Вадим Панин - Научные открытия, меняющие мир

Во многих городах США уже появились «сверкающие крыши», на которых расположены такие фотоэлементы. Помимо света, в ход идет и тепло солнечных лучей, которое используется в «котлах». «Котлы» – это такие же паровые турбины, что и 100 лет назад, но для их нагревания не используется никакое топливо, кроме солнечного света.

Таким образом, дом, оборудованный по последнему слову гелиотехники, в ясный погожий день добывает энергию буквально «из ниоткуда», и ее достаточно, чтобы функционировало центральное отопление, горели лампочки и работали компьютеры. Предполагается, что компьютеризированный «дом будущего» будет устроен именно так.

Есть, конечно, нюанс – как быть в дождливые и просто пасмурные дни? Откуда брать энергию по ночам? Но не следует складывать все яйца в одну корзину – у самообеспечивающегося энергией дома должно быть несколько источников электричества.

Помимо сказанного, неудобство солнечных электростанций состоит еще и в загрязнении окружающей среды. Нет, сами они, напомню, очень экологичны. А вот их производство требует большого количества вредных веществ – мышьяка, свинца, олова и т. д.

Альтернативное предложение – размещение солнечных станций на орбите, где много места и никто не мешает. Энергия в виде микроволн будет передаваться на Землю. Но это еще более авантюрное предприятие – последствий появления в атмосфере такого количества управляемых микроволн никто пока оценить не может. Благое дело может обернуться и всемирным потопом, и мировым обледенением. Наконец, «шальные» микроволны будут просто-напросто опасны для людей, а также птиц, пролетающих через луч, идущий от спутника к принимающей станции. Вместо микроволн пытались использовать лазер, но он так сильно нагревает атмосферу, что изменения климата в районе электростанции просто не избежать.

Еще один возможный вариант решения энергетической проблемы – геотермальная энергия. Ресурс этот условно бесконечен, и называется он – тепло планеты Земля. Ядро Земли, как знает каждый школьник, раскалено и состоит из жидкой магмы огромной температуры. Этот жар нагревает подземные моря и реки, расположенные на большой глубине и состоящие из кипятка и горячего пара. Следует пробурить скважину глубиной несколько километров – и поток горячего пара ринется вверх. Его можно использовать как для турбин теплоэлектростанций, так и для непосредственного обогрева жилищ. Например, в Исландии все центральное отопление основано на использовании таких подземных горячих источников. В России же первая геотермальная электростанция была запущена еще в 1966 году. С каждым годом строительство подобных станций становится дешевле, так что их повсеместное использование – дело ближайшего будущего.

Вокруг нас происходит множество процессов, способных вырабатывать энергию. Мы просто не пользуемся ими. Вот, скажем, из крана льется вода – думаете, энергии падающей воды недостаточно ни для каких нужд? Или в жару работает вентилятор – разве создаваемый им ветер нельзя использовать, как это делают на ветряных электростанциях? Разумеется, можно. И всякие «беспокойные умы» все время стремятся найти такие «тонкие места», где энергия расходуется зря, и улучшить все, что можно улучшить.

Препятствие, правда, есть, и оно весьма существенное – закон сохранения энергии не обманешь. Затраченной силы всегда будет больше, чем полученной полезной работы. В этом кроется причина того, что вечный двигатель собрать невозможно. Энергия все равно должна откуда-то поступать. Но «сэкономить» можно прекрасно. Скажем, уже сегодня различные мелкие устройства научились работать без батареек. Насадка на кран или разбрызгиватель душа подсвечивают воду разными цветами, потому что внутри их находится маленькая динамо-машинка. В Японии пульты дистанционного управления для самых новых телевизоров тоже работают без батареек – находящийся внутри их миниатюрный генератор «добывает» энергию, когда мы нажимаем на кнопки, как бы «качая» пульт мышечным усилием. Энергии немного – но ведь и усилие небольшое.

К сожалению, пока самый яркий пример такого рода – современный велосипед, в котором фары светятся за счет энергии, которую мы добываем, крутя педали. Но такая «побочная» электроэнергия, которая может производиться человеком одновременно с каким-либо занятием, имеет большое будущее. Над тем, чтобы «энергетизировать» различные движения человека, трудятся ученые всего мира.

Нет, речь не идет о том, чтобы, как в миниатюре Аркадия Райкина, «прикрепить к писателю рычаг», чтобы он, когда в раздумьях бродит взад-вперед по кабинету, вырабатывал электричество. Но запитать все маленькие устройства, которые постоянно носит при себе человек, от движений самого человека вполне возможно. Вспомните хотя бы наручные механические часы. Да, работают они потому, что мы все той же мускульной силой заводим пружину. Но в современных часах имеется «автоподзавод», который правильно называется «эксцентрик». Принцип его работы таков: внутри корпуса находится миниатюрный ротор, который вращается при любом движении руки и сам заводит пружину. Поэтому, если вы постоянно носите механические часы, то не нуждаетесь в том, чтобы время от времени их заводить. Ведь колебания, нужные для работы эксцентрика, происходят при каждом нашем шаге и движении руки. Только полежав на полке несколько дней, часы остановятся.

Механическую энергию, как вы понимаете, несложно преобразовать в электрическую – точно так же, как у упомянутого выше пульта дистанционного управления. А потом передать другим устройствам с помощью электромагнитной индукции или аккумулятора. Существует несколько концепций такой «персональной электростанции».

Первый проект (разумеется, японский) предполагает наличие нескольких «энергетических таблеток», вшитых в разные места вашей одежды. Каждая таблетка – это пружина, эксцентрик и генерирующий электрический ток элемент. Ток вырабатывается при каждом шаге, движении руки, повороте головы. Вся эта энергия запасается и передается к индукционным панелям, расположенным в карманах одежды. Подзарядка всех электронных устройств происходит как бы сама собой: пока вы носите плеер в кармане, он питается энергией ваших движений.