Вадим Панин - Научные открытия, меняющие мир

Современную ветряную мельницу видели все – не в жизни, так в кино. На огромном поле стоят гигантские вентиляторы и неспешно вращаются под бризом. Чем ветряки выше, тем лучше: ветер на высоте сильнее и почти никогда не прекращается.

Теоретически такие мельницы можно даже устанавливать на крышах городских зданий. Каждый ветряк питает электроэнергией «свой» дом. Более того, дополнительные модули ветряной электростанции могут производить метеорологические измерения и даже добывать из воздуха лишнюю влагу, помогая разумно расходовать запасы воды. В общем, сплошные плюсы. Но это лишь на первый взгляд.

Итак, какие беды ждут нас от распространения во всех отношениях прекрасных «вертушек»?

Первое – шум.Ветряные энергетические установки гудят почище автострады. Шум издают и соприкосновение ветра с лопастями установки, и работа механических частей ветряка. К тому же станция производит еще и низкочастотные вибрации – в домах, расположенных близко к таким установкам, непрерывно дребезжат стекла и быстрее изнашиваются электроприборы. Вибрация влияет и на здоровье людей. Поэтому пока ветряки в основном устанавливают в полях, и люди разве что проезжают мимо них по автотрассам. Но в ближайшем будущем такое расположение мельниц станет нерациональным – людей становится все больше, а площадь суши не увеличивается. Так что придется либо «переселять» ветроэлектростанции поближе к людям, либо совсем отказываться от них. Выходит, что человечество меняет шило на мыло: вместо заболеваний дыхательных путей (вызываемых выбросами ТЭС) будут сердечно-сосудистые (вызываемые вибрацией). Устранить же шум и вибрацию полностью невозможно – таковы законы физики, и с ними не поспоришь.

Второе – климат.Ветрогенераторы «крадут» у ветра часть его энергии. Кое-где в Европе уже заметны местные погодные изменения: воздух становится суше, а урожайность – меньше. К сожалению, спохватились ученые сравнительно недавно, и серьезных исследований, касающихся вреда для климата, еще не появилось. Раньше этот вред считали минимальным и пренебрегали им – новейшая история учит нас, что такого рода ошибки сильнее всего сказываются в будущем. Что говорить, если большую часть проблем с климатом для нас «заработали» чадящие заводы XIX века и бездумное распространение бытовой химии в 70-е годыпрошлого века…

Если же ветряки будут установлены в городах, снижение скорости ветров скажется в виде «застаивания» приземного воздуха. Это только кажется, что все вредные вещества, выплевываемые заводами и автомобилями, остаются с нами и мы всей этой пакостью дышим. На самом деле большая их часть уносится ветром. Ветрогенераторы же устроят в мегаполисах настоящий штиль – и вот тут-то горожане прочувствуют, насколько свежим был воздух раньше. Постоянный смог 365 дней в году станет непременным спутником каждого города-миллионника.

От энергии ветра перейдем к энергии воды. О том, что дамбы на горных реках полезны для энергетики, но страшно губительны для экологии, человечество уже догадалось. В этой сфере идет поиск новых способов добычи тока, теперь уже с тем прицелом, чтобы они были безопасны для окружающей среды.

ГЭС нового типа бывают двух видов, и оба ориентированы не на речную, а на морскую и океаническую энергию. Первый тип работает на энергии приливов и отливов (ПЭС), второй – на энергии волн (ВЭС). Как вы понимаете, зависимость от активности Мирового океана делает такие виды станций доступными далеко не всему населению планеты Земля. Зато можно предположить, что при строительстве плавучих городов или новых мегаполисов на островах – в том числе островах искусственного происхождения – ПЭС и ВЭС станут основными производителями электроэнергии. Использование силы океана для добычи электроэнергии – новая и еще не до конца, можно сказать, освоенная концепция.

Приливные станции работают фактически за счет энергии вращения Земли. Дважды в сутки гравитация Луны и Солнца изменяет уровень воды в Мировом океане: вода движется к берегу или от него. Это движение и используется в работе станции. В общем-то, здесь принцип тот же, что и в ветроэлектростанции. Ветряки, расположенные под водой, вращаются под давлением воды и передают вращение на электрогенераторы. Преимущество ПЭС состоит в том, что, в отличие от переменчивого ветра, приливы и отливы случаются каждый день ровно по часам. А вот главный недостаток – в том, что в остальное время суток электростанция не добывает никакой энергии, так что полагаться в деле электроснабжения только на нее, увы, невозможно.

Волновые станции используют схожий эффект. В воде располагаются своеобразные качели, двигающиеся туда-обратно вместе с движением волн. Сверху к качелям прикреплены поплавки, которые и тянут их вверх-вниз. А снизу раскачивание заставляет двигаться специальный механизм, который, в свою очередь, крутит генератор. В миниатюре конструкция станции похожа на водяной насос, который заставляют работать волны, а не человеческие руки.

Функционировать ВЭС может круглосуточно; единственное, что не дает ей трудиться, – полный штиль, но он бывает относительно редко.

Пока что с волновыми электростанциями только экспериментируют, и серьезную ставку на них делать рано. Но, поскольку энергия волн больше, чем приливная, и может использоваться одновременно с энергией ветра в том же регионе (ведь без ветра нет волн), у метода есть будущее. В том числе – в качестве источника энергии для транспорта. Волновые движители, разработкой которых занято несколько флотских конструкторских бюро в разных точках земного шара, уже могут добывать энергию для турбин небольшой мощности. «Борясь с волнами», океанский лайнер «набирается сил», а потом использует их для своих нужд.

Сравнительно недавно – во второй половине XX века – человекдодумался получать и запасать энергию главного небесного светила. Самый простой вариант такой станции знаком каждому из нас – это фотоэлементы в калькуляторах, которые мы называем солнечными батарейками. Такие же фотоэлементы, но гораздо больших размеров, используются в промышленных солнечных электростанциях (СЭС), называемых также гелиостанциями.

СЭС можно устанавливать на крышах домов, административных зданий, водной поверхности, а можно просто располагать на местности – их преимущество в том, что они могут занимать любые площади. Расположенная на доме солнечная батарея вполне способна снабжать «свой» дом электричеством. Причем такая добыча энергии стопроцентно экологична, ведь никаких вредных отходов не производится.