Як приємно повертатися додому після напруженого робочого дня. Зайдеш в передпокій, легке клацання - і квартира ожила, затишно пофарбував кімнату в м'які тони торшер. Ще клацання - і полилася приємна музика, - і через пару хвилин заклекотить киплячий самовар... Електрика і все, що з ним пов'язано, давно стали для нас чимось само собою зрозумілим. Ми навіть не замислюємося про те, звідки воно береться, і яким стане наше життя, якщо - не дай бог! - раптом одночасно зникнуть газ, вугілля, нафта, припинять виробляти струм електростанції... А якщо таке все ж уявити на хвилину?

Все глибше в таємниці природи

Вчені, а слідом за ними і підприємці давно вивчають можливість застосування нових джерел електроенергії. Звичайно, в процесі їх пошуку виникає безліч питань, в тому числі фінансових, доступності послуг, їх ефективності. Але з кожним днем наука все глибше проникає в таємниці природи, а інженерна думка поступово втілює ідеї вчених в життя.

Давайте розглянемо деякі з них, як, наприклад, проект перетворення енергії Сонця в електрику з використанням батарей з кристалічного кремнію, або - фокусуючи промені денного світила за допомогою системи лінз і дзеркал. Другий спосіб ефективний на відкритому повітрі і успішно застосовується в таких південних країнах, як Ізраїль, Греція, Туреччина. З'явився навіть термін такий - інсоляція, тобто опромінення поверхні сонячним світлом. Відповідно, чим більше інсоляція, тим більше енергії можна отримувати. Однак багато що залежить не від щедрот сонця, а від того, наскільки країна досягла успіху в технологіях. Наприклад, у Німеччині завдяки сонячним батареям енергії отримують помітно більше, ніж у багатьох «гарячих» північноафриканських країнах.

До речі, ще в давні часи люди навчилися «спілкування з Сонцем». Дно дерев'яного ящика фарбували усередині чорною фарбою і зверху накривали склом. Проходячи крізь нього, сонячні промені нагрівали дно ящика до 70-90 градусів. Чим не перша мікрохвильовка!..

Нехай сильніше гримне... вітер!

Вітряні електростанції працюють за принципом флюгера - куди вітер дме, туди він і повертається. Напрошується аналогія з лопатями вітряних млинів, завдяки обертанню яких жорна перемелюють зерно в борошно. У вітряку ж лопаті приводять у рух вал електрогенератора, який виробляє електроенергію. Виходить така собі машина на батарейці з дією «навпаки»: не батарейка приводить машину в рух, а вона заряджає батарею.

Вартість побутового вітряка порівнянна з ціною бюджетного автомобіля, але такі пристрої, на жаль, безсилі - виробляють в середньому всього 5-20 кВт. При цьому шумні. Щоб отримувати електроенергію в промислових масштабах, потрібні десятки і десятки вітрогенераторів, дають по 100 кВт і більше. Але, по-перше, для їх установки необхідні великі земельні ділянки, на яких повинен гуляти вітер зі швидкістю не менше 8-50 кілометрів на годину, а по-друге, «зростання» кожного такого вітряка зіставимо з висотою восьмиповерхового будинку. Ліс з подібних «щогл» створить перешкоди радіозв'язку, стане перешкодою для малої авіації. А в морозну погоду, та ще з високим атмосферним тиском, вітер може взагалі бути відсутнім - і тоді дорогі вітряки будуть служити хіба що пугалами для птахів. Загалом, такий джерело електроенергії може бути застосований далеко не всюди.

Але відомо, що допитливий розум прагне отримати користь з усього. Два роки тому американський ентузіаст Рік Кавалларо встановив вітряної двигун на свій автомобіль рухався на ньому з швидкістю, що перевищує швидкість попутного вітру. Правда, для початку йому довелося розганяти свою «колісницю» вручну - аби пропелер розкрутився.

Місяць у нічних помічницях

Країни, оточені морями, з успіхом використовують енергію припливів і відливів. Для цього будується дамба, що перегороджує затоку або гирлі річки. При цьому утворюється басейн. В стінці дамби робляться водопропускні отвори і встановлюються турбіни. Під час припливів і відливів отвори то відкривають, то закривають, постійно створюючи різницю між рівнем води в басейні та рівнем моря. Вода ллється на лопаті гідротурбін, які обертають генератор, виробляючи електроенергію. Для успішної роботи такої електростанції коливання рівня моря, повинні бути не менше чотирьох метрів. А у нас на Землі є, до речі, місця, де приливна вода досягає вісімнадцяти метрів. Сама мати-природа за допомогою місячного тяжіння два рази на добу в необмеженій кількості поставляє безкоштовне сировина - морську воду. Тільки встигай - використовуй природну силу! Витрачатися при цьому доводиться в основному на будівництво.

Але плюси цього методу перекриваються екологічними мінусами. В районі дамби порушується природний обмін солоної та прісної води, в результаті чого страждає флора і фауна. Оскільки порушується природний плин мас води, з часом змінюється клімат регіону. А якщо на дамбі діє і теплостанцію, яка працює на перепаді температур морської води, то в атмосферу викидається багато вуглекислого газу, що сприяє розвитку парникового ефекту. Та й природний баланс температури води буде порушуватися: глибинні води стануть теплішими, ніж поверхневі. Так що, це теж не ідеальний варіант.

Жар земних комор

Існують ще і геотермальні станції, що перетворюють тепло Землі в електрику. Їх будують у районах, багатих гарячими підземними джерелами, як, наприклад, на Камчатці. У міру буріння кожних 36 метрів температура в свердловині зростає на десять градусів. А в центрі Землі, за розрахунками вчених, вона сягає 6000 градусів. Ось це джерело! З підземної ніші природний пар направляється по трубах в турбіни, з'єднані з електрогенераторами. Здавалося б, все чудово, проте використання підземного пара - пряме втручання в природу, що загрожує осіданням грунтів і пробудженням сейсмічної активності. Та й шуму від таких електростанцій багато. Трапляється, що з земних надр, як з пекла, вириваються отруйні випари.

І все ж... будівництво таких електростанцій досить перспективно, адже запаси підземної енергії практично невичерпні. Наприклад, якщо заглибитись у земну кору хоча б на десять кілометрів, то можна «викачати» з надр стільки енергії, скільки не дадуть всі запаси нафти і газу разом узяті. А це всього лише висота Евересту або глибина Маріїнської западини, куди людина, до речі, вже добрався. Так і простота експлуатації таких станцій дивує. Гарячу воду можна відразу пустити в будинку, як роблять, наприклад, в Ісландії та Японії. Дешева електроенергія компенсує людям небезпеку життя в зоні вулканічної активності.

Останнім часом вважається перспективною воднева енергетика, адже запасів водню в Світовому океані людству вистачить надовго. Плюси цього палива очевидні: воно екологічно безпечно, так як замість вихлопних газів утворюється звичайна вода, нетоксична, його можна довго зберігати, і т.д. Правда, отримання енергії з водню коштує поки дуже дорого, так як всі відомі на сьогоднішній день способи розкладання води - хімічний, термохімічний, електроліз та ін. - засновані на використанні дефіцитних корисних копалин. А тоді, як кажуть, чи варта шкурка вичинки?

Ми свідомо замовчуємо зараз про атомну енергетику, біоенергетики та інших ризикованих способи отримання енергії, про яких багато суперечок. Простежимо, які ще пропозиції видає на-гора інженерна думка наших сучасників.

Жми по асфальту... асфальт!

Заповзятливі інженери з англійської компанії Highview Power Storage додумалися охолоджувати повітря до рідкого стану з допомогою надлишків електроенергії під час спаду її споживання. Зріджений повітря зберігається в спеціальних теплоізольованих контейнерах. У разі виникнення потреби в енергії їх вміст за допомогою атмосферного тепла розігрівається до газоподібного стану. При цьому повітря закипає і збільшується в об'ємі в 700 разів, приводячи в рух турбіни. Далі - все, як у звичайній тепловій станції. Фахівці ізраїльської компанії Innowattech придумали принципово новий екологічно чисте джерело отримання електроенергії за допомогою п'єзоелектричного генератора. Він заснований на ефекті створення електричного напруги при механічній деформації особливих матеріалів - діелектриків.

За допомогою такого генератора можна перетворювати в енергію силу тиску, наприклад, транспортного засобу на дорогу, по якій вона рухається. Іншими словами, автомобілі біжать по шосе, під яким встановлені генератори, і світлофори горять завдяки цьому рухові. Так що світлофори - десятикілометровий ділянку такої дороги, за розрахунками інженерів, здатний виробляти енергію в десятки мегават, достатню для того, щоб освітити і зігріти тисячі будинків. Хоча це вже не відкриття. У токійському метрополітені на декількох станціях встановлені п'єзоелектричні підлоги, що виробляють енергію буквально з кроків пасажирів. У Голландії, в одному з клубів Роттердама, танцпол вмонтований пьезогенератор, з тих пір танцюючі, не помічаючи цього, виробляють електроенергію, достатню для освітлення залу. А вчені з Технологічного інституту в американському штаті Джорджія нещодавно розробили пьезогенератор для зарядки мобільного телефону прямо... в кишені. Їх колеги з університету Медісона (штат Вісконсін) впритул підійшли до створення пьезогенератора, який буде виробляти електроенергію від дихання людини.
Сергій СУХАНОВ