Бездонный источник энергии, благо или катастрофа?

Мой друг написал вот такие строки: «Есть атомная энергетика, на подходе – термоядерная. Кто сказал, что разуму не покорится полное извлечение энергии из любого материального объекта? А это масса на скорость света в квадрате!».

А что, подумал я, сколько фантастов рисовали чудесную картину будущего, где энергии столько, что в Антарктиде сады цветут, а в Африке сплошь кондиционеры, как в дорогих авто? А ведь реальная вещь! Наука границ не ведает, что если изобретут этот бездонный источник мегаваттов?

И представилось, как эти мегаватты выплеснутся в атмосферу нашей зеленой планеты, и станет она еще зеленее, исчезнет голод, нищета, наступит всеобщая гармония, как в «Туманности Андромеды» Ивана Ефремова.

Но в отличие от Ефремова, я не гуманитарий, а технарь, и потому взял карандаш и посчитал энергетический баланс.

Наша атмосфера – практически замкнутая система, конвекции за пределами ее, и тепломассообмена в вакууме нет, и потому сколько энергии мы из того волшебного источника добудем и потребим, то вся эта энергия останется в атмосфере в виде тепла.

Масса атмосферы подсчитана. В «Золотом теленке» Остап Бендер сокрушался оттого, что «на каждого гражданина давит столб воздуха силою в двести четырнадцать кило». Но великий комбинатор ошибался: на самом деле атмосфера давит не только на голову и плечи, а на всю поверхность нашего тела с силой примерно 18 тонн! В целом же вес земной атмосферы составляет 5,14 х 10 в 18-й степени кило. Злоумышленнику, который захочет похитить нашу атмосферу, для доставки сжиженного воздуха куда-нибудь к себе понадобится 10 миллиардов супертанкеров, таких как самый большой из ныне существующих — норвежский Knock Nevis грузоподъемностью 565 килотонн.

Теплоемкость газа, т.е. отношение количества теплоты, сообщенной газу, к изменению его температуры, которое при этом произошло, равна 1,00 кДж/(кг•градус К). Значит, для того, чтобы повысить температуру земной атмосферы на 1 градус, необходимо выделить в ней энергии в количестве 5,14 х 10 в 18-й степени х 1,00 = 5,14 х 10 в 18-й степени кДж.

1 кВт•ч = 1000 Вт • 3600 с = 3,6 МДж = 3 600 кДж. Поделим наш результат на эту величину и получим примерно 1427777777777778 кВт•ч. Переведем в млрд. кВт•ч. Получаем 1427778 млрд. кВт•ч.
Предположим, что наш бездонный источник фонтанирует в течение года, т.е. 365 х 24 часа. Поделим последнюю величину на это и получим мощность 163 млрд. кВт•ч.

Это мощность того самого источника энергии, который при идеальном КПД 100% за год нагрел бы атмосферу на 1 градус. А при КПД реальном, на уровне 50% достаточно было бы выходной мощности всего 81,5 млрд. кВт.

Много это или мало? По прогнозу к 2020 г. электростанции всего мира будут вырабатывать примерно 2,4 млрд. кВт электроэнергии. Значит, для того, чтобы обеспечить разогрев атмосферы с темпом 1 градус в год, нам достаточно увеличить производство энергии всего в 34 раза!

А что такое разогрев на градус? За последние 50 лет температура воздуха на планете поднялась на 0.5 градуса, и уже ученые заговорили о катастрофе. Еще немного, и исчезнут вечные ледники в Альпах, уже сейчас их приходится сохранять искусственно. Тают льды в полярных широтах, и когда они окончательно растают, половина суши уйдет под воду.

А целый градус ежегодно означает полную гибель жизни на Земле, по крайней мере в том ее виде, к которому мы привыкли. Вся суша превратится в венерианскую пустыню, на которой не выживут даже тараканы. Жизнь уйдет глубоко под землю. Вам ничего это не напоминает? Это же планета Плюк, планета № 215 в Тентуре галактики Кин-дза-дза!

Так что не только бездонный источник энергии, но и незначительное увеличение производства энергии по сравнении с существующим его уровнем – это уже опасно. Невозможен энергетический рай, он быстро превратится в ад. Мощности энергоустановок не должны превышать рассеивательных возможностей атмосферы, а они очень ограничены. Поговаривают, что мы их уже превысили. Хотя есть и такое мнение, что ключевую роль тут пока играет не человечество, а природные факторы, такие как уровень солнечной активности и парниковый эффект, вызываемый выбросами вулканической деятельности. И тем не менее, если и мы добавим свои 10-20 млрд. кВт, то процесс пойдет с еще большей скоростью.

Всё это, разумеется, не касается использования энергии природных возобновляемых источников, таких как ветряная, солнечная, гидро- и приливная и т.п., которые сейчас существуют, но растрачиваются попусту. Их использование человеком на свои нужды энергетического баланса планеты не меняет. Ведь источником всех этих экологически чистых видов энергии является Солнце, излучение которого на Землю не изменится от того, что ветер, веющий сейчас над планетой попусту, будет вращать турбины ветрогенераторов.

Поэтому курс на увеличение производства энергии именно за счет возобновляемых, экологически чистых природных источников, принятый в Европе, и особенно в Германии, полностью отказавшейся от атомной энергетики, единственно правильный. Он не обещает энергетического бездонного изобилия, зато позволит человечеству жить в гармонии со своей планетой, являясь ее частью, самой разумной частью, а не незадачливым захватчиком-поработителем, рубящим сучок, на котором сидит.

А мечта об энергетическом изобилии так и останется мечтой. Не все мечты сбываются.

Валентин Спицин.