Енергетика майбутнього

Реферат з фізики на тему:

" Енергетика майбутнього" .

Ми звикли, що газ і нафта здатні озолотити країну, в якій вони добуваються. «Кров» енергетики давно стала політичною валютою. Але ця історична ера добігає кінця. Зміниться не тільки паливно-енергетичний комплекс планети, а й політична карта світу. Людству не доведеться зіткнутися з енергетичним голодом і його катастрофічними наслідками, чим іноді лякають недостатньо обізнаного читача. Але причина для оптимізму не в багатих запасах корисних копалин. В усьому світі - і Україна не виняток — триває бурхливе зростання наукових досліджень, направлених на нові енергетичні технології. На наших очах здійснюється прорив у багатьох галузях знань, перехід на нові рівні мислення, свідомості та психофізики. Така інформація рідко з’являється у відкритому друці. Але саме ці наукові досягнення визначають енергетику майбутнього. Значний доробок у цьому напрямі мають і українські вчені. Сьогодні на сторінках «Дня» — визнаний авторитет у цій галузі, професор Лев Федорович КУЧИН.

ЗВІДКИ ДРІВЦЯ?

Незабутні слова великого Д.І. Менделєєва, що «палити нафтою — це все одно, що палити асигнаціями» викликають почуття сором’язливого жалю до нас — недостатньо розумного людства. Безглуздо спалюється те, що створювалося природою багато мільйонів років. Наприклад, для того, щоб збільшити врожайність зернових культур у два рази (з 20 до 40 центнерів із гектара), витрати невідновної енергії повинні зрости у десять разів. Споживання енергії всіма країнами світу постійно збільшується і подвоюється через кожні 15 років. Запасів тільки органічного палива (вугілля, нафти і газу) людству вистачило б ще на 150 — 200 років.

Пошук альтернативних джерел енергії продовжується в усіх напрямах. Необхідність цього пояснюється складними екологічними проблемами. Зокрема парниковим ефектом від згоряння звичних теплоносіїв. Нагрівання внутрішніх шарів атмосфери від цього ефекту підвищує середню температуру планети.

Так що ж може наука протиставити енергетичному голоду? Поступово доводять свою пріоритетність інші нетрадиційні джерела енергії, які відновлюються. Це вітер, сонце, тепло морів, океанів, глибинних шарів землі, біомаса, припливи та відпливи, хвилі, течії та інші дари Землі.

У знаменитому (перше у світі розщеплення атомного ядра!) Харківському фізикотехнічному інституті вже створено економічні, надійні та дешеві мікроГЕС. Завдяки цій технології можна буде досить ефективно використовувати енергію рік і річечок України.

Іншим шляхом пішли в іншій відомій науковій школі. У Харківському державному університеті отримано патенти на винаходи палива, альтернативного всім відомим видам (і пристрої для його виготовлення). Суть способу проста, як все геніальне. Тут використовується рівняння Клайперона-Менделєєва 1834 р., яке встановлює залежність між параметрами ідеального газу. Енергію дає нагрівання газу при надвисокому тиску. Отримувана температура речовини пропорційна величині надвисокого тиску. Цікаво, що ті ж процеси відбуваються в центрі Землі. Джерело теплової енергії при гравітаційному тиску в її ядрі не дає охолонути і нашій планеті.

НОВІ РЕСУРСИ Японія, яка раніше була багата хіба що на людські ресурси, вже розпочала розробку родовищ переохолодженого метану з дна океану. Світові запаси газового концентрату майже у 80 тисяч разів більші від запасів природного газу! Тільки ресурси метану в США можуть забезпечити енергетику цієї країни на найближчі дві тисячі років. Крім того, метан є значно більш екологічно чистим паливом — у продуктах його згоряння немає сірчистих залишків і солей металів, як при згорянні нафти.

У Німеччині пропонують інший різновид нової енергетики — без вуглецю і кисню. А саме: отримувати енергію не тільки традиційним чином, спалюючи в кисні вуглець, а й при взаємодії інших елементів: кремнію та азоту. Вже не потрібно миритися з тим, що вироблення енергії неминуче пов’язане з погіршенням екології, зростанням вмісту в атмосфері землі вуглекислого газу.

Отже, кремній здатний вельми енергійно сполучатися з азотом (при 500 градусах). Цінність цього випадкового відкриття велика. Якщо кремній так легко горить (а він складова частина піску), то палива на землі досить. По-друге, горіння в азоті не супроводжується виділенням в атмосферу парникових газів, передусім — двоокису вуглецю. Щоправда, щоб отримати кремній із піску, слід витратити велику енергію. Але ці енергетичні витрати будуть з лишком відшкодовані за рахунок сполучення з азотом. Фабрики відновлення кремнію вигідно розташовувати в пустелях, де є пісок, повітря і сонячна енергія.

Подібним чином геліоенергетичні установки можуть розщеплювати і воду на кисень та водень. Водень — також чудове паливо: згоряючи, виділяє багато тепла, залишаючи після себе лише воду. Найбільші автомобільні фірми розглядають водень як замінник бензину.

СМЕРЧ У МИРНИХ ЦІЛЯХ У запасі людства ще один нетрадиційний, але перспективний вид енергії. Професор П. Ощепков дійшов висновку (а видатний біофізик А. Чижевський підтримав), що якщо в природі є розсіяння, то має бути і концентрація. Згідно із законом збереження енергії, розсіяння і концентрація (електронно-квантова енергія) в середовищі, яке нас оточує, можуть бути використані на благо людства.

Дослідник фізичних полів і будови мікросвіту В. Мєшков запропонував будувати електростанції без радіоактивності. Не на принципі розщеплення атомного ядра, а на принципі розщеплення елементарних частинок — електронів, протонів, нейтронів та інших під впливом електричних полів. Отримана енергія буде екологічно чистою, а її кількість може бути порівнянна з ядерною. Ця енергія може бути використана при освоєнні космосу. Електрони є скрізь, навіть у міжзоряному вакуумі.

Ви, напевно, чули про біополе людини. Для його утворення використовується саме ця енергія, як і всюди в природі для функціонування біологічних об'єктів.

Могутні природні перетворювачі елементарних частинок (з акумуляцією колосальної енергії) — смерчі. Воронкоподібні вихори в тайфунах і ураганах володіють нестримною силою, якої додає їм перетворення в кванти елементарних частинок. За цим принципом мають намір будувати ракетні двигуни та електронні електростанції. На принципі смерчу учнем академіка П. Ощепкова А. Федорякою запропоновано створення електростанції. За її детальне теоретичне опрацювання взявся згаданий В. Мєшков. Такі електростанції можна було б збудувати утричі швидше, ніж традиційні. Вартість електронно-квантового смерчеподібного енергоблоку обійшлася б у 50 — 60 разів дешевше, ніж створення четвертого енергоблоку ЧАЕС.

Сьогодні ми тільки намагаємося уявити собі енергетику майбутнього. Однак теоретичні та експериментальні досягнення фундаментальної фізики обіцяють захоплюючі перспективи в галузі енергетики.

ВАКУУМ — ПРАРОДИТЕЛЬ СВІТУ Про «пустоту» та її властивості давно написано в індійських «Ведах». Філософська база сучасної науки з’явилася на землі багато тисячоліть тому.

Ціолковський передбачав існування тонкої матерії, недоступної нашому сприйняттю, яка живе своїм особливим життям. Він допускав можливість високої організованості тонкої матерії та появи на цьому рівні розумного життя. «Вакуум — прародитель світу. У своїй основі саме властивості вакууму визначають основні фізичні закони, що діють у нашому світі» («Енштейнівський збірник», Г. Наан). «Саме ці властивості покладаються в основу нових теорій, які зв’язують між собою електромагнітну, слабку і сильну взаємодію. Можна передбачити, що картина світу, колись механічна, потім електромагнітна, а тепер квантово-польова, незабаром повинна бути вакуумною».

І тверді, і рідкі, і газоподібні речовини зрештою містять пустий простір, в якому переміщаються дуже малі тіла (порівняно з відстанню між ними). Пустий простір в атомі, а також в іншій речовині і є фізичним вакуумом.

Уявімо, що ядро атома заліза має величину тенісного м’яча. У цьому масштабі відстань між сусідніми ядрами в кристалічній гратці буде не менше двох кілометрів, а в сотнях метрах від ядра обертатимуться по своїх орбітах електрони, які набагато менші за шпилькову голівку, оскільки насправді вони менші за ядро в 100 000 разів.

Число ступенів свободи між елементами вакууму нескінченне, тобто, кількість можливих станів вакууму також може бути безмежною. Отже, вакуум має надзвичайно високий рівень організації, який лауреат Нобелівської премії Ван Хоуен кваліфікував «як аналог свідомості (чи подібні йому стани)». Унікальність живого на землі саме і полягає в можливості направленого використання частинок вакууму. Вакуум — це необхідний компонент свідомості та життя.

Подальший розвиток процесу освоєння людством вакууму, навколоземного космічного простору неминуче приведе до зростаючої ролі космічної енергетики. Адже реальний вакуум за інтенсивністю енергії перевищує ядерну.

На енергетику майбутнього може спричинити істотний вплив космофізичне випромінювання, що генерується Землею, Сонцем та іншими великими космічними тілами. Експериментальні дані дозволили зробити висновок, що космофізичне випромінювання має неелектромагнітну природу, біологічну активність і здатність до стимулювання радіоактивного розпаду. Було показано, що космофізичне випромінювання поширюється зі швидкістю, що як мінімум у 10 разів перевищує швидкість світла.

Великий А. Ейнштейн останні 35 років свого життя марно намагався створити загальну теорію поля, яка б описувала весь світ, а інші наукові істини випливали б з неї. І, нарешті, в кінці XX століття було відкрито нову п’яту фундаментальну взаємодію — інформаційну. Носієм її є обертальний рух, який супроводжує все в природі - від елементарних частинок до Всесвіту. З урахуванням цього відкриття російський вчений Г.І. Шипов створив єдину теорію поля, яка переросла в теорію фізичного вакууму. Здійснено прорив у сучасній фізиці, зокрема у хвильовій теорії поля і вакууму. Відкрито нову фізичну реальність.

У сучасній науці та техніці ми в здебільшого мали справу з чотирма рівнями реальності: тверді тіла, рідини, гази, різні поля та елементарні частинки. Сьогодні теоретична фізика освоює п’ятий рівень реальності - фізичний вакуум.

Повторимося, «пустота» — вакуум — насправді наповнений і містить невичерпні запаси енергії. Кожна точка вакууму характеризується величезною густиною енергії.

Фізичний вакуум — це динамічна система, що володіє інтенсивними флуктуаціями, тобто змінами густини. Експериментальні дані показали, що витрати на вивільнення енергії вакуумних флуктуацій надзвичайно малі порівняно з отриманою і корисно використаною роботою. У Росії створено експериментальну теплову установку подібного типу. Результати випробувань перевершили всі очікування.

МАЙБУТНЄ В СОНЯЧНОМУ СВІТЛІ.

Найвідоміший альтернативний ресурс енергії - сонячний.

Космічні сонячні електростанції було запатентовано І. Глейзером у 1971 р. На орбіті (приблизно 35 800 км) розміщуються панелі батарей, які перетворюють енергію сонячних випромінювань на енергію постійного струму. Він підживлює могутні НВЧгенератори, що розміщуються на передавальній активній антенній решітці. На Землю енергія транслюється направленим променем, а перетворити енергію коливань на постійний струм чи струм промислової частоти вже нескладно. Якщо розмістити батарею на геосинхронній орбіті в екваторіальній площини Землі, то вона буде нерухомою щодо земної поверхні і освітлюватиметься сонячними променями протягом 99% часу року. Зараз проблему практичної реалізації таких станцій у США, Японії, Німеччині зведено в ранг державних програм. Першу з них може бути введено в експлуатацію найближчим часом. Коли витрати окупляться, вартість вироблюваної електроенергії буде вдвічі нижчою, ніж електроенергія станцій, що працюють на кам’яному вугіллі (за прогнозами футурологів, до 2010 — 2015 рр. всі вугільні шахти буде закрито). Перевага методу — використання невичерпної сонячної енергії та дешевизна.

Є і недолік. Таким променем можна знищити все живе на планеті. Річ у тому, що жива матерія існує і видозмінюється за допомогою внутрішніх і зовнішніх електромагнітних полів та їх взаємодії. Ці явища не просто супроводжують життєві процеси, а складають їхню суть. Технічно нескладно створити структуру електромагнітного поля, що впливає на будь-які біооб'єкти. Неважко передбачити, що може трапитися, коли можливість цілеспрямованого впливу на людей може опинитися в руках лідерів з амбіціями світового панування. Тим більше, що для створення цих систем не обов’язково володіти потужністю передових держав світу. Як помітив ще Курт Воннегут: «Над чим би вчені не працювали, у них завжди виходить бомба».

Це дуже неприємні, хоч очевидні висновки. Але все ж основним позитивом є те, що реальні наукові досягнення можуть привести до благоденства всього людства. Коли ці ідеї будуть реалізовані (а це станеться ще протягом життя нинішніх поколінь), енергетичні кризи залишаться у минулому, а промисловість і транспорт зміняться до невпізнання. На цивілізацію чекає стрибок, подібний до технічної революції на початку ХХ століття.