Как приятно возвращаться домой после напряженного рабочего дня. Зайдешь в прихожую, легкий щелчок – и квартира ожила, уютно окрасил комнату в мягкие тона торшер. Еще щелчок – и полилась приятная музыка, еще – и через пару минут заклокотал кипящий электрочайник… Электричество и все, что с ним связано, давно стали для нас чем-то само собой разумеющимся. Мы даже не задумываемся о том, откуда оно берется, и какой станет наша жизнь, если – не дай бог! – вдруг одновременно исчезнут газ, уголь, нефть, прекратят вырабатывать ток электростанции… А если такое все же представить на минуту?

Все глубже – в тайны природы

Ученые, а вслед за ними и предприниматели давно изучают возможность применения новых источников электроэнергии. Конечно, в процессе их поиска возникает множество вопросов, в том числе финансовых, о доступности услуг, их эффективности. Но с каждым днем наука все глубже проникает в тайны природы, а инженерная мысль постепенно воплощает идеи ученых в жизнь.

Давайте рассмотрим некоторые из них, как, например, проект преобразования энергии Солнца в электричество с использованием батарей из кристаллического кремния, или – фокусируя лучи дневного светила с помощью системы линз и зеркал. Второй способ эффективен на открытом воздухе и успешно применяется в таких южных странах, как Израиль, Греция, Турция. Появился даже термин такой – инсоляция, т.е. облучение поверхности солнечным светом. Соответственно, чем больше инсоляция, тем больше энергии можно получать. Однако многое зависит не от щедрот солнца, а от того, насколько страна преуспела в технологиях. Например, в Германии благодаря солнечным батареям энергии получают заметно больше, чем во многих «горячих» североафриканских странах.

Кстати, еще в давние времена люди научились «общению с Солнцем». Дно деревянного ящика красили внутри черной краской и сверху накрывали стеклом. Проходя сквозь него, солнечные лучи нагревали дно ящика до 70-90 градусов. Чем не первая микроволновка!..

Пусть сильнее грянет… ветер!

Ветряные электростанции работают по принципу флюгера – куда ветер дует, туда он и поворачивается. Напрашивается аналогия с лопастями ветряных мельниц, благодаря вращению которых жернова перемалывают зерно в муку. В ветряке же лопасти приводят в движение вал электрогенератора, вырабатывающего электроэнергию. Получается этакая машина на батарейке с действием «наоборот»: не батарейка приводит машину в движение, а она заряжает батарейку.

Стоимость бытового ветряка сопоставима с ценой бюджетного автомобиля, но такие устройства, к сожалению, маломощны – вырабатывают в среднем всего 5-20 кВт. При этом шумны. Чтобы получать электроэнергию в промышленных масштабах, нужны десятки и десятки ветрогенераторов, дающих по 100 кВт и больше. Но, во-первых, для их установки необходимы большие земельные участки, на которых должен гулять ветер со скоростью не менее 8-50 километров в час, а во-вторых, «рост» каждого такого ветряка сопоставим с высотой восьмиэтажного дома. Лес из подобных «мачт» создаст помехи радиосвязи, станет препятствием для малой авиации. А в морозную погоду, да еще с высоким атмосферным давлением, ветер может вообще отсутствовать – и тогда дорогостоящие ветряки будут служить разве что пугалами для птиц. В общем, такой источник электроэнергии может быть применен далеко не всюду.

Но известно, что пытливый ум стремится извлечь пользу из всего. Два года назад американский энтузиаст Рик Кавалларо установил ветряной двигатель на свой автомобиль и двигался на нем со скоростью, превышающей скорость попутного ветра. Правда, для начала ему пришлось разгонять свою «колесницу» вручную – чтобы пропеллер раскрутился.

Луна – в ночных помощницах

Страны, окруженные морями, с успехом используют энергию приливов и отливов. Для этого строится дамба, перегораживающая залив или устье реки. При этом образуется бассейн. В стенке дамбы делаются водопропускные отверстия и устанавливаются турбины. Во время приливов и отливов отверстия то открывают, то закрывают, постоянно создавая разницу между уровнем воды в бассейне и уровнем моря. Вода льется на лопасти гидротурбин, которые вращают генератор, вырабатывая электроэнергию. Для успешной работы такой электростанции колебания уровня моря должны быть не менее четырех метров. А у нас на Земле есть, кстати, места, где приливная вода достигает восемнадцати метров. Сама мать-природа с помощью лунного притяжения два раза в сутки в неограниченном количестве поставляет бесплатное сырье – морскую воду. Только успевай – используй естественную силушку! Тратиться при этом приходится в основном на строительство.

Но плюсы этого метода перекрываются экологическими минусами. В районе дамбы нарушается естественный обмен соленой и пресной воды, в результате чего страдают флора и фауна. Поскольку нарушается естественное течение масс воды, со временем меняется климат региона. А если на дамбе действует и теплостанция, работающая на перепаде температур морской воды, то в атмосферу выбрасывается много углекислого газа, способствующего развитию парникового эффекта. Да и естественный баланс температуры воды будет нарушаться: глубинные воды станут теплее, чем поверхностные. Так что, это тоже не идеальный вариант.

Жар земных кладовых

Существуют еще и геотермальные станции, преобразующие тепло Земли в электричество. Их строят в районах, богатых горячими подземными источниками, как, например, на Камчатке. По мере бурения каждых 36 метров температура в скважине возрастает на десять градусов. А в центре Земли, по расчетам ученых, она достигает 6000 градусов. Вот это источник! Из подземной ниши природный пар направляется по трубам в турбины, соединенные с электрогенераторами. Казалось бы, все отлично, однако использование подземного пара – прямое вмешательство в природу, что чревато оседанием грунтов и пробуждением сейсмической активности. Да и шума от таких электростанций много. Случается, что из земных недр, как из преисподней, вырываются ядовитые испарения.

И все же… строительство таких электростанций весьма перспективно, ведь запасы подземной энергии практически неисчерпаемы. Например, если углубиться в земную кору хотя бы на десять километров, то можно «выкачать» из недр столько энергии, сколько не дадут все запасы нефти и газа вместе взятые. А это всего лишь высота Эвереста или глубина Мариинской впадины, куда человек, кстати, уже добрался. Да и простота эксплуатации таких станций удивляет. Горячую воду можно сразу пустить в дома, как поступают, например, в Исландии и Японии. Дешевая электроэнергия компенсирует людям опасность жизни в зоне вулканической активности.

В последнее время считается перспективной водородная энергетика, ведь запасов водорода в Мировом океане человечеству хватит надолго. Плюсы этого топлива очевидны: оно экологически безопасно, так как вместо выхлопных газов образуется обычная вода, нетоксично, его можно долго хранить, и т.д. Правда, получение энергии из водорода обходится пока очень дорого, так как все известные на сегодняшний день способы разложения воды – химический, термохимический, электролиз и др. – основаны на использовании дефицитных полезных ископаемых. А тогда, как говорится, стоит ли овчинка выделки?

Мы сознательно умалчиваем сейчас об атомной энергетике, биоэнергетике и других рискованных способах получения энергии, о которых много споров. Проследим, какие еще предложения выдает на-гора инженерная мысль наших современников.

Жми по асфальту и на… асфальт!

Предприимчивые инженеры из английской компании Highview Power Storage додумались охлаждать воздух до жидкого состояния с помощью излишков электроэнергии во время спада ее потребления. Сжиженный воздух хранится в специальных теплоизолированных контейнерах. В случае возникновения потребности в энергии их содержимое с помощью атмосферного тепла разогревается до газообразного состояния. При этом воздух закипает и увеличивается в объеме в 700 раз, приводя в движение турбины. Далее – все, как в обычной тепловой станции. Специалисты израильской компании Innowattech придумали принципиально новый экологически чистый источник получения электро­энергии с помощью пьезоэлектрического генератора. Он основан на эффекте создания электрического напряжения при механической деформации особых материалов – диэлектриков.

С помощью такого генератора можно превращать в энергию силу давления, к примеру, транспортного средства на дорогу, по которой оно движется. Иными словами, автомобили бегут по шоссе, под которым установлены генераторы, и светофоры горят благодаря этому движению. Да что светофоры – десятикилометровый участок такой дороги, по расчетам инженеров, способен вырабатывать энергию в десятки мегаватт, достаточную для того, чтобы осветить и согреть тысячи домов. Хотя это уже не открытие. В токийском метрополитене на нескольких станциях установлены пьезоэлектрические полы, вырабатывающие энергию буквально из шагов пассажиров. В Голландии, в одном из клубов Роттердама, в танцпол вмонтирован пьезогенератор, с тех пор танцующие, не замечая этого, вырабатывают электроэнергию, достаточную для освещения зала. А ученые из Технологического института в американском штате Джорджия недавно разработали пьезогенератор для зарядки мобильного телефона прямо… в кармане. Их коллеги из университета Мэдисона (штат Висконсин) вплотную подошли к созданию пьезогенератора, который будет производить электроэнергию от дыхания человека.
Сергей СУХАНОВ