Электричество шаг за шагом

Рядовому потребителю энергии наверняка хочется быть оптимистом, и поэтому ему интересно, видимо, хотя бы мельком взглянуть на эти новые перспективные направления и на то, как далеко они уже продвинуты вперед.

Т-233. Бесплатное электричество из бесплатного света. Возможности солнечной энергетики определяются одной цифрой, она имеет собственное имя солнечная постоянная и равна примерно 1,3 кВт/м². Это означает, что 1,3 киловатта солнечного тепла приходится на каждый квадратный метр вблизи Земли, например, на квадратный метр солнечной батареи космического корабля. На Землю через атмосферу приходит поменьше, в жарких странах, наверное, около киловатта, то есть со сравнительно небольшой площади, с квадратного километра, можно в полдень снять неплохой урожай энергии.

Нельзя не сделать и несколько охлаждающих дополнений. Солнце утром и к концу дня светит намного слабее, а ночью его свет на выбранную территорию вообще не попадает. Вместе с тем в малых масштабах солнечное электричество уже используется, не говоря уже о том, что оно кормит микрокалькуляторы и небольшие радиоприёмники, ретрансляторы радиорелейных станций, небольшие водокачки на отдалённых пастбищах и космические аппараты на орбите. Есть также экспериментальные солнечные электростанции без фотоэлементов — несколько десятков зеркал направляют солнечные лучи на небольшой паровой котёл, пар, как обычно, вращает турбину, а она — электрогенератор.

ВК-268. Огромные человеческие силы, внимание и время сберегают миллионы сложных и очень простых (пять-десять деталей) электронных схем, управляющих различными процессами, как, например, движением щёток стеклоочистителя. В последнее время для этого широко используют МПУ — микропроцессорное управление. Его основа — выполненный в виде интегральной схемы сильно упрощённый компьютерный блок микропроцессор, управляющий разными устройствами — от турбины до куклы.

Большая энергетика тоже не отказывается от бесплатного солнечного тепла, в литературе появляются довольно смелые проекты, вот один из них. На стационарную околоземную орбиту выводятся огромные солнечные батареи, и собранную ими электроэнергию мощные передатчики с помощью остронаправленных антенн посылают на Землю в виде луча СВЧ-радиоволн. А вот другой проект. Часть электростанции размещают на аэростате, он поднят выше облаков, а собранную энергию превращают в перегретый пар и по трубопроводу направляют его в паровую турбину, которая стоит на земле и вращает ротор электрогенератора. У подобных фантастических проектов, конечно, сразу же появляются серьёзные критики, но опыт учит, что с отрицательными прогнозами торопиться не нужно.

Т-234. Атомная энергия — из претендентов в конкуренты. В любом источнике энергии, если разобраться, на нас работают одни и те же машины — атомы и молекулы. Многие из них очень давно получили свои энергетические запасы и теперь в разных физических процессах передают их друг другу и отдают нам. При этом работают атомы и молекулы в двух разных режимах — отдают энергию, запасённую либо в своих электронных оболочках, либо в своих атомных ядрах. В первом случае — это химия, в частности, реакции окисления, то есть горение, которым сегодня в основном и питается энергетика. Атомное ядро значительно более мощный источник, чем электронные оболочки, — ядерные реакции позволяют получить от атома в тысячи раз больше энергии, чем при его традиционном сжигании.

Существует два вида ядерных процессов, которые сопровождаются выделением энергии. Первый — это реакции деления, когда крупное ядро разваливается на более мелкие. Второй вид реакций, выделяющих энергию, — это синтез, когда два ядра сливаются в более крупное ядро. Уже много лет работает в энергетике цепная реакция деления ядер урана или плутония, распадаясь в атомных реакторах, они выделяют тепло, а дальше всё идёт по обычной цепочке: пар, паровая турбина, электрогенератор. При распаде уранового ядра из него вылетают нейтроны, некоторые попадают в другие ядра, разваливают их, из тех опять вылетают нейтроны, и процесс сам себя поддерживает — идёт цепная реакция. В атомной бомбе она развивается очень быстро, лавинообразно. В энергетическом реакторе, воздействуя на поведение нейтронов (например, перемещая графитовые стержни-замедлители), автоматика с многочисленными защитными системами управляет ходом цепной реакции, поддерживает медленное, спокойное «горение» урана.