1975. október 8-án, a Szovjetunió Tudományos Akadémia 250. évfordulójának szentelt tudományos ülésen Pjotr Leonyidovics Kapitsa akadémikus, akit három évvel később fizika Nobel-díjjal tüntettek ki, koncepciós jelentést készített, amelyben az alapvető fizikai alapelvek alapján lényegében minden típust eltemetett. "Alternatív energia", az ellenőrzött termonukleáris fúzió kivételével.
Összefoglalva Kapitsa akadémikus szempontjait, a következőkre terjednek ki:
A fő érv, amelyet Kapitsa az alternatív energia lehetőségeiről szóló jelentésében használt, korántsem gazdasági megközelítés volt, hanem fizikai szempontok. Legfőbb kifogása a divat iránti féktelen rajongás ellen még akkor is, negyven évvel ezelőtt, a "szabad és környezetbarát alternatív energia" fogalma nyilvánvaló korlátozás volt, amelyet a mai napig nem szabad megengedni: egyik alternatív energiaforrás sem, legyen az napelem, szélerőmű vagy sem. a hidrogén üzemanyagcellák azonban soha nem érték el azt az energia- és teljesítménysűrűséget, amelyet a fosszilis tüzelőanyagok, például a szén, az olaj és a gáz vagy az atomenergia biztosítanak.
Sajnos ez a fajta korlátozás nem politikai jellegű, hanem éppen fizikai jellegű - függetlenül az országban választott államrendszertől vagy ideológiától, bármely gazdaságnak ilyen vagy olyan mértékben a körülöttünk lévő világ fizikai törvényeire kell épülnie. A tudósok vagy mérnökök erőfeszítései elég közel hozhatnak minket egy adott technológia elméleti fizikai határához, de sajnos abszolút felesleges az ilyen korlátozót átugrani.
Tehát például a napenergia korlátozó állandója az úgynevezett "napállandó", amely Földünk pályáján 1367 W négyzetméterenként. Sajnos ez az "orbitális kilowatt" teljesen hozzáférhetetlen a föld felszínén élő számunkra. A Föld felszínére jutó napenergia mennyiségét sok tényező befolyásolja: az időjárás, a légkör általános átláthatósága, felhők és köd, a Nap magassága a horizont felett.
De a legfontosabb a bolygónk tengely körüli forgása, amely azonnal a felére csökkenti a napállandóság rendelkezésre álló energiáját: éjszaka a Nap a láthatár alatt van. Ennek eredményeként nekünk, a Föld lakóinak meg kell elégednünk az orbitális napállandó legfeljebb tizedével.
Bármelyik energiaforrást is figyelembe vesszük, két paraméterrel jellemezhetjük: az energia sűrűségével - vagyis térfogategységre eső mennyiségével - és továbbításának (terjedésének) sebességével. Ezeknek a mennyiségeknek a szorzata az a maximális teljesítmény, amelyet az egységnyi felületről ilyen típusú energia felhasználásával lehet elérni.
Promóciós videó:
Mondjuk a napenergiát. Sűrűsége elhanyagolható. De óriási sebességgel terjed - a fény sebességével. Ennek eredményeként a Földre érkező és mindennek életet adó napenergia áramlása egyáltalán nem kicsi - több mint kilowatt négyzetméterenként. Sajnos ez az áramlás elegendő a bolygó életéhez, de az emberiség fő energiaforrásaként rendkívül hatástalan. Mint P. Kapitsa megjegyezte, a tengerszinten, figyelembe véve a légköri veszteségeket, egy személy ténylegesen 100-200 watt / négyzetméter fluxust használhat. A napenergiát villamos energiává alakító eszközök hatékonysága ma is 15%. Csak egy modern háztartás háztartási igényeinek kielégítésére legalább 40-50 négyzetméteres átalakítóra van szükség. És annak érdekében, hogy a fosszilis energiaforrásokat napenergiával cseréljük ki,az Egyenlítő teljes szárazföldi részén 50-60 kilométer széles folytonos napelemekből álló szalagot kell építeni. Teljesen nyilvánvaló, hogy egy ilyen projekt belátható időn belül sem technikai, sem pénzügyi, sem politikai okokból nem valósítható meg.
Az ellenkező példa az üzemanyagcellák, ahol a hidrogén-oxidáció kémiai energiája közvetlenül villamos energiává alakul.
Petr Kapitsa azt írta: „A gyakorlatban az energiaáram sűrűsége nagyon alacsony, és négyzetméternyi elektródáról csak 200 wattot lehet eltávolítani. 100 megawatt teljesítmény esetén az elektródák munkaterülete eléri a négyzetkilométert, és nincs remény, hogy egy ilyen erőmű megépítésének tőkeköltségét az általa generált energia igazolja. Ez azt jelenti, hogy az üzemanyagcellákat csak ott lehet használni, ahol nincs szükség nagy teljesítményre. De haszontalanok a makroenergiára."
Itt az energia sűrűsége magas, és egy ilyen átalakítás hatékonysága is magas, eléri a 70 százalékot vagy annál többet. Átvitelének sebessége azonban rendkívül alacsony, amit az ionok elektrolitokban való nagyon alacsony diffúziós sebessége korlátoz. Ennek eredményeként az energiaáram sűrűsége megközelítőleg megegyezik a napenergiával. Petr Kapitsa azt írta: „A gyakorlatban az energiaáram sűrűsége nagyon alacsony, és négyzetméternyi elektródáról csak 200 wattot lehet eltávolítani. 100 megawatt teljesítmény esetén az elektródák munkaterülete eléri a négyzetkilométert, és nincs remény, hogy egy ilyen erőmű építésének tőkeköltségét az általa generált energia igazolja. Ez azt jelenti, hogy az üzemanyagcellákat csak ott lehet használni, ahol nincs szükség nagy teljesítményre. De haszontalanok a makroenergiára.
Így a szélenergiát, a geotermikus energiát, a hullámenergiát, a vízenergiát következetesen értékelve a Kapitsa azzal érvelt, hogy mindezek, egy amatőr véleménye szerint, meglehetősen ígéretesek, a források soha nem versenyezhetnek komolyan a fosszilis tüzelőanyagokkal: a szélenergia és a tengeri hullámok energiája alacsony; a kőzetek alacsony hővezető képessége szerény mértékben korlátozza a geotermikus állomásokat; mindenki jól áll a vízenergiával, de ahhoz, hogy hatékony legyen, bármelyik hegyi folyóra van szükség - amikor a vízszintet nagy magasságba lehet emelni, és ezáltal nagy sűrűségű víz gravitációs energiát biztosítani -, de kevés van belőlük, vagy szükség van hatalmas tározóterületek biztosítására és a termékeny termékek elpusztítására. föld.
A békés atom nem siet
Jelentésében Pjotr Leonyidovics Kapitsa különösen az atomerőművet érintette, és az emberiség fő energiaforrásaként három fő problémát említett a kialakulásának módján: a radioaktív hulladék ártalmatlanításának problémáját, az atomerőművek katasztrófáinak kritikus veszélyét, valamint a plutónium és az atomtechnológiák ellenőrizetlen elterjedésének problémáját. Tíz évvel később, Csernobilban a világ megbizonyosodhatott arról, hogy a biztosító társaságok és a Kapitsa akadémikus több mint helytállóan értékelték-e az atomenergia veszélyét. Tehát egyelőre nincs szó a világenergia nukleáris üzemanyagra történő átültetéséről, bár számítani lehet részarányának növekedésére az ipari villamosenergia-termelésben.
Pjotr Kapitsa legnagyobb reményeit a termonukleáris energiára helyezte. Az elmúlt harminc-páratlan évben azonban a különböző országokból érkező tudósok óriási erőfeszítései ellenére az ellenőrzött termonukleáris fúzió problémája nemcsak hogy nem oldódott meg, hanem az idő múlásával a probléma összetettségének megértése inkább csak nőtt.
2006 novemberében Oroszország, az Európai Unió, Kína, India, Japán, Dél-Korea és az Egyesült Államok megállapodtak abban, hogy megkezdik az ITER kísérleti termonukleáris reaktor építését a magas hőmérsékletű plazma mágneses bezárásának elvén alapulva, amely állítólag 500 megawatt hőenergiát szolgáltat 400 másodpercig. A fejlődés ütemének felmérésére elmondhatom, hogy 1977-1978-ban. a szerző részt vett az ITER „etetésének” lehetőségének elemzésében egy szilárd hidrogéntabletta plazmába juttatásával. A hidrogén célpont lézersugárzással történő gyors összenyomásán alapuló lézerfúzió ötlete szintén nem a legjobb állapotban.
Nagyon drága tudományos fantasztikus …
De mi van a hidrogén energiával és a hírhedt bioüzemanyaggal, amelyet ma a legaktívabban népszerűsítenek? Miért nem figyelt rájuk egyáltalán a Kapitsa? Végül is az emberiség évszázadok óta használja bioüzemanyagot tűzifa formájában, és a hidrogénenergia ma annyira ígéretesnek tűnik, hogy szinte minden nap olyan hírek érkeznek, amelyek szerint a legnagyobb autógyártó cégek bemutatják a hidrogén üzemanyaggal működő koncepcióautókat! Tényleg ennyire rövidlátó volt az akadémikus? Jaj … Nem létezhet hidrogén vagy akár bioenergia a szó szoros értelmében.
Ami a hidrogén energiát illeti, mivel a Földön nincsenek természetes hidrogén-lerakódások, hívei egy bolygó léptékű örökmozgót próbálnak kitalálni, nem többet és nem kevesebbet. Kétféle módon lehet ipari módon hidrogénhez jutni: vagy elektrolízissel, hogy a vizet hidrogénné és oxigénné bontsa, de ehhez energiára van szükség, nyilvánvalóan nagyobb energiára, mint ami akkor szabadul fel, amikor a hidrogént elégetik és visszaalakítják vízzé, vagy … földgázból katalizátorok segítségével megint az energiafogyasztás - amelyet meg kell szerezni … ismét természetes fosszilis üzemanyagok elégetésével! Igaz, ez utóbbi esetben még mindig nem "örökmozgó gép": az így kapott hidrogén elégetése során még mindig keletkezik némi további energia. De sokkal kevesebb lesz, mint amit a földgáz közvetlen elégetésével kapnánk,megkerülve hidrogénné való átalakulását. Ez azt jelenti, hogy az "elektrolit hidrogén" egyáltalán nem üzemanyag, csupán egy másik forrásból nyert energia "akkumulátora" … ami egyszerűen nem létezik. A földgázból nyert hidrogén felhasználása esetleg némileg csökkenti a légkör széndioxid-kibocsátását, mivel ezek a kibocsátások csak a hidrogén előállításához szükséges energiatermeléshez kapcsolódnak. De másrészt a folyamat eredményeként a megújuló fosszilis tüzelőanyagok összfogyasztása csak nőni fog!mivel ezek a kibocsátások csak a hidrogén előállításához szükséges energiatermeléssel fognak társulni. De másrészt a folyamat eredményeként a megújuló fosszilis tüzelőanyagok összfogyasztása csak nőni fog!mivel ezek a kibocsátások csak a hidrogén előállításához szükséges energiatermeléssel fognak társulni. De másrészt a folyamat eredményeként a megújuló fosszilis tüzelőanyagok összfogyasztása csak nőni fog!
A "bioenergia" helyzete sem jobb. Ebben az esetben vagy a növényi és állati zsírok belső égésű motorok meghajtására szolgáló régi gondolat újjáélesztéséről beszélünk (a Diesel első "dízelje" mogyoróolajjal működött), vagy a természetes - erjedés, kukorica, rizs, nád - erjesztésével nyert etil-alkohol felhasználásáról. stb. - vagy hidrolízisnek vetik alá (vagyis a rost cukrokká bomlanak) - mezőgazdasági termékek.
Ami az olajok előállítását illeti, ez a "Kapitsa kritériumok" szerint rendkívül alacsony hatékonyságú termelés. Például a mogyoró hozama legfeljebb 50 c / ha. Éves három betakarítás esetén is alig haladja meg a dió termése az évi 2 kg-ot négyzetméterenként. Ebből a diószámból legjobb esetben 1 kg olajat nyerünk: az energiatermelés valamivel több, mint 1 watt négyzetméterenként - vagyis két nagyságrenddel kevesebb, mint az ugyanazon négyzetméterről rendelkezésre álló napenergia. Ugyanakkor nem vettük figyelembe azt a tényt, hogy az ilyen növények megszerzéséhez energiaigényes műtrágyák intenzív felhasználása, energiafogyasztás szükséges a talajműveléshez és az öntözéshez. Vagyis az emberiség mai igényeinek kielégítése érdekében szükség lenne egy pár világ teljes elvetésére mogyoróval. Az "alkohol" energia hasonló számításának elvégzésével könnyű megbizonyosodni rólahogy hatékonysága még alacsonyabb, mint a "dízel" agrotechnikaé.
… De nagyon előnyös a "szappanbuborék" gazdaságának szempontjából.
A miénk vagyunk, új világot építünk
A napenergia korlátozóinak eredménye olyan tudás volt, amely még 1975-ben jól elérhető volt: valójában a föld felszínének egy méteréről legfeljebb 100-200 watt átlagos napi napenergia-energia gyűjthető össze. Más szavakkal, még az emberiség jelenlegi szükségleteinek kielégítésére a naperőművek területe a Föld felszínén egyszerűen óriási lenne.
Ezenkívül a földfelszín egy sávja a föld egyenlítője mentén - vagy a sivatagi trópusi régiókban - míg a napenergia-fogyasztók többsége az északi félteke mérsékelt égövében található - alkalmas lenne a napelemek elhelyezésére. Ennek eredményeként a szaharai napelemek absztrakt "négyzetei", amelyek annyira szeretik a korlátlan napenergia apológusait vonzani, kiderül, hogy nem más, mint egy virtuális feltételezés.
De ez korántsem akadályozta meg azokat, akik még nem sajátították el teljesen az iskolai fizika tanfolyamot. A Szahara napenergiájának fejlesztésére irányuló projektek felmerültek és irigylésre méltó rendszerességgel jelennek meg.
Például a 2003-ban alapított európai Desertec vállalat megaprojektet próbált megvalósítani Tunéziában, Líbiában és Egyiptomban a naperőművek építésére, hogy napenergia-energiát szolgáltasson Nyugat-Európának, annak ellenére, hogy részt vett a nagyvállalatok és bankok, például a Siemens, a Bosch, az ABB és a Tíz évvel később, 2013-ban a Deutche Bank csendben csődbe ment. Kiderült, hogy a szaharai erőművek építésének és karbantartásának költségei, valamint a villamos energia több ezer kilométeres szállításának költségei, még a Szaharában egy "ingyenes" napállandó mellett is, amelyet felhők vagy ködök nem sötétítenek, egyszerűen megfizethetetlenek.
A helyzet már nem rózsás magával a nyugat-európai napenergia-iparral, amelyben a második évtizede különböző országok és alapok dollármilliárdokat különítettek el a nap- és szélenergia fejlesztésére. A megújuló energiát (RES) és a megújuló energiák teljes körű politikai támogatását (még az atomerőművek és a széntüzelésű erőművek kényszerű bezárása miatt is) bővelkedő „arany eső” ellenére a megújuló energia „közbenső befejezése” 2016-tól korántsem volt olyan lenyűgöző.
Tehát 2015-re Németországban és Dániában, amelyek a maximális számú szélturbinát és napelemet telepítették, szintén a legmagasabb az elektromos áram ára - 29,5 cent és 30,4 eurocent / kWh. Ugyanakkor Bulgária és Magyarország "megmaradt" a megújuló energiaforrások telepítése szempontjából, amelyben a szovjet korszakban erőteljes atomerőművek épültek, teljesen más villamosenergia-árakkal büszkélkedhetnek - 9,6, illetve 11,5 eurocent / kWh.
Ma arról beszélünk, hogy az Európai Unió által elfogadott, a megújuló energiákra vonatkozó ambiciózus "2020" program, amely szerint 2020-ig az EU villamos energiájának 20% -át megújuló forrásokból kell előállítani, az európai adófizetők vállára fektették, akiket aláírtak egy különlegesen felfújt tarifa megfizetésére. az áramra. Elég annyit mondani, hogy az orosz valóság szempontjából a németek és dánok 20–21 rubelt fizetnek minden elfogyasztott kilowattóráért).
Ezért kiderült, hogy a megújuló energiaforrások jelenlegi sikerei nem járnak jövedelmezőségük gazdasági realitásaival, és nem is a hatékonyság javításában vagy a termelési és fenntartási költségeik csökkentésében tett lenyűgöző előrelépésekben, hanem mindenekelőtt az EU-országok protekcionista politikájában a megújuló energiaforrásokkal és a verseny megszüntetésével kapcsolatban. a hő- vagy nukleáris energiaipar részéről, amelyre további adónyomás (a szén-dioxid-kibocsátás díjai), vagy akár egyenes tiltás vonatkozik (mint például a németországi atomenergia).
Nos, az amerikai tudósok nem ismerik ezeket a számokat és kilátásokat? Természetesen. Richard Heinberg szenzációs könyvében, a PowerDown: Opciók és cselekvések egy szén-dioxid-kibocsátás utáni világban (a jelentés legpontosabb fordítása - „A világ vége: Lehetőségek és cselekvések a szén-dioxid-kibocsátás utáni világban”) a legrészletesebben megismétli Kapitsa elemzését, és azt mutatja, hogy nincs bioenergia a világ nem fog megmenteni.
Nos, miújság? Így van: csak egy nagyon naiv ember hiszi, hogy a gazdaság ma, akárcsak 150 évvel ezelőtt, a marxista elv szerint működik: "pénz - áru - pénz". Az új pénz-pénz képlet rövidebb és hatékonyabb. A valódi javak előállításának problémás kapcsolatát, amely a szó szokásos értelmében az emberek számára valóban hasznos, gyorsan kiszorítják a „nagy gazdaság”. Az ár és az anyagi értelemben vett hasznosság kapcsolata - egy dolog élelmiszerként, ruházatként, házként, szállítóeszközként vagy szolgáltatásként való felhasználása valamilyen valós szükséglet kielégítésének eszközeként - ugyanúgy feledésbe merül, mint az érme címletének és a tömegnek az egykor eltűnt kapcsolata. a benne bezárt nemesfém. Ugyanígy az új kor "dolgait" megtisztítják minden hasznosságtól. Ezen "dolgok" egyetlen fogyasztási kapacitásaaz egyetlen „hasznosságuk”, amely megőrzi értelmét a modern idők gazdaságában, az a képességük, hogy eladják őket, és a „buborékok” inflációjává válik a fő „termelés”, amely profitot hoz. A levegő részvények, opciók, határidős ügyletek és számos más "pénzügyi eszköz" formájában történő eladásában való egyetemes hit a gazdaság fő hajtóerejévé és e hit papjai fő tőkeforrásává válik.
Miután a "dot-com" és az ingatlan, valamint a "nanotechnológia" egymás után berobbantak, mesés kilátásokat vonzottak, és többnyire továbbra is észrevehető materializálódás nélkül vonzzák őket, úgy tűnik, az amerikai finanszírozók komolyan az alternatív energiaforrásokra fordították figyelmüket. Pénzt fektetve "zöld projektekbe" és fizetve a tudományos reklámokért, számíthatnak arra, hogy számos Pinokkió tökéletesen megtermékenyíti aranyával a csodák pénzügyi terét.