Киловатты завтрашнего дня

7 ноября 2011

Печать Печать

Чернобыльская авария 1986 года приостановила развитие «мирного атома» почти на двадцать лет. Катастрофа в Японии, последствия которой предсказать пока еще трудно, может перечеркнуть все планы строительства новых атомных электростанций. Но что будет предложено взамен? Ведь потребность в энергии растет год от года, и атомная энергетика до сих пор считалась наиболее рентабельной.

Киловатты завтрашнего дня Мировое потребление электроэнергии через двадцать лет увеличится еще на 50%
Согласно прогнозу Международного агентства по энергетике, мировое потребление электроэнергии через двадцать лет увеличится еще на 50%, причем основной рост придется на развивающиеся страны. Каким образом будет вырабатываться эта энергия, если запасы угля, нефти и газа истощаются на глазах? Один из очевидных выходов — в освоении термоядерного синтеза (термояда), только он позволит раз и навсегда решить проблему энергообеспечения.

Появления термояда ждали всю вторую половину XX века. Ожидания эти настолько перегреты, что возникла весьма популярная конспирологическая теория: дескать, термояд давно изобрели, но нефтяные магнаты скрывают революционную технологию, чтобы не потерять в одночасье свои сверхприбыли. Как и любая конспирология, подобная теория не выдерживает ни малейшей критики и остается темой для фантастической прозы. Однако понимание этого не отменяет главный вопрос: когда же мы овладеем термоядерной энергией?

А ответ прост: мы уже ею овладели. Термоядерная реакция (или ядерная реакция синтеза), при которой осуществляется слияние более легких ядер в более тяжелые, была описана физиками еще сто лет назад, а 1 ноября 1952 года американские военные взорвали термоядерную бомбу мощностью 10,4 мегатонны на атолле Эниветок в Тихом океане. Человечество применяет термоядерный синтез уже больше полувека, но пока только в разрушительных целях. Почему же никак не получается использовать его более рационально?

Проблема в том, что синтез осуществляется при фантастически высоких температурах. Оптимальная температура для термоядерных процессов — 100 миллионов градусов! Любое вещество при подобной температуре немедленно превратится в плазму. Физики быстро придумали решение: предложили удерживать ее внутри магнитной ловушки. Так появились знаменитые токамаки. Увы, даже самый совершенный токамак потребляет энергии больше, чем производит.

ПУТЬ К СВЕТУ

Только в начале XXI века энергетики приблизились к тому, чтобы создать первый термоядерный реактор с положительным балансом. Его строительство началось в поселке Кадараш на юго-востоке Франции, поблизости от города Экс-ан-Прованс. К сожалению, установка, которую построят в Кадараше, пока еще не сможет работать в качестве термоядерной электростанции, но, возможно, приблизит время появления таковой. Неслучайно ее назвали ITER — эта аббревиатура расшифровывается как International Thermonuclear Experimental Reactor, но имеет и символический смысл: no-латыни iter — «дорога», «путь». Таким образом, кадарашский реактор должен «проложить путь» к термоядерной энергетике, которая обеспечит выживание человечества после истощения запасов ископаемого топлива. Реактор будет работать на смеси дейтерий-тритий (тяжелый и сверхтяжелый водород, получаемый из воды). Образующиеся при реакции синтеза нейтроны нагреют стальную оболочку, та — обычную воду, а вода в свою очередь превратится в пар, вращающий турбины. Первые эксперименты на станции начнутся не ранее 2015 года, и ожидаемый результат должен окупить затраты. Для сравнения можно сказать, что количество угля, необходимого для обеспечения работы тепловой электростанции мощностью 1 гигаватт, составляет 10 000 тонн в день (десять железнодорожных вагонов), а термоядерная установка такой же мощности будет потреблять в день лишь килограмм дейтерий-тритиевой смеси.

СВЕТ ИЗ САХАРЫ

В Европе прекрасно понимают, что до появления термоядерной электростанции еще далеко, а углеводородное топливо уже не покрывает растущие потребности в энергии. Поэтому летом прошлого года Евросоюз запустил амбициозный проект в области солнечной энергетики. Ничего подобного мир еще не видел. Через десять лет в пустыне Сахара будут развернуты мощные гелиотермические установки. Принцип их работы прост — большие зеркала под управлением компьютеров концентрируют солнечную энергию на прозрачном баке с водой.

Та превращается в пар и вращает турбины. Получаемая электроэнергия будет передаваться в Европу по высоковольтным кабелям, проложенным по дну Средиземного моря. Поскольку Сахара является не только одним из самых знойных районов Земли, но и самым засушливым, рядом с гелиостанциями предполагается возвести несколько водоопреснительных заводов. В проекте будут участвовать десятки стран, однако основная нагрузка ляжет на немецкие компании. Проектировщики надеются, что гелиостанции в Сахаре будут вырабатывать 100 гигаватт, что в итоге покроет около 20% потребляемой европейцами энергии. Стоимость проекта — 400 миллиардов евро. Однако не все разделяют оптимизм проектантов. Еще остаются нерешенными важные проблемы. Например, Сахара знаменита сильными песчаными бурями. Как защитить гелиостанции от них? К тому же перевозка и размещение необходимого оборудования потребуют установления особых дипломатических отношений с целым рядом государств Африканского континента, а сейчас на севере Африки обстановка далека от стабильности.

ЭНЕРГИЯ «ДОХЛЫХ КОШЕК»

Масштабные проекты — вещь хорошая, но серьезным подспорьем в деле энергообеспечения могут стать и компактные электростанции, работающие... на бытовом мусоре. Суть в том, что мусор прессуется и сжигается в топках вместо нефти или газа. Одним выстрелом, как говорится, убиваем двух зайцев. Сегодня лидером по производству электростанций на мусоре является Китай. Китайская газета «Жэньминь жибао» сообщила, что в Шанхае сдана в эксплуатацию самая крупная в истории электростанция, работающая на бытовом мусоре. Ежедневно этот объект изничтожает 1 000 тонн мусора, вырабатывая 350 тысяч киловатт-часов электроэнергии!

В Европе пока дела обстоят скромнее, однако некий Кристиан Кох из Саксонии готовит настоящую революцию. Тридцать лет он разрабатывает способ получения альтернативного топлива из органических отходов. У себя в коровнике Кристиан соорудил специальный аппарат, где собранный мусор варится при температуре 300°С. В ходе процесса выделяются углеводороды, которые посредством катализатора сгущаются в дизельное топливо. Кох уверяет, что проехал на этом топливе уже 170 тысяч километров!
Через десять лет в пустыне Сахара будут развернуты мощные гелиотермические установки
Чтобы привлечь внимание общественности к своей необычной разработке, изобретательный немец предлагает рассчитывать производительность в «дохлых кошках». Дескать, из взрослого кота получается 2,5 литра «биотоплива» — значит, на 100 километров нужно четыре мертвых кота, а для заправки полного бака понадобится двадцать.

Таким образом, альтернатива атомным станциям есть. А какой путь предпочтут энергетики — термояд, гелиостанции или «мусорное» топливо, — покажет время.

  • 943
  • Антон Первушин
комментарии

Только зарегистрированные пользователи могут добавлять комментарии. Войдите, пожалуйста.