Прежде всего рассмотрим ресурсы энергии, которыми мы располагаем на Земле в целом. Данные о них на 1956 год сведены в табл. 1.
В первом разделе этой таблицы представлены различные виды углеродистого топлива. Данные о запасах различных видов этого топлива являются сегодня уже неточными, так как геологическая разведка ежегодно приносит сведения о новых, ранее не известных залежах горючих ископаемых. Но величина мировых запасов углеродистых топлив все же ограничена. Необходимо также отметить, что уголь, нефть и газы являются ценным сырьем для химической промышленности и простое сжигание их в топках крайне нежелательно.
К невозобновляемым энергоресурсам относится и так называемое «ядерное горючее». Во-первых, это тяжелые радиоактивные элементы уран и торий, которые уже сейчас стали источниками энергии, доступными для использования в промышленных масштабах. Они обнаружены в количестве, соответствующем сотне триллионов тонн угля. Это значительно больше, чем все уже известные запасы углеродистого топлива. Во-вторых, это новый вид топлива, который наука пока еще не умеет использовать для промышленной энергетики. Речь идет о втором изотопе водорода (дейтерий, или «тяжелый водород»); сюда же следовало бы отнести и некоторые встречающиеся на Земле изотопы других легких элементов. Этот источник энергии станет доступным только тогда, когда наука найдет реальный и экономичный способ управления так называемыми термоядерными реакциями, т. е. процессами слияния (синтеза) атомных ядер.
Во второй части табл. 1 представлены такие ресурсы энергии на Земле, которые пополняются непрерывно в результате процессов, протекающих в природе без участия человека. Прежде всего это солнечная энергия, попадающая на поверхность Земли. Поверхности Земли достигает ежегодно поток солнечного излучения, эквивалентный энергии 78 триллионов тонн угля, т. е. в 11—12 раз превосходящий энергию всех известных запасов угля на Земле.
К возобновляемым запасам относится также энергия ветра, энергия рек и озер, энергия морских приливов и, наконец, энергия дров. В таблицу не включена еще энергия теплоты земной коры и океанов.
Таблица 1.
Основные промышленные энергоресурсы мира
(По данным пятой Мировой энергетической конференции в Вене в 1956 г.)
I. Невозобновляемое топливо
II. Восстанавливаемая энергия
Из всех перечисленных ресурсов основой современного производства электроэнергии в большом масштабе служат два: во-первых, углеродистые топлива; во-вторых, энергия рек. В стадии промышленного освоения находятся энергия ядер тяжелых атомов (атомные электростанции) и теплота земной коры. С древних времен освоено человечеством использование энергии ветра. В прошлом она использовалась, разумеется, не для производства электроэнергии, а для передвижения (парус) и обработки материалов (помол зерна — мельница). Сейчас существуют ветроэлектрические станции, приводимые в движение ветром и вырабатывающие электроэнергию. Но развитие ветроэлектрических станций идет пока медленно.
Остальные источники энергии на Земле человек в сущности только начинает осваивать, если говорить о получении энергии в больших масштабах1.
Анализируя данные табл. 1, мы приходим к ряду выводов:
- Запасы углеродистого топлива на Земле сравнительно ограничены.
Что делать дальше, когда те или иные виды топлива будут, исчерпаны?
- Энергетические ресурсы неравномерно распределены по поверхности Земли. Как быть в тех странах и тех краях, где уже освоенных ресурсов энергии мало?
- Все больше возрастает потребность в энергии на транспорте всех возможных видов — наземном, водном, воздушном, а теперь и космическом. Каким образом целесообразно производить электроэнергию в движущихся системах, не связанных с определенным местоположением на Земле, размеры которых (а следовательно, и потребность в энергии) все возрастают?
- Рациональны ли распространенные теперь способы преобразования различных видов энергии в электроэнергию? Не теряется ли часть энергии зря и какая именно часть?
Настоящая брошюра не может, разумеется, дать ответа на все эти вопросы. В ней рассматривается только одна сторона дела — физические основы принятых в настоящее время способов массового производства электроэнергии и тех способов, которые могут их дополнить или, может быть, даже заменить.
