Юрий Чирков - Занимательно об энергетике

При этой химической реакции выделяется тепло, его можно использовать, например, для отопления помещений. Когда же нужно извлечь водород из резервуара, достаточно только подать тепло к водородным соединениям.

Эта часть процесса сопровождается выделением холода, который также может быть использован, например, для кондиционирования воздуха. А для высвобождения водорода достаточно через водородные соединения пропустить выхлопные газы двигателя или водяной пар, то становится понятным: такой метод хранения водородного топлива очень эффективен.

Водородные щедроты атома

Водород нужен не только автомобилю, но и самолетам. Недавно представители авиационной компании «Локхид» сделали заявление: в конце 1985 года, обещают они, четыре грузовых самолета «тристар», работающие на жидком водороде, начнут регулярные полеты.

Поживем, как говорится, увидим. Может, это просто рекламный трюк. Но вот промышленности (металлургии, скажем, водород нужен для прямого восстановления руд), особенно химической (половина производимого в мире водорода идет на выработку аммиака — основы удобрений; водород нужен и для создания высокооктанового бензина, и для гидрогенизации жиров), водород нужен во всевозрастающих дозах.

В 1970 году было произведено 1,8-107 тонн водорода!

Еще одна область, где водород может найти широкое применение, — это получение кормов для скота. Уже в прошлом столетии были открыты водородоокисляющие бактерии, биомасса которых при поглощении водорода удваивается за несколько часов. «Водородные» бактерии содержат 50—75 процентов белка. Этой биомассой можно кормить скот.

В Академии наук Молдавии создана опытно-промышленная установка для получения «водородных» бактерий. Уже подсчитано, что реактор тепловой мощностью в 2 миллиона киловатт мог бы «произвести» пищу (мясо) для миллиона жителей планеты.

Водородная энергетика очень нужна Она вступила бы в жизнь уже сегодня, если бы ученые располагали ответом на главный вопрос: как получить водород? Трудно сказать, когда водород начнут «качать», словно нефть, из недр Земли (вспомним гипотезу Ларина!). Пока же давайте обсудим возможности чисто земные, реальные, то, чем мы располагаем сейчас.

Способы получения водорода есть, их немало, но они, помимо всего прочего, должны быть экономически выгодны. Ведь, к примеру, при электролизе воды 85 процентов энергии электричества теряется напрасно и только 15 процентов материализуется в виде водорода. Поэтому подобные способы производства водорода человечеству пока еще не по карману.

Но водород очень нужен, и его получают из углеводородов нефти и газа, из угля (через кокс при температуре 1100 градусов Цельсия пропускается водяной пар) или же электролизом.

Увы, все эти операции либо дорогостоящи, либо поглощают энергии больше, чем дают. Кроме того, исключая электролиз, процессы сопровождаются тратой невосполнимой органики.

Нет! Водородная энергетика наберет силу только тогда, когда водород будут получать, во-первых, из воды (ее запасы в морях и океанах доступны и преизобильны), а, во-вторых, источник энергии будет даровым.

И тут исследователи возлагают большие надежды на атом.

Действительно, КПД атомной станции, если исходить из того, сколько энергии урана израсходовано и сколько энергии получено в виде электрического тока, составит всего 30—32 процента. Остальное уходит в бесполезное тепло. Но этот минус, оказывается, можно обратить в плюс!

Заставить тепло нарабатывать водород — вот идея' Ученые предложили уже множество схем — термохимических реакций, которые циклически повторяются, возвращаясь к исходному состоянию. (Значит, производство можно оформить в замкнутый, экологически чистый цикл!)

Грубо говоря, схема такова. В совокупность связанных меж собой химических аппаратов подаются вода и тепло от атомного реактора. Это то, что входит, выходят же по трубопроводам водород и кислород.

Сейчас в мире запатентованы уже многие десятки термохимических циклов, которые порой носят звучные имена: «Марк», «Агнесса», «Екатерина» и так далее.

Работы в этом направлении ведутся в СССР, США, Италии, Голландии, ФРГ, Англии, Японии. Уж больно заманчиво использовать бросовое тепло ядерных реакторов. Ведь КПД такой ядерно-водородной станции (ЯВС) теоретически может быть не 30 процентов, как у АЭС, а 70 и выше!

Даже с учетом собственных энергетических нужд ЯВС ее КПД будет равным 50—56 процентам. Таких показателей не имеет ни одна тепловая электрическая станция!

Не исключено сочетание ЯВС с комплексом металлургических или химических заводов. Если же образующиеся водород и кислород направлять в топливные элементы, то станция будет вырабатывать только электрический ток. Эту энергию можно направить на разложение морской воды, на извлечение из нее урана, брома, калия и других ценнейших веществ. Конечно, пока это только один из возможных проектов, базирующихся на водородной основе. Есть и другие.

Согласно прогнозам американских ученых по мере истощения запасов природного топлива человечество вступит в атомно-электрохимическую эру. Гигантские атомные электростанции на берегах океана будут давать электроэнергию Она пойдет на разложение морской воды на водород и кислород. (Электролизом! Этот процесс совершенствуется с каждым годом, становится все более эффективным и дешевым.)

Топливо будущего — водород будет пересылаться по трубам к местам потребления, заменяя природный газ и нефть.

Другой вариант той же картины — разложение воды за счет солнечной энергии, ведущей все к той же водородной энергетике.

Вот проект, детальные расчеты для которого сделаны в ФРГ. Солнечное тепло нагревает черные пластины до 120 градусов. Термоэлементы генерируют ток, используя перепад температур между этими пластинами и морской водой.

Электроэнергия идет на электролиз воды, дающий водород. Подобная электрохимическая гелиостанция площадью в 920 квадратных километров, расположенная на широте Гибралтара, обеспечила бы почти все потребности ФРГ в электроэнергии.

Энергетические поля

Везде, где можно, планета подставляет солнцу комочки, пластинки или пласты зеленого пигмента растений. Этот краситель (хлорофилл) жадно поглощает свет, давая начало все еще таинственному процессу — фотосинтезу.

Самое удивительное для нас тут то, что в каждом крохотном растеньице солнечные лучи разлагают воду на водород и кислород. Кислород очищает атмосферу, а водород в темновых процессах (уже без участия света) в недрах зеленого листа, соединившись с углекислым газом воздуха, превращается в углеводы, то есть то, что позднее может стать углем или нефтью — источниками химической энергии.