Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
Энергия
Исключительно существенной ценностью для человечества является энергия (а, следовательно, источники энергии). Энергия - непременное, необходимое условие возникновения и существования земной жизни, биосферы, в том числе человека (людей), человечества, цивилизации, ноосферы. Исходным и основным источником энергии для них было и остается солнечное излучение.В древнейшие времена наши предки поначалу использовали только свою мускульную энергию, получаемую благодаря Солнцу и продуктам питания, с открытием способов получения огня стали пользоваться и его энергией, а с приручением некоторых животных нашли способы применения тягловой силы ряда их видов в производственной, транспортной, военной, бытовой сферах. Много позже к этим видам энергии и их источникам добавилось широкое использование мускульной и интеллектуальной силы рабов и крепостных, а также силы текущей воды и ветра.
С XVIII в. в сферу используемых видов энергии попала тепловая, получавшаяся из химической и переходившая в механическую (появились паровые поршневые двигатели), с конца XIX в. к ним присоединилась электрическая (появилось множество различных видов электрических двигателей, машин), а с середины XX в. применяться стала атомная (ядерная) энергия.
Имея в виду особую важность того или иного вида энергии и ее источников, человечество условно называло соответствующие периоды «веком пара», «веком электричества», «веком атома». Разумеется такая «периодизация» относится к человечеству в целом, поскольку фиксируется высшее достижение в использовании видов энергии на тот или иной момент, хотя некоторые народы и сейчас находятся на уровне первобытного или средневекового обществ.
С каждым десятилетием XX в. становилось все более актуальным для человечества понимание особой важности постижения источников и способов получения энергии, путей ее рационального потребления, методов и средств превращения одних ее видов в другие. Особую злободневность это приобрело в наше время.
Разумеется, человечество продолжает использовать энергию солнечного излучения, движущейся воды, ветра, тягловых животных, собственную мускульную, но на первый план в последние два века выступила важность энергии горючих полезных ископаемых (твердых, жидких, газообразных). Увы, эти полезные ископаемые относятся к группе невозобновляемых, и как бы огромны ни были их запасы в литосфере, они исчерпаемы, т.е. их запасы будут истощены - одних через сотни, а других даже за десятки лет.
Мировых запасов угля, сжигание которого дает высокотемпературное тепло, часть которого превращается на тепловых электростанциях в электрическую энергию, возможно, хватит почти на тысячелетие, но добыча и сжигание его дает громадное количество загрязнений окружающей среды, подземная добыча его вредна для здоровья и опасна для жизни шахтеров, обходится все дороже, а выбрасываемое в атмосферу большое количество оксидов (особенно серы и азота) приводит к кислотным дождям.
Наиболее предпочтительное и востребованное ископаемое топливо в настоящее время - нефть и газ (особенно нефть, которую называют основой современной энергетики). Поэтому из минерально-сырьевого комплекса источников энергии наиболее ценимыми в последнее время в мире являются месторождения нефти и газа. Зная, что запасы их в природе весьма ограничены, индустриально развитые страны, даже имеющие их месторождения, стараются закупать их сырье за рубежом, приберегая свое на «черные» десятилетия. Известный российский общественный деятель Никита Михалков заявил: «... американцы - люди серьезные. Они вот свою нефть спрятали под замок, они ею не пользуются. Мало ли, когда-то через сколько-то лет понадобится, а мы расточаем...» [см.: Аргументы недели, 2008, № 25, с.8]. А наши руководители гонят нефть и газ в громадных количествах в другие страны. А как будут жить наши потомки через 30-50 лет - не беспокоятся.
По мере все большего истощения запасов нефти и газа в эксплуатируемых месторождениях и быстрого роста потребности в этих видах топливных ископаемых, возрастает необходимость осуществлять поиски, разведку и добычу их, но делать это в менее удобных, менее доступных, менее благоприятных регионах, что связано со значительным возрастанием себестоимости топливного сырья, что обусловливает неизбежность удорожания каждого кВт электроэнергии, получаемой тепловых электростанциях. В этом аспекте себестоимость электроэнергии гидроэлектростанций достаточно стабильна, но с такими станциями для человечества имеются свои огромные издержки.
Гидроэлектростанции преобразуют механическую энергию водных потоков рек в электрическую и могут иметь мощность до нескольких ГВт. Но, как правило, они связаны с затоплением обширных территорий (например, площадь таких территорий в СССР равнялась 90 000 км2), а это означает, что исчезают значительные площади пахотных земель, лугов, пастбищ, лесов, людских поселений, на мелководье развиваются сине-зеленые водоросли и погибает рыба, плотины препятствуют проходу рыбы на нерестилища и т.д. Главная опасность гидроэлектростанций в том, что если по каким-то причинам разрушится плотина, то огромная масса водохранилища, рухнув вниз и по направлению русла реки, уничтожит, разрушит все на своем пути.
Во всех отношениях особое место среди электростанций занимают атомные. На атомных электростанциях (точнее, ядерных электростанциях) тепловая энергия, выделяемая при ядерных реакциях, превращает воду в пар, который вращает турбогенератор, порождая электроэнергию. Но каждая даже безаварийно действующая атомная электростанция дает радиоактивное загрязнение среды, уже оказывает и будет оказывать свое опасное воздействие на растения, на здоровье и жизнь животных и людей в течение тысяч и миллионов лет. Часть радиоактивных веществ уходит из атомных электростанций в атмосферу, а из нее в гидросферу и на поверхность материков. Вода, используемая в атомных электростанциях как охладитель, радиоактивна и тоже заражает окружающую среду. Сотни тысяч тонн составляют радиоактивные отходы, например, при прекращении (через 25-30 лет) эксплуатации станции или при замене отработанного топлива на новое. Радиоактивные отходы частично перерабатывают, а частично захоранивают. Первое осуществляется на радиохимических заводах, главным образом, российских (в частности, отходов, получаемых из США, Англии, Франции) и представляет собой процесс, исключительно опасный, дающий дополнительное радиоактивное загрязнение среды. Второе происходит так: в особых контейнерах либо затапливают в Мировом океане, либо хоронят в особых подземных хранилищах (большей частью опять-таки в России). В обоих случаях происходит постепенный выход радиоактивности в окружающую среду. С рождением атомной энергетики с середины XX в. человечество начало готовить для себя дополнительный способ медленного самоуничтожения. Ведь количество атомных электростанций в мире будет увеличиваться.
Выдвигается требование экономии энергии, максимально рационального использования ее во всех сферах жизни и деятельности человечества. Но это не решение проблемы избежать надвигающееся время исчерпания горючих минералов, а лишь продление срока его наступления.
Как один из выходов из кризисного положения с электроэнергией, которое начинается сейчас, а в полной мере может разразиться в не так уж далеком будущем, - предполагается максимальное использование возобновляемых источников энергии (солнечной, ветровой, геотермальной, гидродинамической) и настойчивые поиски неизвестных доселе источников или (и) способов использования известных.
Солнечные электростанции используют энергию солнечной радиации, преобразуя ее либо через фотоэлементы непосредственно в электрическую, либо сначала в тепловую, а потом уже последнюю в электроэнергию. Ветровые электростанции превращают силу движущейся атмосферы в электроэнергию. Нужно сказать, что они создают значительные шумовые загрязнения среды. Приливные электростанции действуют на основе движения морской, океанской воды там, где есть волнение на водной поверхности или достаточно значительная разница высоты воды при приливах и отливах, а значит, далеко не на всех местах побережий. Использование энергии волн невозможно, когда на поверхности водоемов штиль. Преобразование энергии этих нетрадиционных возобновляемых природных источников в электрическую носит прерывистый (не непрерывный) характер (когда светит Солнце, есть ветер, волны, прилив или отлив), а, значит, предполагает наличие батарей, их зарядку и разрядку, реставрацию и т.д., что создает определенные неудобства.
Геотермальные электростанции можно использовать только там, где есть природные горячие пароводяные источники (а они имеются далеко не везде). Так что существенной роли они для человечества не будут играть. Но зато от геотермальных вод идет значительное загрязнение окружающей среды содержащимися в них соединениями опасных элементов - свинца, цинка, мышьяка, бора, фтора и др.
Итак, в связи с увеличением численности населения Земли, быстрым ростом потребностей в энергии, ограниченностью запасов минерального топлива и их убыстряющимся истощением человечеству необходимо уже сейчас увеличивать и совершенствовать использование нетрадиционных возобновляющихся источников энергии, делая большие требующиеся для этого капиталовложения.
Как полагают ученые, исследующие экологические проблемы современности, человечество ныне находится в первой стадии глобального экологического кризиса: пресная вода водоемов планеты все более загрязняется и отравляется, количество чистой воды резко уменьшается, третья часть почв по разным причинам утрачена, лесные массивы и посадки на две трети уничтожены и продолжают уничтожаться, флора и фауна по массе, численности и видам значительно уменьшились и продолжают сокращаться, запасы важных полезных ископаемых, в том числе энергоисточников, неотвратимо и стремительно уменьшаются.
Что же делать? Человечество не имеет единого властного, организующего и направляющего центра, который управлял бы им и организовал бы его на борьбу хотя бы с обострением, углублением этих экологических проблем. Да это и невозможно, пока командуют капитал с погоней за прибылью, анархия рынка, эгоизм, потребительство, философия «После нас хоть потоп!». Неужели прав был Ф.Энгельс, который в конце XIXв. писал, что человечество также закономерно уничтожит себя, как и закономерно возникло на Земле?