Íåèçâåñòíàÿ ýíåðãåòèêà

Íåèçâåñòíàÿ ýíåðãåòèêà

Ïîòðåáëÿÿ ýíåðãèþ, ìû â ñèëó çàêîíà ñîõðàíåíèÿ ýíåðãèè òîëüêî ïðåâðàùàåì îäíó åå ôîðìó â äðóãóþ, â êîíå÷íîì æå ñ÷åòå ïðàêòè÷åñêè âñÿ äîáûâàåìàÿ íàìè ýíåðãèÿ ðàññåèâàåòñÿ â âèäå òåïëà.

 2003 ãîäó ÷åëîâåêîì áûëî ïîòðåáëåíî ýíåðãèè ïðèìåðíî â 5000 ðàç ìåíüøå ýíåðãèè ñîëíå÷íîé ðàäèàöèè, äîñòèãàþùåé åæåãîäíî ïîâåðõíîñòè Çåìëè. Óäâàèâàÿñü êàæäûå 23,5–35 ëåò (ïðè åæåãîäíîì ïðèðîñòå â 2–3%), ýíåðãîïîòðåáëåíèå ñðàâíÿåòñÿ ïî ìîùíîñòè ñ ñîëíå÷íûì ïîòîêîì ÷åðåç 285–430 ëåò. Óäâîåíèå ïðîïóñêàåìîãî ÷åðåç áèîñôåðó òåïëîâîãî ïîòîêà îçíà÷àëî áû ãèáåëü ðàçâèòûõ ôîðì æèçíè íà Çåìëå. Ðåàëüíî æå ïðîÿâëåíèÿ ïåðåãðåâà ñòàíóò êàòàñòðîôè÷åñêèìè, êîãäà äîáûâàåìàÿ ýíåðãèÿ äîñòèãíåò 0,1% (îäíà ýêñïåðòíàÿ îöåíêà) èëè 1% (äðóãàÿ îöåíêà) îò ñîëíå÷íîé ýíåðãèè, òî åñòü ÷åðåç 50–80 èëè 130–200 ëåò ñîîòâåòñòâåííî.

Ýíåðãîñáåðåæåíèå, òî åñòü ìèíèìèçàöèÿ ðàñõîäîâ ýíåðãèè íà åäèíèöó ÂÂÏ, âîçìîæíî, è ðåàëüíî ïðîèñõîäèò, âûçûâàÿ âðåìåííîå ñîêðàùåíèå òåìïîâ ðîñòà ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ. Îäíàêî â äîëãîñðî÷íîì ïëàíå òîðìîæåíèå ðîñòà ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ, íåðàçðûâíî ñâÿçàííîãî ñ ðîñòîì ÂÂÏ, áûëî áû íàïðàâëåíî ïðîòèâ ýâîëþöèè è ïîòîìó íå âîçìîæíî. Òàê ÷òî ÷åëîâå÷åñòâó íà Çåìëå óãðîæàåò ãèáåëü îò òåïëîâîãî çàãðÿçíåíèÿ ñðåäû.

Âûõîä ïðîñìàòðèâàåòñÿ òîëüêî îäèí – íàì ïðåäñòîèò íàó÷èòüñÿ ñîáèðàòü ðàññåèâàåìîå òåïëî, ÷òîáû âíîâü è âíîâü èñïîëüçîâàòü åãî ýíåðãèþ. Ðîñòà ýíåðãîïîòðåáëåíèÿ ìîæíî áóäåò äîáèâàòüñÿ ïðè ýòîì óñêîðåíèåì êðóãîâîðîòà òåïëà áåç óâåëè÷åíèÿ êîëè÷åñòâà òåïëà â ñðåäå. Òàêóþ ýíåðãåòèêó áóäåì íàçûâàòü òåðìîöèêëè÷åñêîé.

Òåïëî ñðåäû ñîáèðàþò ñåãîäíÿ ãåî- è ãèäðîòåðìàëüíûå òåïëîâûå óñòàíîâêè, ðàáîòàþùèå íà âóëêàíè÷åñêîì òåïëå èëè òåïëå ãîðÿ÷èõ èñòî÷íèêîâ, à òàêæå òåïëîâûå íàñîñû, êîòîðûå èñïîëüçóþò äëÿ îòîïëåíèÿ çäàíèé òåïëî, ðàññåÿííîå â ïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ Çåìëè èëè â âîçäóõå. Ýêñïåðèìåíòàëüíûå ãèäðîòåðìàëüíûå ýíåðãîóñòàíîâêè ñîáèðàþò òåïëî, ðàññåÿííîå â ìîðñêîé/îêåàíè÷åñêîé âîäå è ðàáîòàþò çà ñ÷åò âåðòèêàëüíîãî ïåðåïàäà òåìïåðàòóð. Ñþäà æå ìîæíî îòíåñòè âåòðîâûå ýíåðãîóñòàíîâêè (ÂÝÓ), èñïîëüçóþùèå êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþ âåòðà, êîòîðàÿ èìååò ñâîèì èñòî÷íèêîì ðàññåÿííîå â àòìîñôåðå òåïëî. Íàïîìíèì òàêæå î ñîëíå÷íûõ ýíåðãîñèñòåìàõ (ÑÝÑ), ïåðåõâàòûâàþùèõ ýíåðãèþ ñîëíå÷íîé ðàäèàöèè äî òîãî, êàê îíà ðàññååòñÿ â ïîâåðõíîñòíûõ ñëîÿõ Çåìëè â âèäå òåïëà.

Âñå ýòè òåïëîâûå óñòàíîâêè ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû â òåðìîöèêëè÷åñêîé ýíåðãåòèêå, îäíàêî èõ îäíèõ íå äîñòàòî÷íî.

1. Ðåñóðñû ÂÝÓ ñëèøêîì ìàëû. Ìîùíîñòü âåòðîâûõ ïîòîêîâ íà Çåìëå ñîñòàâëÿåò îêîëî 2 ìëí. ÃÂò, òî åñòü 2,4% îò äîñòèãàþùåãî ïîâåðõíîñòè Çåìëè ñîëíå÷íîãî ïîòîêà (82 ìëí. ÃÂò), òîãäà êàê òåðìîöèêëè÷åñêàÿ ýíåðãåòèêà äîëæíà áóäåò â ïåðñïåêòèâå ìíîãîêðàòíî ïðåâçîéòè ïî ìîùíîñòè ïàäàþùåå íà Çåìëþ ñîëíå÷íîå èçëó÷åíèå.

2. Ñèòóàöèÿ ñ ÑÝÑ àíàëîãè÷íà. Êàê áû øèðîêî ìû íè ïîêðûëè èìè ïîâåðõíîñòü Çåìëè, ñîáèðàòü îíè áóäóò òîëüêî êàêóþ-òî äîëþ ñîëíå÷íîãî ïîòîêà ýíåðãèè.

3. Ãåîòåðìàëüíûì óñòàíîâêàì äëÿ ïðîèçâîäñòâà ýëåêòðîýíåðãèè ñ ïðèåìëåìûìè òåõíèêî-ýêîíîìè÷åñêèìè ïîêàçàòåëÿìè íåîáõîäèìà òåìïåðàòóðà áîëåå 100 ãðàäóñîâ ïî Öåëüñèþ, òîãäà êàê íà Çåìëå ëåãêîäîñòóïíûå ãåîòåðìàëüíûå ìåñòîðîæäåíèÿ ñ òàêîé òåìïåðàòóðîé íàïåðå÷åò.

4. Òåïëî, ðàññåÿííîå â àòìîñôåðå, îêåàíå è çåìíîé êîðå, õàðàêòåðèçóåòñÿ, êàê ïðàâèëî, íåâûñîêèìè òåìïåðàòóðíûìè ãðàäèåíòàìè, ÷òî çàðåçàåò ÊÏÄ Êàðíî ñîáèðàþùèõ åãî òåïëîâûõ óñòàíîâîê äî íåâûñîêèõ æå çíà÷åíèé.  òðîïèêàõ, íàïðèìåð, ãäå ïåðåïàä òåìïåðàòóð âîäû îêåàíà ìàêñèìàëåí, ÊÏÄ Êàðíî èìååò ïîòîëîê îêîëî 7% ïðè ðåàëüíîì ÊÏÄ 2–3%.

Ïðèõîäèì, òàêèì îáðàçîì, ê âûâîäó, ÷òî íà áàçå èçâåñòíûõ íàì òåïëîâûõ óñòàíîâîê ïîñòðîåíèå òåðìîöèêëè÷åñêîé ýíåðãåòèêè íå ðåàëüíî. Åñëè òîëüêî ìû íå ïîäíèìåì êàêèì-òî «÷óäîì» ìàêñèìàëüíûé òåîðåòè÷åñêèé ÊÏÄ òåïëîâûõ óñòàíîâîê äî åäèíèöû. Ñîâåðøèòü ýòî «÷óäî», ñîãëàñíî òðàäèöèè, íå ïîçâîëÿåò âòîðîå íà÷àëî òåðìîäèíàìèêè, êîòîðîå, â êàíîíè÷åñêîì åãî ïðî÷òåíèè, óòâåðæäàåò, ÷òî òåïëîâûå óñòàíîâêè, ïîëíîñòüþ ïðåâðàùàþùèå òåïëî â ðàáîòó è èìåþùèå áëàãîäàðÿ ýòîìó ÊÏÄ íå îãðàíè÷åííûé ñâåðõó ÊÏÄ Êàðíî, íå âîçìîæíû. È íåâîçìîæíû, ãîâîðèò òðàäèöèÿ, ïîòîìó ÷òî âñå òåïëîâûå óñòàíîâêè îáÿçàíû èìåòü õîëîäèëüíèê, ñáðîñ ÷àñòè èçâëåêàåìîãî èç ñðåäû òåïëà â êîòîðûé îáåñïå÷èâàåò äèêòóåìûé âòîðûì íà÷àëîì ðîñò ýíòðîïèè. Òåïëîâûå óñòàíîâêè áåç õîëîäèëüíèêà ñ ÊÏÄ, ïðåâûøàþùèì ÊÏÄ Êàðíî, – ýòî ïðåñëîâóòûå âå÷íûå äâèãàòåëè âòîðîãî ðîäà, î êîòîðûõ â ïðèëè÷íîì íàó÷íîì îáùåñòâå âñïîìèíàòü íà íî÷ü ãëÿäÿ íå ïðèíÿòî.

Ê ñ÷àñòüþ, ñî âòîðûì íà÷àëîì è íà ñàìîì äåëå íå âñå ëàäíî, î ÷åì ñâèäåòåëüñòâóåò ìíîæåñòâî ñóùåñòâóþùèõ â ëèòåðàòóðå ðàçíûõ åãî ôîðìóëèðîâîê.

1. Ñàäè Êàðíî ñäåëàë âûâîä îá îáÿçàòåëüíîñòè õîëîäèëüíèêà ó ëþáîé òåïëîâîé ìàøèíû èñõîäÿ èç ïðèíöèïà íåóíè÷òîæàåìîñòè òåïëîðîäà, ñîãëàñíî êîòîðîìó ïîòðåáëåíèå òåïëà ïîäîáíî ïîòðåáëåíèþ ýíåðãèè. Ïîòðåáëÿÿ ýíåðãèþ, êàê ãîâîðèëîñü, ìû íå óíè÷òîæàåì åå, íî òîëüêî ïðåâðàùàåì îäíó åå ôîðìó â äðóãóþ. Ïîòðåáëåíèå òåïëîðîäà, ãîâîðèò Êàðíî, îçíà÷àåò íå åãî óíè÷òîæåíèå, íî ëèøü åãî ïåðåõîä îò áîëåå òåïëîãî òåëà ê ìåíåå òåïëîìó. Âîò ýòî ìåíåå òåïëîå òåëî è ÿâëÿåòñÿ, ïîëàãàåò Êàðíî, õîëîäèëüíèêîì, îáÿçàòåëüíûì äëÿ âñÿêîé òåïëîâîé ìàøèíû.

Îòáðîñèâ òåîðèþ òåïëîðîäà, ïîñëåäîâàòåëè Êàðíî îñòàâèëè â ñèëå ýòîò åãî âûâîä, õîòÿ ê òîìó âðåìåíè óæå áûëî õîðîøî èçâåñòíî, ÷òî, ïðåâðàùàÿñü â äðóãèå ôîðìû ýíåðãèè, òåïëî ïåðåñòàåò ñóùåñòâîâàòü êàê òåïëî. Èíà÷å ãîâîðÿ, ïîòðåáëÿÿ òåïëîðîä, ìû åãî óíè÷òîæàåì, ÷òî ïîäðûâàåò àðãóìåíòàöèþ Êàðíî.

2. Âûäàþùèåñÿ òåðìîäèíàìèêè âòîðîé ïîëîâèíû XIX âåêà íå èñïðàâèëè îøèáêó Êàðíî ïî òîé ïðè÷èíå, ÷òî ðàáîòàëè òîëüêî è èñêëþ÷èòåëüíî ñ êëàññè÷åñêèìè òåïëîâûìè ìàøèíàìè, èìåþùèìè äâå îñîáåííîñòè, êîòîðûå äåëàþò õîëîäèëüíèê íåîáõîäèìûì: (1) öèêëè÷íîñòü; (2) îäíîôàçíîå ðàáî÷åå òåëî (ãàç èëè æèäêîñòü). Âîçâðàùàÿ òàêîå ðàáî÷åå òåëî â íà÷àëüíîå ñîñòîÿíèå, íåîáõîäèìî îòäàâàòü ÷àñòü ïîëó÷åííîãî îò íàãðåâàòåëÿ òåïëà õîëîäèëüíèêó, ÷òî, îäíàêî, íå èìååò îòíîøåíèÿ êî âòîðîìó íà÷àëó òåðìîäèíàìèêè. Äëÿ íåöèêëè÷åñêèõ òåïëîâûõ ìàøèí õîëîäèëüíèê íåîáÿçàòåëåí, êàê íåîáÿçàòåëåí îí, ïî-âèäèìîìó, è äëÿ öèêëè÷åñêèõ òåïëîâûõ ìàøèí ñ äâóõôàçíûì ðàáî÷èì òåëîì ãàç æèäêîñòü.

Ïðèìåðîì íåöèêëè÷åñêîé òåïëîâîé ìàøèíû ìîæåò ñëóæèòü ðàáîòàþùèé â âàêóóìå ðàêåòíûé äâèãàòåëü, äëÿ êîòîðîãî ãîâîðèòü îá îõëàæäåíèè ïðîäóêòîâ ñãîðàíèÿ çà áîðòîì íå ïðèõîäèòñÿ, ïîñêîëüêó ðàñøèðåíèå âûõëîïà â ïóñòîòó â ïðèáëèæåíèè èäåàëüíîãî ãàçà ïðîèñõîäèò èçîòåðìè÷åñêè (åãî âíóòðåííÿÿ ýíåðãèÿ, ÿâëÿþùàÿñÿ ôóíêöèåé òîëüêî òåìïåðàòóðû, â õîäå ðàñøèðåíèÿ íå èçìåíÿåòñÿ).

×òî æå êàñàåòñÿ öèêëè÷åñêèõ òåïëîâûõ ìàøèí ñ ðàáî÷èì òåëîì ãàç æèäêîñòü, òî, êàê ýòî äîêàçûâàþò â ïîñëåäíèå äåñÿòèëåòèÿ íåçàâèñèìî äðóã îò äðóãà íåñêîëüêî èññëåäîâàòåëåé (À.À.Êðàñíîâ, Ã.Â.Ñêîðíÿêîâ, Ñ.Í.Äóíàåâñêèé), âîçâðàùåíèå ðàáî÷åãî òåëà â íà÷àëüíîå ñîñòîÿíèå ìîæåò îñóùåñòâëÿòüñÿ â íèõ íå ñ ïåðåäà÷åé ÷àñòè òåïëà õîëîäèëüíèêó, íî ñ åå âîçâðàùåíèåì íàãðåâàòåëþ. Âíåøíèé õîëîäèëüíèê ñòàíîâèòñÿ íåíóæíûì, à ÊÏÄ – íå îãðàíè÷åííûì ÊÏÄ Êàðíî.

3.  íàøè äíè îøèáêà Êàðíî íå èñïðàâëÿåòñÿ ïîòîìó, ÷òî çàêîí âîçðàñòàíèÿ ýíòðîïèè íåêîððåêòíî ñâîäèòñÿ äî ñèõ ïîð ê «çàêîíó» âîçðàñòàíèÿ òåïëîâîé ýíòðîïèè, òîãäà êàê äåéñòâóåò çàêîí âîçðàñòàíèÿ ïîëíîé ýíòðîïèè. Òåïëîâîé ýíòðîïèè óáûâàòü íå âîçáðàíÿåòñÿ, ïî÷åìó êîìïåíñàöèÿ ïðåâðàùåíèÿ òåïëà â ðàáîòó ìîæåò áûòü êàê òåïëîâîé, òàê è íåòåïëîâîé. Ýòî, ñîáñòâåííî, è åñòü òà ïðè÷èíà, ïî êîòîðîé õîëîäèëüíèê òåïëîâîé ìàøèíå íå îáÿçàòåëåí.

Ñåðãåé Äàâûäîâè÷ Õàéòóí - êàíäèäàò ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê, â.í.ñ. Èíñòèòóòà èñòîðèè åñòåñòâîçíàíèÿ è òåõíèêè ÐÀÍ.

"Íåçàâèñèìàÿ ãàçåòà" (Ðîññèÿ)

  • Äàòà ïóáëèêàöèè: 13.03.2012
  • 1151
ÎÎÎ «ÄÅËÎÂÛÅ ÑÈÑÒÅÌÛ ÑÂßÇÈ»
Îòðàñëåâîé èíôîðìàöèîííî-àíàëèòè÷åñêèé ïîðòàë, ïîñâÿù¸ííûé ýíåðãåòèêå Áåëàðóñè. Àêòóàëüíûå íîâîñòè è ñîáûòèÿ. Ïîäðîáíàÿ èíôîðìàöèÿ î êîìïàíèÿõ, òîâàðû è óñëóãè.
220013
Ðåñïóáëèêà Áåëàðóñü
Ìèíñê
óë. óë. Á. Õìåëüíèöêîãî, 7, îôèñ 310
+375 (17) 336 15 55 , +375 (25) 694 54 56 , +375 (29) 302 40 02 , +375 (33) 387 08 05
+375 (17) 336 15 56
info@energobelarus.by
ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

ÝíåðãîÁåëàðóñü

191611654
5
5
1
150
150