История науки и техники. Материалы и технологии Часть 1

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Потребление энергии - важнейший показатель, во многом оп­ ределяющий уровень экономического развития, национальную безопасность и благосостояние населения любой страны. Рост энер­ гопотребления всегда сопровождал развитие человеческого общест­ ва, но особенно стремительным он был на протяжении XX века: по­ требление энергии увеличилось почти в 15 раз, достигнув к его кон­ цу абсолютной величины около 9,5 млрд, тонн нефтяного эквива­ лента (т.н.э.). Сжигание угля, нефти, природного газа обеспечивает около 80% мирового энергопотребления. В XXI веке его рост, несо­ мненно, будет продолжаться, особенно в развивающихся странах, для которых экономическое развитие и повышение качества жизни населения неизбежно связаны со значительным увеличением коли­ чества потребляемой энергии, в первую очередь ее наиболее уни­ версального вида - электричества.

Один житель индустриально развитых стран потребляет сего­ дня столько же ресурсов, сколько 20 человек из развивающегося мира. А потребление энергии одним американцем эквивалентно ее потреблению 14 китайцами, 36 индийцами, 280 непальцами и 531 жителем Эфиопии.

На первый взгляд дела в этом отношении у нас в России об­ стоят неплохо. Наша страна обладает огромными запасами углево­ дородов. На каждого ее жителя приходится в 10 раз больше энерго­ ресурсов, чем в среднем в мире. И то, что в силу климатических ус­ ловий ровно половину производимой энергии мы вынуждены тра­ тить просто на обогрев, никак не сказывается на сложившемся обра­ зе жизни. К началу 90-х годов мы к этому привыкли настолько, что почти не задумывались, чем обеспечивалось такое положение.

Однако мы в России должны серьезно заняться проблемами энергосбережения. Высокоразвитые страны с большим объемом производства наукоемкой продукции обладают низким удельным энергопотреблением. При энергопотреблении 5—6 тыс. условных тонн на каждого жителя они отличаются высоким уровнем ВВП, превышающим 30 тыс. долларов США на душу населения. В этой группе - Швейцария, Дания, Япония, Франция и Германия. В Бель­ гии, Нидерландах, Швеции, Финляндии (северных странах) при та­ ком же уровне удельного ВВП энергопотребление несколько выше - 80009000 условных тонн на душу населения. В России с начала 90-х годов произошло значительное снижение эффективности энер­ гопотребления. В 2000 году «удельный» ВВП упал до 5000 долла­

ров США - уровня Венесуэлы и Мексики. Правда, за последние 5 лет удельное энергопотребление в нашей стране возросло до 8000 условных тонн, а удельный ВВП превысил 7000 долларов США, но, чтобы приблизиться только к сегодняшнему уровню развитых госу­ дарств, при самом благоприятном развитии ситуации российским энергетикам и машиностроителям понадобится много работать.

К середине XXI века прогнозируется удвоение мирового энер­ гопотребления и утроение потребления электроэнергии. Общая тен­ денция роста энергопотребления усиливает зависимость большин­ ства стран от импорта нефти и природного газа, обостряет конку­ ренцию за доступ к источникам энергоресурсов, порождает угрозу глобальной безопасности. Одновременно возрастает озабоченность экологическими последствиями производства энергии, в первую очередь из-за опасности недопустимого загрязнения атмосферы вы­ бросами продуктов сжигания углеводородного топлива.

Поэтому в не столь уж отдаленном будущем человечество бу­ дет вынуждено перейти на использование альтернативных «безуглеродных» технологий производства энергии, которые позволят в течение длительного времени надежно удовлетворять растущие по­ требности в энергии без недопустимых экологических последствий. Однако приходится признать, что известные на сегодня возобнов­ ляемые источники энергии - ветровой, солнечной, геотермальной, приливной и др. - по своим потенциальным возможностям не могут служить для крупномасштабного производства энергии. Весьма многообещающая технология управляемого термоядерного синтеза все еще находится на стадии исследований и создания демонстра­ ционного ядерного реактора.

По мнению многих специалистов, к числу которых относится академик Ф. М. Митенков, лауреат премии «Глобальная энергети­ ка» 2004 года, реальным энергетическим выбором человечества в XXI веке станет широкое использование ядерной энергии на основе реакторов деления. Атомная энергетика могла бы уже сейчас взять на себя значительную часть прироста мировых потребностей в топ­ ливе и энергии. Сегодня она обеспечивает около 6% мирового по­ требления энергии, в основном электрической, где ее доля составля­ ет около 18% (в России - около 16%). В Японии ядерное топливо обеспечивает получение 30% энергии, а во Франции - 78% (рекорд­

ный показатель)

Для более широкого использования ядерной энергии, с тем чтобы она стала основным базовым источником энергии уже в те­ кущем столетии, необходимы несколько условий. Прежде всего,

атомной энергетике нужно отвечать требованиям гарантированной безопасности для населения и окружающей среды, а природным ре­ сурсам для производства ядерного топлива - обеспечивать функ­ ционирование «большой» атомной энергетики, по меньшей мере, в течение нескольких стодетий. Кроме того, по технико­ экономические показателям атомная энергетика должна не уступать лучшим источникам энергии на углеводородном топливе. Для этого надо создавать эффективные реакторы на быстрых нейтронах с расширенным воспроизводством вторичного плутония.

В состав энергоблока с реактором на быстрых нейтронах вхо­ дят известные энергетические машины: насос первого натриевого контура, насос второго контура, питательный насос, конденсатный насос, парогенератор и турбина. Однако получение высокой эффек­ тивности потребует новых решений, обусловленных особенностями рабочего процесса.

Производителей транспортных средств пойдут по пути созда­ ния электромобилей на топливных элементах с использованием во­ дорода. Ибо кроме «экологичности» у них есть масса других пре­ имуществ. Например, гораздо более высокий (до нескольких раз) КПД двигателя и бесшумность.

Больше всех новым топливом заинтересовались японцы. И это понятно. Эта страна, практически лишенная хоть каких-нибудь при­ родных запасов нефти и газа, обладает неограниченными объемами сырья для водорода (в виде океанской воды) и поистине завидной сообразительностью населения. А поэтому здесь водородные анало­ ги есть практически у любого вида техники - от работающего на топливных элементах локомотива до человекоподобного робота. К тому же японцы интенсивно ведут разработки топливных элементов для ноутбуков и мобильных телефонов. Еще в 2001 году был создан первый рабочий прототип мобильного топливного элемента. «Бата­ рейка» выдает «на-гора» в 10 раз больше энергии, чем стандартный литиево-ионный аккумулятор.

Основная проблема водородной энергетики состоит в получе­ нии водорода - одного из самых распространенных элементов во Вселенной (~ 70%). На Земле этот элемент в свободном виде доста­ точно дефицитен: 3-4%. Однако существуют научные гипотезы о том, что его намного больше.

Природные богатства России и научный потенциал населения позволяют нам надеяться в XXI веке войти в когорту ведущих стран Мира. Однако на этом пути у нас могут встретиться опасности. Главная из них - образование. За минувшие тяжелые годы мы убе­

дились, что научное, физико-математическое образование в России ничем не уступает ни западноевропейскому, ни американскому. «Новые реформы, которые запланированы и начинают осуществ­ ляться, расплывчаты, неопределенные и весьма спорные. Экспери­ ментировать же над образованием людей очень опасно, так как мы можем получить поколение невежд» (Директор объединенного ин­ ститута ядерных исследований А. Н. Сисакян). Академик В. Л. Гинзбург, лауреат Нобелевской премии по физике рекомендует всем, кто собирается выбрать сферой своей деятельности науку, всеми силами расширять свой кругозор, а не замыкаться в своей уз­ кой специальности.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Эрих фон Денникен, «Воспоминания о будущем», Русская география, Санкт-Петербург, 1992, 126 стр.

2.Г. Альтшуль, Алгоритм изобретения, Московский рабочий, М., 1972,296 стр.

3.М.М.Зиновкина, Инженерное мышление, МГИУ, М.,1996, 283 стр.

4.В.Р. Дольник, Непослушное дитя биосферы, М., 1994, 208 стр.

5.Р.Малинова, Я.Малина, Прыжок в прошлое, М., 1988, 272 стр.

6.Происхождение вещей, под редакцией Е.В. Смирницкой, М., 272 стр.

7.К. А. Буровик, Красная книга вещей, Москва, Экономи­ ка, 1996, 212 стр.

8.М. А. Гагарин, Г.В. Чернышев, А. П. Смирнов, Шампанское, «Кругозор», Москва 1997,78 стр.

9.Н.Н.Простосердов, Виноградные вина и их диетические свойства, ПШЦПРОМИЗДАТ, М., 1957, 116 стр.

10.В.В. Похлебкин, История водки, Интер-версо, Москва, 1991,288 стр.

11.В.В. Похлебкин, ЧАЙ, Пищевая промышленность, Москва, 1969, 136 стр.

12.Г.П.Латышева, М.Г.Рабинович, Москва в далеком про­ шлом, М ., 1966, 248 стр.

13.Сэмюэл Н. Крамер, История начинается в Шумере, Наука, Москва. 1965,256 стр.

14.В.А. Патт, Наш хлеб, Москва, Легкая и пищевая промыш­ ленность, 1984, 56 стр.

15.Гениальные изобретатели, перевод с английского С. Гинс­ бурга, М. ТЕРРА, 1998, 144 стр.

16.С. Лилли, ЛЮДИ, МАШИНЫ И ИСТОРИЯ, Прогресс, Мо­ сква, 1970 430 стр.

17.Митчел Уилсон, Американские ученые и изобретатели, Москва, Знание, 150 стр.

18.Заря человечества, М ., Терра, 1996, 176 стр.

19.Моравский А.В., Шейпак А.А. , История техники (автомо­ билестроение), МГИУ, М., 1998, 110 стр.

20.Промышленность и техника., Санкт-Петербург, тг. 1-11, 1902-1909.