Газета "Наш Мир" Газета «Наш
Мир»
Мировой экономический кризис поколебал цены на ископаемые
энергоносители, но задачу поиска альтернативных источников энергии не
отменил. Незыблемыми остались и главные препятствия на пути получения
чистой энергии: нестабильность и низкая энергетическая плотность
природных источников.
Однако учёная мысль, несмотря на кризис
и период летних отпусков, не стоит на месте. И хотя рождения
принципиально новых идей в такой консервативной отрасли, как
энергетика, ожидать не приходится, кое-что любопытное время от времени
появляется.
Широкие перспективы сулят исследования химиков из
Университета Огайо, предложивших эффективную технологию получения
водорода из мочи.
У горючего газа есть все предпосылки, чтобы
стать популярным видом топлива. Оказывается, из мочи его можно получать
с помощью банального электролиза, применяя недорогой никелевый
катализатор. И этот процесс потребует примерно втрое меньше энергии,
чем электролиз чистой воды.
Дело в том, что в составе мочи
преобладает мочевина - конечный продукт белкового обмена нашего
организма. В молекуле мочевины четыре атома водорода, и оторвать
водород от неё гораздо легче, нежели от молекулы воды. Для получения
водорода даже не придется сильно модифицировать очистные сооружения,
поскольку электролиз и так применяется при обработке сточных вод.
А
ученые из Стэнфордского университета опубликовали в журнале Energies
статью, которая вновь привлекла внимание к идее получения чистой
энергии из высотных струйных течений на границе между тропосферой и
стратосферой. Авторы работы впервые подробно проанализировали
глобальные данные о скорости высотных ветров, собранные метеорологами
за последние три десятка лет, и пришли к любопытным выводам.
Высотное
струйное течение - это гигантская воздушная река, которая движется со
скоростью более 30 м/с на высоте около десяти километров. Её ширина
достигает сотен, а длина - тысяч километров.
Такие воздушные
реки (а их несколько десятков) опоясывают весь земной шар и
представляют серьезную опасность для авиации, особенно в турбулентных
зонах вблизи своих границ. Считается, что мощные высотные струи
возникают в результате влияния на атмосферу вращения Земли и солнечного
излучения.
Суммарная энергия ветра в высотных воздушных реках
многократно превышает все энергетические потребности человечества.
Типичная плотность мощности ветра в струе достигает десятка киловатт на
квадратный метр, что на порядок больше, чем у самых сильных ветров,
дующих у поверхности планеты. Проблема лишь в том, как эту энергию
спустить с небес на землю.
И здесь есть вполне осуществимые
технические решения. Фирма Sky WindPower уже отработала конструкцию
парящего, словно воздушный змей, генератора с четырьмя большими
пропеллерами. Вырабатываемая генератором энергия будет передаваться на
землю по кабелю, а в обратном направлении по тому же кабелю можно
посылать управляющие команды - чтобы, например, переместить "змея" на
заданную высоту.
Себестоимость электроэнергии в случае массового
производства генераторов оценивается в два-четыре цента за
киловатт-час. Эту разработку журнал Time назвал в числе лучших
изобретений прошлого года.
Есть и другие прототипы высотных
генераторов, вроде наземной карусели, приводимой во вращение
прикреплёнными к ней воздушными змеями. К сожалению, такая карусель
может собирать энергию ветра на высоте не более километра, где ветер
хоть и сильнее, чем у поверхности, но всё же уступает мощи воздушной
реки.
Замечательно, что "русла" высотных потоков пролегают там,
где есть большая потребность в энергии. Ученые выяснили, что, например,
над Токио, НьюЙорком и Сеулом текут полярные течения с феноменальным
энергетическим потенциалом.
Так, над "Большим яблоком" проходит
одно из самых сильных в Америке воздушных течений - его средняя
плотность мощности достигает 16 кВт/кв.м. По-видимому, для снабжения
энергией мегаполисов и следует в первую очередь строить высотные
ветрогенераторы.
К сожалению, в этой области есть ряд
трудноразрешимых проблем. Хотя высотные воздушные реки в целом гораздо
стабильнее ветров у поверхности земли, они тоже подвержены сезонным и
прочим колебаниям. А если стремиться к стабильности в выработке
электроэнергии, то оптимальная высота размещения генератора, а вместе с
нею и плотность энергии ветра значительно снизится.
Кроме того,
пока не очень понятно, как масштабное вмешательство в течение высотных
воздушных рек отразится на климате. Грубые модели предсказывают
охлаждение поверхности планеты, снижение количества осадков и
увеличение ледяного покрова морей. Однако эти вопросы ещё потребуют
серьёзного изучения.
Впрочем, всё это лишь научные исследования
и смелые проекты. А пока приходится использовать то, что уже доказало
свою работоспособность. Политики с энтузиазмом объявляют о планах
установки обычных наземных и морских ветряков, а автопромышленники
наперебой обещают выпуск новых моделей электромобилей.
|
