шотландского химика Джеймса Янга родилось новое таинственное вещество — бензин. И это открытие не осталось втуне. Через 50 лет на дорогах появились первые автомобили конструкторов Даймлера и Бенца, движимыё бензином Янга. Эти «железные кони» человека прекрасно «размножались», поэтому через неполных 70 лет по автострадам и проселочным дорогам мира их проносилось уже 250 млн.
Самым важным открытием плодотворного XIX в., несомненно, было электричество. Говорят, что вскоре после того, как Майкл Фарадей открыл электромагнитную индукцию, его лабораторию в Королевском институте в Лондоне посетил влиятельный чиновник Демонстрация нового прибора не вдохновила представителя властей. Не скрывая насмешки, он спросил: «А для чего нужна эта игрушка?» На что Фарадей спокойно ответил: «В один прекрасный день, сэр, вы станете получать с нее налог».
Фарадей был прав, потому что через 20 лет генераторы уже давали постоянный и переменный электрический ток. На Всемирной выставке в Вене в 1883 г. лампочка Эдисона вместе с электрическими печкой и периной символизировала прогресс целого столетия.
Использование новых видов энергии, особенно электричества, привело к тому, что если в 1850 г. человечество не производило даже 1 млрд МВт-ч энергии, то через 100 лет оно вырабатывало ее 20 млрд. МВт-ч! К 2000 г. потребность только в электроэнергии возрастет в 5 раз, то есть в год понадобится ее около 100 млрд. МВт-ч!
Потребность в энергии будет расти соответственно потребности в шахтах, заводах, жилищах. В развитых государствах мира сегодня уже трудно найти семью, которая бы не имела электроплиты, холодильника или стиральной машины; все мы в той или иной форме ежедневно пользуемся транспортом. Если раньше перед завтраком надо было растопить печь, принести воду, подготовить в путь коня, перед ужином опять растопить печь и т. д., то теперь все это делают за нас электрические «рабы». Заключенные в плитах, холодильниках, стиральных машинах и автомобилях, они готовят нам завтраки, возят нас на работу и отапливают наши квартиры. С ростом благосостояния людей этих рабов становится все больше. Если до первой мировой войны на одну семью из пяти человек в развитых странах работало около 20 таких рабов, то сегодня их приходится 400–600! Но и эти рабы хотят есть. Посредством тепловых электростанций они потребляют уголь, нефть, газ. Не удивительно, что сегодня человечеству на один день требуется столько угля, сколько природа производила его в течение ста лет!
Несмотря на то что доля угля в мировом объеме производства энергии снизилась, добыча так называемых ископаемых топлив (угля, нефти, природного газа) все еще обеспечивает до 80 % энергии, потребляемой на нашей планете. Однако откуда брать это топливо во все больших количествах?
Мировые запасы угля оцениваются в 2,5 триллиона центнеров, а запасы нефти и природного газа — в пересчете на угольный эквивалент — в неполные 1,5 триллиона.
Таким образом, наши топливные запасы составляют около 4 триллионов центнеров, из которых нам надо что-то оставить нашим детям и внукам. Однако оставим ли мы им достаточно, если уже через несколько лет мир будет потреблять для покрытия своих энергетических нужд приблизительно 20 млрд. центнеров ископаемого топлива ежегодно?
Запасов так называемых традиционных источников энергии нам хватит на 200–250 лет. Сознавая серьезность положения, человек в последние десятилетия изыскивает новые источники энергии.
Интенсивно стали использовать энергию воды. Большие реки перегородили плотины гидроэлектростанций. Одна Братская ГЭС в СССР вырабатывает больше энергии, чем ее могла бы произвести мускульная сила всего трудоспособного населения Советского Союза. В ЧССР использование гидроэнергетического потенциала Дуная, бесспорно, помогло бы ликвидировать энергетический дефицит, а также содействовало бы оздоровлению природы южной части Словакии. Работа воды поставляла бы в нашу энергетическую сеть — практически даром — без дыма и ядов 850 МВт-ч электроэнергии ежегодно! Водохранилище под Братиславой площадью около 60 кв. км позволит заниматься водными видами спорта и на 80 % снизит паводковый уровень Дуная!
От воды человек обращает свой взор в небо, задумываясь о возможности использования солнечной энергии. Изучая космическое излучение, люди пришли к искусственному ускорению движения нейтронов. Их действие возбуждает в ядрах атомов кинетическую энергию в несколько десятков миллиардов электронвольт. Если опыты удадутся, мы без труда увеличим производство энергии атомного ядра и одновременно улучшим экономические параметры пока еще очень дорогих атомных электростанций.
Несмотря на то что из 1 кг ядерного топлива атомные электростанции производят столько же электроэнергии, сколько можно получить, сжигая 12 млн. кг угля, эти станции имеют свои «детские болезни» и лимитирующие факторы. Тепловые электростанции выпускают в воздух дым и газы, вредные для здоровья, а также копоть, загрязняющую воду И почву. Отходы атомных электростанций загрязняют воздух несравнимо меньше. Однако они потребляют много воды для охлаждения топливных камер и доставляют много хлопот со складированием отработанных радиоактивных отходов.
Человеку свойственно глядеть вперед, не замечая того, что у него под ногами. Может быть, поэтому в погоне за новыми источниками энергии мы ведем себя подобно мачехе из сказки. Речь идет об энергии Геотермальных вод. Гигантские запасы тепла, миллиарды лет находящиеся под нашими ногами, используются нами лишь в очень редких случаях. Может быть, мы как-то побаиваемся их?..
Нашу планету можно сравнить с громадным яйцом, радиус которого 6378 км. Это яйцо имеет прочную «скорлупу», на которой мы живем и которую мы «ковыряем» в поисках угля и нефти. Толщина этой скорлупы колеблется от 5 до 75 км. Толще всего она под Гималаями, Альпами и Карпатами, тоньше — под океаном.
Под скорлупой находится мантия, которую можно сравнить с яичным белком. Мантия состоит из расплавленных минералов. Когда скорлупа трескается, что случается довольно часто, наружу вытекает расплавленная магма.
Не раз трещины земной коры вызывали большие человеческие жертвы. Только в прошлом веке крупные извержения вулканов явились причиной гибели около ста тысяч человек. В начале нашего века лава из вулкана Монтань-Пеле залила город Сан-Пьер на острове Мартиника. За несколько секунд погибло 30 тыс. человек.
Вулканическую деятельность вызывают тепловые взрывы в глубине Земли. Сегодня ее можно предсказывать и использовать. Вулканическая почва очень плодородна, вулканические породы стойки к кислотам, а с каждым извержением на поверхность Земли выбрасывается громадное количество ценной природной серы. Поэтому не следует ждать, пока земная скорлупа треснет. Тепло можно получать уже сейчас, а газы, которые имеют различный химический состав, но всегда содержат большое количество водяных паров, использовать для получения кинетической энергии.
В Италии, которая больше других стран Европы страдает от вулканической активности, энергию геотермальных вод используют уже несколько десятилетий. Там около 20 лет действует первая геотермальная турбина мощностью 250 кВт.
В 1964 г. вступила в строй геотермальная электростанция в Новой Зеландии. Она практически даром производит в год 69 тыс. кВт-ч электроэнергии. Вскоре дала промышленный ток геотермальная электростанция в Калифорнии (США), а в 1966 г. закончилось строительство такой же станции на острове Хоккайдо в Японии. Первая геотермальная электростанция в СССР построена на Камчатке.
Геотермальные электростанции тоже имеют свои «детские болезни». Вулканический субстрат поступает на поверхность в виде пара или теплой воды. Для того чтобы пар или вода сами попадали на поверхность, необходимы каменистая порода и определенная система отверстий на глубине, не превышающей 100 м. Нужна также естественная транспортировка воды из этого источника тепла, а также не пропускающий воду слой между зоной вулканического тепла и поверхностью Земли. Делу можно помочь путем бурения скважин. В этом случае из них вырвется Пар, находящийся под давлением в несколько десятков атмосфер (как и при бурении скважин в газовых месторождениях). Если пробурить достаточное число Скважин и аккумулировать пар, — то можно начать строительство классической электростанции, состоящей из паровой турбины, конденсатора и генератора электроэнергии, Во многих случаях вместе с паром поступает и вода. Воду, однако, всегда можно превратить в пар (именно так делается на уже упомянутой электростанции в Новой Зеландии).
Во многих районах Земли вулканическая деятельность уже прекратилась, поэтому трудно предполагать, чтобы там нашлись достаточные запасы пара. Но еще и сегодня открывают большие или меньшие запасы термальных вод, которые можно использовать в качестве источника энергии почти с таким же успехом, как и пар.
Кроме того, геотермальные воды используются в лечебных целях и для отопления. Так, например, в Исландии термальными водами с температурой 50 °C теплофицирующий поселки, города, теплицы. В 1969 г. там 40 % населения проживало в домах, теплофицированных водами горячих источников. Самая крупная отопительная система в Рейкьявике имеет температуру воды 80 °C. Все заборные станции ее полностью автоматизированы и контролируются средствами вычислительной техники. Подобная система существует в районе Булавочник. Геотермальные воды в Исландии дают ежегодно 1,16·1012 ккал в год. что позволяет снизить ежегодный экспорт мазута на 210 тыс. т. Для экономики небольшой страны это очень существенно.
В СССР теплофикация жилых и промышленных объектов геотермальными водами началась в районе Махачкалы еще более двадцати лет назад. В городе Шеркез термальные воды с температурой 60–70 °C отапливают квартиры примерно для 18 тыс. жителей., Отопление жилищ связано с отоплением теплиц — весной и осенью избыточная теплая вода обогревает почву.
В Японии отопление термальными водами, имеющими невысокую температуру, сочетается с отоплением мазутом. Интересен проведенный здесь эксперимент по отоплению термальной водой птицефермы, Повышенная температура в помещениях в зимнее время значительно повысила прирост мясной продукции.