


Авторы: 239 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

Книги: 268 А Б В Г Д Е З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я