Сравнение ТермоКолебательной ЭлектроСтанции с др

УДК  621.362

НЕВОЗМУЩАЮЩИЕ СРЕДУ ПЕРСПЕКТИВНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ  В ФОРМЕ, УДОБНОЙ ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И БЫТОВОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
(Научно-популярная технико-экономическая статья-обзор)

А.В. Горшков.
Южно-Уральский государственный университет,
Челябинский физико-математический лицей № 31.

Человечество в те времена, когда его энергетические возможности были пренебрежимо малы по сравнению с природой его среды обитания, стремилось их как можно больше увеличить. Человечество достигло в этом направлении значительных успехов, которые общеизвестны. Но также общеизвестны и недостатки традиционной энергетики. Положение в Челябинской области и "в России в целом"   не отличается по существу от положения "в мире вообще".

"Сколько светильников разума
   закончили карьеру на фонарных столбах !"
Ю. Базылев.

Усложняющаяся и расширяющаяся практическая деятельность человечества и требует , и приносит новые знания. Новые знания и практические успехи обычно взаимосвязаны "положительной обратной связью", и разумное использование этих знаний ускоряет прогресс (а пренебрежение знаниями, и также неразумное их использование – приводит к регрессу).  Можно сказать [52], что разум есть способность из Хаоса сделать  Космос [Вселенную].

ЦЕЛИ СТАТЬИ:

Целями настоящей статьи являются, во-первых, напоминание читателям о том, что физикам известно больше промышленно применимых способов получения, хранения и доставки энергии потребителю, чем средствам массовой информации, политикам и бизнесменам, не говоря уж о "среднемассовом" гражданине любой страны. Во-вторых, вниманию читателей предлагается исследовательско-производственный эскизный проект создания на территории Челябинской области, на базе существующих предприятий, учебных и исследовательских учреждений  крупного производства устройств "экологически чистой" генерации электроэнергии и "тепловых насосов", а также невозмущающих окружающую среду крупных электростанций. В-третьих, обеспечение энергетической и экологической безопасности области, России, человечества и, в-четвёртых, повышение жизненного уровня.

"Ломать – не строить : ума не надо."
В.Д. Горшков.

ФИЗИЧЕСКИЕ, ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЕ, БИОЛОГИЧЕСКИЕ И ОБЩЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ И УСЛОВИЯ:

Хотя общеизвестно, что любой физический процесс, происходящий с изменением состояния взаимодействующих тел, принципиально возможно использовать для совершения полезной работы, но практически используются только те из них, которые предпочтительнее других по своим технико-экономическим и социальным показателям, а также по условиям их использования. Таких физических явлений чрезвычайно много. Даже для существующего уровня техники можно назвать более сотни физико-технических способов , известны сотни тысяч патентов на устройства. Какие показатели необходимо учитывать при принятии тех или иных решений по реализации таких способов ?

Вот (неполный) список их (примечание : в каждом из тех пунктов, где идёт речь о тех или иных затратах, имеются в виду затраты и абсолютные, и удельные, то есть на единицу объёма производства как мощности устройств, так и количества выработанной энергии) :

А) Физические потоки энергии и их влияние на жизненную среду :
1. род источника энергии ;
2. форма конечного использования энергии потребителем ;
3. физический способ передачи энергии потребителю ;
4. род "стока" ("поглотителя" , "рассеивателя") бесполезно израсходованной энергии в месте производства;
5. технический коэффициент полезного действия устройств производства энергии из "формы в источнике" в "форму в линии передачи";
6. род "стока" ("поглотителя" , "рассеивателя") израсходованной энергии в месте  потребления ;
7. технический коэффициент полезного действия устройств потребления энергии из "формы в линии передачи" в "форму для конечного потребителя";
8. зависимость от времени и от пространственного расположения величин естественных источника и стока энергии ;
9. ожидаемое время действенного существования в природе данных физических источника и стока  энергии;
10. статистическая функция распределения по времени величин источника и стока в соответствующих местностях;
11. основные статистические моменты этих функций распределения ;
12. прогноз всех величин из пунктов 2, 3, 5 и с 7-го по 11-й на наибольший допустимый срок;
13. функция отклика (или хотя бы, в грубом приближении, коэффициент чувствительности и время запаздывания отклика) параметров окружающей среды на воздействие на них ;
14. наибольшая величина и доля от соответствующего потока энергии, которую можно изменять без значительного для биосферы изменения параметров окружающей среды.

Б) НИР и НИОКР :
1. научно-технический уровень разработчиков, затраты на его поддержание и повышение ;
2. время и количество персонала, требуемых для разработки ;
3. затраты на НИР и НИОКР ;
4. социальные, политические, религиозные, чрезвычайные обстоятельства;
5. затраты на охрану, здравоохранение, образование, пенсионное обеспечение, противодействие недобросовестной конкуренции;
6. затраты на правовую охрану интеллектуальной собственности, возникшей как результаты НИР и НИОКР;
7. материальная и моральная безопасность разработчиков и членов их семей.

В) Производство, размещение и подготовка к использованию устройств и оборудования для выработки , буферизации, преобразования в промышленные формы, распределения, доставки энергии различным потребителям :
1. технический уровень существующего производства, необходимого для  промышленного выпуска устройств и оборудования для их выпуска ;
2. время и количество персонала, требуемых для промышленного выпуска устройств;
3. доступность ресурсов сырья  для промышленного выпуска устройств, в том числе во временной  перспективе (прогноз);
4. территория, требуемая для размещения производства устройств, для размещения устройств для выработки энергии, для размещения линий передачи энергии, и затраты на  поддержание в законной силе владения ей;
5. затраты на приобретение, капитальное строительство и обустройство территории для производства устройств;
6. затраты на приобретение, капитальное строительство и обустройство территории размещения устройств для выработки энергии;
7. затраты на приобретение, капитальное строительство и обустройство территории размещения устройств для буферного хранения энергии;
8. затраты на приобретение, капитальное строительство и обустройство территории размещения линий для передачи энергии потребителю;
9. устойчивость производства устройств и оборудования к актам терроризма и недобросовестной конкуренции;
10. постоянные затраты в совокупности;
11. возможные вредные воздействия производства устройств и оборудования на биосферу;
12. переменные затраты на заработную плату, образование, здравоохранение пенсионное обеспечение персонала, платежи в другие обязательные фонды;
13. постоянные и переменные затраты на преобразование отходов производства устройств и оборудования в безопасную форму ;
14. иные обязательные платежи, в том числе налоги, сборы, пошлины, лицензионные отчисления ;
15. затраты на исследование рынка, рекламу, транспорт, сборку и подключение устройств и оборудования, в том числе линий передачи энергии;
16. переменные затраты на единицу продукции на приобретение сырья для производства устройств и оборудования;
17. совокупные затраты на единицу полезной мощности выпущенных устройств для производства и буферного накопления-расходования  энергии;
18. срок ввода в использование устройств;
19. совокупные затраты на единицу полезной мощности установленных линий для передачи и распределения энергии;
20. совокупная себестоимость единицы полезной мощности энергии, доставленной потребителю;
21. время полезного действия устройств;
22. норма прибыли ;
23. множество различных потребителей устройств и энергии, изменяющееся во времени;
24. платёжеспособность потребителей устройств (то есть производителя энергии) и потребителей энергии и её прогноз;
25. зависимость от времени потребности потребителей в энергетической мощности данного рода (и устройствах для её производства), её статистическое распределение, его статистические моменты ; прогноз потребности потребителя в мощности энергии данного рода ;
26. альтернативные для потребителя виды энергии, альтернативные для него поставщики; альтернативные для производителя потребители;
27. существующая рыночная цена на различные виды энергоносителей и энергии, на устройства для выработки энергии и их прогноз ;
28. целевая функция производителя устройств и способность её оптимизации.

Г) Выработка и использование выработанной энергии :
1. образовательный уровень политического руководства и членов общественных организаций, администрации территорий размещения, администрации предприятий , персонала обслуживания действующих устройств, населения ;
2. срок обучения и количество персонала обслуживания действующих устройств;
3. рыночная цена единицы полезной мощности устройств для выработки и передачи энергии, и её прогноз;
4. виды сырья, требуемого для производства энергии в полезной форме;
5. затраты сырья на единицу полезной мощности и их прогноз ;
6. цена сырья и её прогноз ;
7. виды отходов, образуемых при производстве энергии в полезной форме;
8. затраты на преобразование отходов в безопасную форму;
9. себестоимость производства единицы количества энергии в полезной форме и доставки её потребителю;
10. множество различных потребителей энергии, изменяющееся во времени;
11. зависимость от времени потребности потребителя энергии в мощности данного рода, её статистическое распределение, его статистические моменты ; прогноз потребности потребителя в мощности энергии данного рода ;
12. платёжеспособность потребителей энергии и её прогноз;
13. альтернативные для потребителя виды энергии, альтернативные для него поставщики; альтернативные для производителя энергии потребители;
14. существующая рыночная цена на различные виды энергоносителей и энергии и их прогноз ;
15. норма прибыли;
16. целевая функция производителя энергии и способность её оптимизации.
Итак, мы видим, что задача об оптимальном управлении энергетической и энергомашиностроительной промышленностью в действительности весьма громоздка, требует привлечения группы специалистов в разнообразных областях деятельности человека : физики и техники, биофизики, биохимии и медицины, психологии и обществоведения, экономики, теории управления и прикладной математики, и других. Эта задача не может быть оптимально решена без одновременного решения аналогичных задач об управлении остальными отраслями промышленности и оптимизации производства и конечного потребления материальных и иных благ человечеством в целом.

"Дети сидят на шеях родителей.
  Следовательно, они видят дальше."
Л. Арцимович.

ОБЗОР ИЗВЕСТНЫХ СРАВНИТЕЛЬНЫХ АНАЛИЗОВ РАЗЛИЧНЫХ СПОСОБОВ ПОЛУЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ:

Известны многочисленные работы по сравнительному анализу  технико-экономических и общественных показателей различных способов получения энергии. В результате их обзора у автора настоящей статьи сложился ряд нижеследующих представлений о них.
Здесь отметим только наиболее яркие особенности каждого из них. Обращаю Ваше внимание на то, что здесь и далее НЕ идёт речь о способах преобразования энергии в "лабораторных, авиакосмических, военных, приборостроительных, специальных" целях, иначе статья стала бы необозримо "толстой", а О ШИРОКОМ ВСЕОБЩЕМ   ПРОМЫШЛЕННОМ использовании. Также не идёт речь об узко местных, специфических источниках энергии (приливы, волны, торф, геотермия  и т.п.) а также маломощных (вибрации). Во всех способах на ближайшие десятилетия основной формой доставки потребителю прогнозируется электрическая. Прогнозируется развитие низкоомных криогенных и сверхпроводящих ЛЭП постоянного тока. Для ряда бытовых и промышленных нужд велика потребность в подводе теплоты (до температуры объекта выше окружающей среды) и ещё в отводе  теплоты (до температуры ниже окружающей среды). Прогнозируется существование местных трубопроводов со сверхтеплоёмкими теплоносителями, трубопроводы органического топлива будут сокращаться по мере исчерпания запасов сырья, водородные магистральные и, возможно, местные трубопроводы будут расширяться по мере увеличения производства газообразного и сжиженного водорода [1]. Здесь предлагается энергопровод, содержащий теплоизолированный канал с герметизированным корпусом, содержащий жидкий водород, и сверхпроводящие при температуре жидкого водорода один, два или несколько электрических проводов. Также прогнозируется широкое использование тепловых насосов не только в качестве холодильника, но и в качестве подогревателя ("динамическое отопление Клаузиуса") [3],[4],[45].

По данным [42], в 1998 году в мире произведено около 14000 ТВт;ч электроэнергии. Несколько процентов от этого количества приходится на Россию. Например, установленная мощность генераторов РАО "ЕЭС России" составляет 122 ГВт, в мире существует ещё несколько энергокомпаний с мощностями в несколько десятков ГВт. Экспорт/импорт электроэнергии у ряда промышленно развитых европейских стран достигает нескольких десятков млрд.КВт;ч . Согласно прогнозам [42] , в ближайшие 20 лет потребление "первичной" энергии (т.е. в любых промышленных формах) в мире будет возрастать в среднем на 1,5;0,5%  в год. Стоимость в Европе отпускаемой электрической мощности по порядку величины $10  за КВт, местные и временные различия достигают нескольких раз,  стоимость энергии обычно от 2 до 7 центов США за КВт;ч.

"Тепловые машины" [3] (как в узком смысле – "газодинамические", так и в широком) – были, есть и в ближайшие века останутся основным (или одним из основных) устройством для осуществления способов выработки энергии в удобной для практического использования форме, рассмотренных далее. В качестве как нагревателя, так и холодильника можно использовать какие угодно объекты с какими угодно физическими процессами, происходящими в них, приводящими к появлению и поддержанию разности температур между нагревателем и холодильником. Согласно одной из теорем Карно [3], коэффициент полезного действия (КПД) тепловой машины увеличивается с уменьшением  отношения температуры холодильника к температуре нагревателя. При известных конструкционных материалах можно физически получать КПД более 85 и даже более 95%  , однако технико-экономические требования ограничивают их КПД в 70..85%  ; а КПД большинства применяемых в широкой практике обычно 25..40% . Одним из направлений в попытках увеличить технический КПД, приблизить его к КПД по Карно является использование фазовых переходов первого рода [3] и диссоциации газов [3]. Например, в [48] в качестве рабочего тела тепловой машины предлагается вода при фазовом переходе лёд/жидкость и обратно, в том числе в смеси с легкокипящей жидкостью [51]. В  [49] описан термодинамический цикл тепловой машины (турбины) на диссоциирующем газе (вопреки экзотическому названию цитируемой статьи, КПД описанного там цикла всё же не выше, чем по Карно).

Среди экзотических разновидностей с КПД пока слишком низким следует отметить пьезоэлектрические генераторы. При их использовании изменяют  температуру рабочего тела, что приводит к изменению его давления и/или объёма, рабочее тело приводят в механический контакт с телом из пьезоэлектрического вещества, получают на сторонах последнего разность электрических потенциалов, преобразуют и используют её.

Известен способ прямого преобразования тепловой энергии в электрическую в "тепловой машине" (электроёмкостный термомеханический генератор), содержащей рабочее тело и в механическом контакте с ним обкладки электрической ёмкости, при котором изменяют  температуру рабочего тела, что приводит к изменению его геометрических размеров (например, увеличение температуры газа приводит к повышению его давления и объёма; изменение температуры кристалла приводит к изменению его длины преимущественно вдоль одного из кристаллографических направлений), к изменению ёмкости такого конденсатора и изменению напряжения между его обкладками, что при сохранении заряда соответствует повышению количества электрической энергии. КПД такого способа очень близок к КПД по Карно, но мощность на единицу массы обычно невелика.

"Химический тепловой органический" – окисление углеводородного сырья, иные химические экзотермические реакции и последующее преобразование выработанной так теплоты с помощью тепловых машин в электрическую энергию. Ограниченные в перспективе запасы сырья и прогноз его резкого удорожания в течение ближайших нескольких десятков лет. Как говорил Д.И. Менделеев, "Сжигать нефть – всё равно что топить печь ассигнациями". То же самое утверждение относится и к  углеводородному газу, конденсату и метангидрату [40], углю, древесине, торфу, сере, сероводороду. В месторождениях горючих сланцев, бурого угля и некоторых других углеводородных ископаемых имеется значительная примесь радиоактивных изотопов урана, тория, радона, кальция; в том числе и в Челябинском каменноугольном бассейне [5]. Эта примесь, во-первых, ухудшает экологическую обстановку вблизи ТЭС. Во-вторых, разумнее было бы эту примесь извлекать и использовать в ядерных реакторах. "Химический тепловой неорганический" – выработка неорганического топлива, например, водорода, и последующее его использование так же, как органического – в действительности является лишь способом передачи энергии, потому что рассмотрение способов получения водорода [1] нуждается в отдельном как минимум абзаце. Химический тепловой способ, вследствие высокой удельной энергоёмкости энергоносителя,  удобен для небольших дешёвых мощных транспортных средств. Наибольшими запасами в мире располагают, согласно [6] Россия (Тунгусский каменноугольный бассейн, Западно-Сибирский и Северный нефтегазовые бассейны), Китай, Казахстан, Канада, Индия, Кувейт, Ирак, другие арабские страны, другие страны – члены OPEC. Следует сокращать всемирное потребление нефти и газа как топлива и путём международных картельных соглашений с вышеперечисленными странами  увеличивать цену на них на международном рынке. Иначе, при существующем положении, Россия уже в ближайшие десятилетия окажется без подготовленных к использованию запасов углеводородного химического сырья и будет вынуждена его импортировать, и положение в России станет ещё более ... "существующим".

"Ветровой" [41] и "волновой" – невысокая территориальная плотность энергосъёма, необходимость в буферизации выработанной энергии вследствие её нестационарности. Могут быть опасны для птиц и морских животных соответственно. Волновой способ отличается также местным характером применимости, а для океанских ВЭС представляется дорогостоящим способ транспортировки энергии потребителю. Полезны прежде всего исключительной простотой устройства. Но непосредственно подвержены воздействию стихийных бедствий. Тем не менее, в ряде стран суммарная мощность ВЭС уже в 1995 году превысила несколько ГВт  по данным  [42]. Буферизация выработанной энергии не представляется существенной трудностью, известны разнообразные способы её решения, например, химические аккумуляторы, механические гиро-аккумуляторы (маховики)  и гидро-аккумуляторы (ГАЭС), тепловые аккумуляторы в сочетании с паросиловой установкой с легкокипящей жидкостью [44].

"Гидравлический и гидроаккумулирующий" – ограниченность гидроэнергетических ресурсов, дороговизна сооружения, дороговизна восстановления окружающей среды при уничтожении ГЭС, ГАЭС, труднопредсказуемое влияние на среду, неудобное географическое расположение и соответственно дороговизна ЛЭП. Зато ГЭС дешёвы в эксплуатации и при определённых условиях (впрочем, редко встречающихся)  способен не только не ухудшать, но и улучшать условия биосферы. Недостатком является факт обычной удалённости ГЭС от потребителя (дороговизна ЛЭП, значительные потери транспортировки) до такой степени, что проще потребителя приблизить к ГЭС. Источником энергии фактически является Солнце и соответственно срок существования гидроресурсов прогнозируется того же порядка, что и сырья для ядерного синтеза. На рис.1 "гидроаккумулирующее" устройство показано включённым в состав термоЭлЭС.

"Испарительный" (совершение полезной работы за счёт прямого испарения воды в атмосферу, то есть не в качестве рабочего тела) [7]–[13] – следует по существу считать разновидностью гидравлического. Носит местный характер применимости и невысокую плотность полезного энергосъёма в наземных условиях (порядка 1 Вт/м2 , [8,10–13])  вследствие небольшой (несколько К) разности температур даже при интенсивном обдуве воздухом. При больших объёмах применения способен значительно возмущать окружающую среду на большой территории вследствие изменения влажности воздуха. Но это можно применять и с пользой , например, в густонаселённой болотистой местности (подсушивание почв), а также в прибрежной зоне засушливых районов, например, Северная и Южная Африка, Аравия, Центральная и Южная Азия, Австралия, Чилийское предгорье, Мексика. Зато, по-видимому, идеально подходит для густонаселённых архипелагов, например, Океании, Южной Японии, Индонезии, Антильских островов, а также Бенгальской дельты, поскольку будет незначительно возмущать существующие значительные в тех местностях потоки влаги. Если в состав "испарительного генератора" включить ещё и конденсатор влаги, то такое устройство , во-первых, меньше будет изменять влажность окружающей среды, и во-вторых, может быть использовано в качестве генератора пресной (дистиллированной) воды [8],[13] из, например, солёной. На рис.1 "испарительный" генератор показан включённым в состав ТермоЭлЭС.

"Солнечный чисто тепловой" – содержит тепловую машину с Солнцем в качестве нагревателя и окружающей средой в качестве холодильника. Обычно КПД по техническим причинам (дешевизна материалов и размещения) не превышает 25% . Но есть образцы устройств с космическим пространством в качестве холодильника и КПД свыше 80% , используемые в космической энергетике. Считается перспективным на космических станциях и на территориях с большой  среднегодовой плотностью потока энергии (около 1 КВт/м2) , а именно, высокогорные районы, экваториально-тропическая зона, засушливые зоны Центральной Азии. Также применим в светлое время года в полярных районах Севера и Антарктики. Нуждается в буферизации выработанной энергии. Для изолированных пунктов этот способ – один из немногих возможных и недорогих. Срок службы устройства может составлять десятки и даже сотни лет непрерывной работы. Солнечные коллекторы, а также тепловая машина показаны на рис.1 включёнными в состав ТермоЭлЭС.

"Солнечный фотоэлектрический" – с прошлого века предлагается и используется на практике. КПД до сих пор существенно ниже, чем у тепловых машин, но удаётся довести даже у дешёвых серийных экземпляров до более чем 10% и более, до 24 % , а у экспериментальных образцов, составленных из многослойных ("каскадных") [14–16],  спектрально-избирательных фотоэлектрических структур удаётся повысить полноту использования излучения Солнца и довести КПД до 40% . Удельная стоимость (затрат на единицу мощности) устройств выработки электроэнергии очень велика, но монотонно падает в последние 50 лет [15]. Зато очень малы эксплуатационные расходы и длителен (десятки лет) срок службы. В ближайшие несколько десятилетий КПД навряд ли превысит 60%  . В отдалённом будущем человечества этот способ окажется очень полезен в окрестностях белых и голубых звёзд, ультрафиолетовых и рентгеновских космических источников. Нуждается в буферизации выработанной энергии. Известен проект космической солнечной электростанции на 10 ГВт, массой 100 тыс.т., размером 21х5 км  для околоземной орбиты [43].

"Термоэлектрический" , "термоэмиссионный" и "термоионный" – в XIX веке они считались на редкость хилыми созданиями природы с очень низким КПД, но с 30-х по 60-е гг. XX века КПД удалось повысить до 8-ми, 20-ти и даже до 40-ка % [4], делая эти способы конкурентоспособными с фотоэлектрическим, и к концу века удалось повысить КПД лабораторных образцов до 50% . Универсальность (широкий диапазон физических параметров и родов источника и стока теплоты) [13] являются наиболее привлекательным свойством этого способа. К недостаткам его следует отнести повышенную (прямо сказать, рекордную) стоимость единицы мощности [17]. К достоинствам его следует отнести также длительный (десятки, сотни, тысячи лет) срок непрерывной службы, небольшое отношение "масса/мощность", порядка 1 кг/кВт. Есть технические решения, позволяющие в ближайшие десятилетия повысить КПД до 60, 70 и даже 85 %  [13] и таким образом сделать их полностью конкурентоспособными с тепловыми машинами. Он уже сейчас используется не только в стационарных установках, но и в транспортных средствах, в том числе специальных и подводных, и летательных аппаратах, в том числе космических [18],[13]. Автору сих строк представляются наиболее перспективными на ближайшие десятилетия именно термоэлектрический, термоэмиссионный и плазменный термоионный способы получения электроэнергии.

Среди экзотических разновидностей необходимо отметить термосегнетоэлектрический способ и устройство для его осуществления [50].

"Фототермоэлектрический" – каскадная комбинация из фотоэлектрического, термоэмиссионного и термоэлектрического  преобразователей, использующих сконцентрированный (линзой, линзой Френеля, рефлектором, иным фотоконцентратором) свет Солнца на ловушку (поглотитель) светового потока, служащую в качестве нагревателя [14],[19],[13],[20],[21],[22]. Обладает повышенным КПД (например, 83%  по [14] ), отношением "мощность/масса" ( например, 200 Вт/кг по [13],[20] ) и способностью удовлетворительно работать в широким диапазоне плотностей потока энергии (например, от 50 мВт/см2 до 50 Вт/см2 по [13],[19] ). На рис.1 фототермоэлектрический генератор показан включённым в состав ТермоЭлЭС. По данным [18], фотоконцентратор возможно выполнить удельной массой 1..5 кг/м2 , коэффициент концентрации от 1000 до 7000, плотность потока энергии от 5 до 30 МВт/м2 , эквивалентная равновесная температура абсолютно чёрного тела 1000..3500 К, при наличии спектрально-избирательных покрытий ещё лучше.

"Ядерный" – в некоторых странах мира, например, во Франции, ядерное деление является основным способом получения электроэнергии. Кроме деления тяжёлых ("послежелезных") ядер, рассматриваются также проекты деления лёгких ("дожелезных") ядер, например, изотопов бора, до ядер изотопов гелия. Давно и достаточно успешно ведутся работы по осуществлению ряда различных способов синтеза из лёгких ядер. Управляемый ядерный синтез уже осуществлён, но промышленные ядерные реакторы синтеза пока ещё отсутствуют. Энергия, "выработанная" из ядерной формы в реакторе того или иного типа, может быть преобразована в электрическую различными способами : а) в тепловой машине, б) непосредственно в электроэнергию, в) термоэмиссионным или термоэлектрическим, г) радиационно-стимулированные химические процессы, например, разложение воды на водород и кислород, д) нейтронное излучение ядерного или термоядерного реактора способно вызывать ядерные превращения в изотопах веществ, расположенных вблизи активной зоны, переводя их в другие изотопы, могущие быть использованными в энергетике, а также в оборонной промышленности,  е) есть и другие способы использования. Когда ядерный синтез будет доведён до промышленного использования, человечество может быть спокойно за свои энергетические возможности на ближайшее время (несколько миллионов или, во всяком случае, десятков тысяч лет), и исследования по УТС и другим способам ядерного синтеза, а также исследование перспективы как мегаскопических, так и субъядерных источников энергии ("мезонный катализ ядерного синтеза"  и других) следует развивать усилиями не только отдельных стран, но и всего человечества. Без  ядерного синтеза человечеству не обойтись при расширении "ноосферы Вернадского" вдаль от Земли и от Солнца, а в малых количествах – и на Земле : под водой, под землей , в специальных видах транспортных средств. К достоинствам ядерной энергетики следует отнести высокую автономность ядерных реакторов и значительные мировые запасы сырья. К недостаткам – повышенную опасность отходов производства в течение значительного времени, необходимость охраны от актов терроризма, недобросовестной конкуренции и неграмотного управления. Ещё одним из недостатков является "общественное мнение", стихийной или же организованное, об ядерной энергетике как об "исчадии ада", мол, "проклятые физики придумали атомную энергию и сбросили её на Хиросиму, Нагасаки и Течу". Должен огорчить полуграмотное общество, и не только российское : ядерная энергия существовала задолго до появления первого физика, а "ядрёну бомбу"  применили на практике военные по приказу политиков, последние же, в свою очередь, значительно подвержены влиянию желаний бизнесменов.

Что касается ввоза и переработки радиоактивных отходов и облучённого ядерного топлива, то надо учитывать ряд общеизвестных печальных обстоятельств.

Во-первых, некоторые изотопы радиоактивных элементов используются как в энергетике, так и в военном деле.

Во-вторых, Россия (если верить официальным сведениям) обладает менее 5%  мировых запасов урана и тория, ещё около 10 % находятся на территории дружественных России стран, остальные разведанные запасы находятся на территории стран NATO и дружественных им стран. В это же время страны NATO и их лидеры в особенности занимают весьма агрессивную позицию по отношению к России, особенно в последние 3 года, что заметно по нарастанию частоты и глубины их антироссийских высказываний [23] и официальных планов.

В-третьих, после подписания ряда международных соглашений Россия уже обязалась возвращать на свою территорию экспортированное ей и отработанное в ряде  зарубежных стран ядерное топливо [23], в том числе за плату в пользу России [23], однако надо учитывать, что около 70% этой платы (за переработку облучённого ядерного топлива и захоронение отходов переработки) по малоизвестным причинам не доходит до Челябинской области, а остаётся в г.Москве [23]. В декабре 2000 года государственная Дума приняла решение о поправке к федеральному закону об экологии, разрешающую ввоз радиоактивных отходов (причём не только отработанного ядерного топлива – вторичного ядерного сырья, но и отходов труднопредсказуемого изотопного состава, трудно перерабатываемых – на "захоронение" ) в нашу страну. Поскольку несколько лет назад указом президента РФ отменено право запрета местными властями на ввоз радиоактивных отходов в Челябинскую область, фактически речь идёт о том, что радиоактивные отходы (а не вторичное ядерное сырьё – его, очевидно, будут перерабатывать французские и японские предприятия) будут захораниваться отнюдь не в Москве, а в Челябинской области, причём деньги за это безобразие (не станут же страны NATO поставлять в Россию легко перерабатываемое ядерное сырьё, хоть бы и вторичное, а станут направлять преимущественно отходы, подлежащие разве что захоронению) будут оставаться в Москве, а не в Челябинской области (СМИ [23] называют доли 35% области, 65% – федеральному бюджету, практически не исходящему за пределы МКАД; при фактическом исполнении следует ожидать на долю области ещё меньше, как это обычно и было в последние 7 лет. Уже сейчас, в последние 2–3 года, некоторые московские ВУЗы требуют с абитуриентов "справку об экологической чистоте места жительства абитуриента", без которой в эти ВУЗы студентов не зачисляют. По результатам социологического опроса, москвичи и т.п. в среднем относятся к Уралу как ко "всесоюзной душегубке и свалке отходов, которые валить, кроме Урала, больше и некуда". По моему личному мнению, фактически политика "федеральной власти" последних 7–8 лет, в особенности Думы текущего созыва (набора ?), состоит в процветании самой себя ценой умертвления России. России же в целом прожект о ввозе ядерно-активного вещества в целях захоронения (в отличие от переработки облучённого ядерного топлива, который мне кажется целесообразным при правильной организации) напоминает покойнику припарки. Ибо обещаемые депутатам и народу 20 млрд. долларов поступлений (фактически, за вычетом прямых затрат, жалкие несколько млрд. прибыли) с учётом долговременных (десятки тысяч лет) последствий и затрат превращаются в убыточную (отрицательную) величину. Вышеупомянутая сумма меньше, чем недоимка налогов по РФ [23]. По моему мнению, принятием регрессивной шкалы налогообложения текущей Думой нынешнее государство фактически расписалось в своей неспособности (либо патологическом нежелании) собирать налоги (разве что с наиболее бедных и законнопослушных), и, следовательно, в том, что оно не есть государство как таковое.

В-четвёртых, с 1991 года государство по политическим причинам  практически не финансирует ни разработку ядерного оружия, ни разработку ядерных реакторов, ни иные , в том числе гражданского назначения, проекты тех НИИ, которые ранее занимались этим, оставляя "право" заниматься этими работами "за счёт предприятия", а финансирует только переработку и захоронение радиоактивных отходов.

В-пятых, большая часть "оружейного" урана и плутония после переработки и "разбавления"  до  "энергетических" концентраций идёт почему-то на экспорт, прежде всего – в страны NATO, например, в США [23].

В-шестых, вследствие причин с третьей по пятую и иных происходит значительная миграция кадров ядерной науки и промышленности за рубеж, дисквалификация, вымирание, даже убийства их [24].

Таким образом, перед принятием или непринятием административных решений о строительстве очередной АЭС или о ввозе радиоактивных как отходов, так и сырья следует как политическому руководству страны, законодательной власти, экономистам, так и специалистам в области ядерной физики, техники и оружия дать подробную информацию обществу о целях своих проектов и предлагаемых способах их достижения, и о прогнозе возможных вариантов последствий таких действий. Сомнительно, чтобы "народные депутаты", в подавляющем большинстве далёкие от физико-технических знаний, были бы способны грамотно обсуждать у этой проблемы какие-либо стороны, за исключением разве что финансовой.

Повторяю, что в любом случае Россия, лишённая ядерной энергетики, оружия или соответствующих специалистов, в скором времени окажется уничтоженной по ряду общепонятных причин.

"Гром не грянет – мужик не перекрестится."
Пословица.

"Химический неорганический" способ – выработка неорганических химических реагентов, например, водорода, одним из вышеперечисленных способов (ядерно-стимулированное или термическое разложение воды) , а также электрохимическим, биохимическим, фотохимическим, центрифужно-каталитическим и другими способами [1],[2],[25], транспортировка этих реагентов на большие расстояния и их энергетическое использование тем или иным способом. Производство водорода в больших количествах, способных заменить углеводороды, ожидается лишь к концу XXI века.

"Топливные элементы" [26],[18] – в отличие от "гальванических элементов" и "концентрационных элементов", успели пройти за два века путь от лабораторной физической игрушки с пренебрежимо малым практическим КПД до одного из рекордных КПД среди всех  других устройств преобразования энергии из "химической" формы в "электрическую" (существенно более 75% ). Давно и успешно применяются в аэрокосмической и специальной технике разных стран мира. Существуют проекты использования и опытные образцы топливных элементов на гражданских транспортных средствах. Недостатком является нынешняя дороговизна устройства, дороговизна приготовления составляющих топлива и трудности обеспечения безопасности эксплуатации, однако это трудности отнюдь не физические, а технико-экономические и поэтому решаемы при достаточном финансировании.

"– ... Энергетический кризис нам не грозит, потому что
         у нас в запасе есть мои вечные двигатели.
 –  Гм. Они деревянные ? "
А. и Б. Стругацкие, "Отель У погибшего альпиниста"

ЧТО ВЫБРАТЬ ИЗО ВСЕГО ВЫШЕПЕРЕЧИСЛЕННОГО?

Чтобы  Земля не "перегрелась" вследствие бурной деятельности человечества,  тому следует для своей "Земной" жизни использовать в  основном  только естественные, существующие уже давно и  сейчас,  потоки  энергии различных видов. Причём желательно так, чтобы их никак существенно не изменять, хотя бы в среднем по территории использования, по времени. Этот критерий –  энергетическая "невозмущаемость" окружающей среды – автор сих строк считает основным.
Речь идёт не только о радиоактивном и химическом загрязнении, исчерпании природных ресурсов планеты. Прежде всего это связано с тем, что сейчас мощность энергетической  деятельности человечества составляет весьма значительную величину – порядка десятых долей процента от мощности, поставляемой на Землю Солнцем и излучаемой Землёй в космос [6]. Известно из расчётов, что это начинает приводить к изменениям климата планеты, природным катастрофам и, как следствие, ухудшению уровня жизни человечества на Земле.

Поэтому из всех вышерассмотренных способов наилучшим образом удовлетворяют этому критерию ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, ТЕРМОЭМИССИОННЫЙ и комбинированный ФОТОТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ способы получения электроэнергии в промышленных количествах, обладая удовлетворительными КПД и другими технико-экономическими характеристиками (а для специальных целей – для некоторых видов транспортных средств и вне прямой видимости Солнца – ядерный синтез).
Недостаток их только один – нынешняя относительная дороговизна. Физические достоинства их более существенны –  универсальность источников [13] (можно хоть от Солнца, хоть от тепла руки, хоть от радиоактивного могильника, например, тех, что расположены на территории Челябинской области) и стоков теплоты (хоть в воздух, в воду, в Космос), достаточно высокий КПД (десятки процентов при достаточно большом перепаде температур), длительный срок службы (десятки, сотни, тысячи и более лет), практическое отсутствие вредных отходов (даже при производстве этих устройств), автономность (не требуется специальный подвоз топлива) и другие.

Опишем их более подробно. Мы будем учитывать, что аудитория в основном НЕ  физическая, а экологическая, экономическая, деловая, управленческая и религиозно-политическая, и поэтому обещаем излагать сущность наших предложений как можно проще, не требуя знаний, выходящих за пределы школьного курса физики.

"Существует достаточно света – для тех, кто хочет видеть,
 и достаточно мрака – для тех, кто не хочет."
Блез Паскаль.

ЧТО ТАКОЕ ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ?

Сущность термоэлектрических явлений сводится к глубокой взаимосвязи между процессами переноса электрического заряда и "теплоты" в каких бы то ни было средах.

Мы будем здесь называть этим словом большую группу взаимозависимых явлений, связанных (являющихся следствием либо причиной) с переносом электрических зарядов и изменением электромагнитных полей в твёрдых и жидких металлах, полупроводниках, электролитах, в вакууме и плазме различного происхождения и свойств, и  с "тепловым" движением в них же свободных атомов, молекул, ионов, электронов, фотонов, а также изменением колебательных, вращательных, электронных и иных возбуждённых состояний электронных оболочек атомов.

Проще говоря, это такие явления, при которых поток теплоты влияет на электрический ток, магнитные поля, электромагнитное излучение, а электромагнитные поля влияют на потоки теплоты.

Ещё проще говоря : это про то, как с помощью потока теплоты можно непосредственно получить электрический ток, а с помощью электрического тока – потоки теплоты, в том числе "отрицательные" ("холод"); и про кое-что ещё.
Известно, что "средняя энергия носителей заряда зависит от их энергетического спектра, концентрации и механизмов их рассеяния, которые в разных веществах – различные" [27].

Явление Зеебека-Ленца (откр. 1821 г. , Th. J. Seebeck ) состоит в возникновении ЭДС в цепи, состоящей из последовательно соединённых разнородных проводников, контакты между которыми имеют различную температуру [27],[28].

Оказалось, что величина ТЭДС зависит только от материалов частей цепи и от температур "горячего" и "холодного" контактов. При небольших перепадах температур величина ТЭДС приблизительно пропорциональна разности температур контактов ("формула Зеебека").
E = Альфа*(Tг-Tх)
Коэффициент пропорциональности Альфа называют "коэффициент Зеебека-Ленца", "коэффициент термо-ЭДС". Более точно термоЭДС представляется нелинейным выражением
E = Альфа*(Tг-Tх)*[1+(Бета/Альфа)*(Tг+Tх)]
иногда называемым формулой Авенариуса–Тэта. Коэффициенты Зеебека и Авенариуса–Тэта зависят от рода контактирующих веществ. Общеизвестное физическое объяснение возникновения термоЭДС имеется в общедоступной физической литературе [28],[4],[27].

Явление Пельтье ( откр. 1834 г. , J. Peltier) [27],[28],[4] состоит в том, что при прохождении электрического тока через контакт двух разнородных проводников в области вблизи контакта может происходить, кроме "обычного, омического, резистивного" тепла Джоуля–Ленца, приблизительно пропорционального квадрату силы тока, ещё и выделение либо поглощение теплоты в зависимости от направления тока, то есть обратимое выделение/поглощение. Это явление впоследствии исследовали и объяснили Беккерель, Э.Х. Ленц, Леру. Физическое описание явления Пельтье можно найти, например, в [28],[4],[27].

Количество теплоты Пельтье , как оказалось вследствие экспериментов, можно описать как
QП = П12*q12  ,
где q – заряд, прошедший через контакт веществ "1" и "2", П – так называемый "коэффициент Пельтье", зависящий от природы контактирующих веществ и их температуры. Теплота Пельтье условно считается положительной, если она выделяется, а если поглощается – то отрицательной.

Известны и другие термоэлектрические явления (эффект Томсона, эффект Бриджмена и некоторые другие).

Термоэлектронной эмиссией [27],[28] называют явление, состоящее в испускании электронов нагретым телом, что приводит к появлении разности потенциалов между катодом и анодом. Известны споры о приоритете открытия этого явления. Вакуумные и плазмонаполненные термоэлектронные электрогенераторы, наряду с твердотельными  термоэлектрическими генераторами и термоионно-плазменными генераторами используются в авиакосмической и военной технике.

Фотоэффект , как "внешний" (фотоэлектронная эмисия Герца–Столетова) [27],[29], состоящий в испускании телом электронов под действием достаточно энергичных фотонов, так и "внутренний", состоящий в образовании свободных электронно-дырочных пар внутри электропроводящего вещества, при определённых условиях при этом возникает разность потенциалов.

Все вышеперечисленные явления давно и широко используются в научных исследованиях и на практике в промышленности, в том числе в быту и в энергетике.

Вкратце, их применения можно классифицировать по следующим группам :
• Измерительные приборы.
• Генераторы электроэнергии из потоков тепла и излучений.
• Электрохолодильники и замораживатели.
• "Тепловые насосы".
• Точные термостаты.
• Усилители теплообмена в условиях, близких к изотермическим.
• Некоторые другие применения ("специальные").

"Где же всё-таки у него кнопка ?!"
(из фильма "Приключения Электроника")

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ГЕНЕРАТОР - ТО ЕСТЬ УНИВЕРСАЛЬНЫЙ И ПРЯМОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ПРОИЗВОЛЬНОГО ПОТОКА ТЕПЛОТЫ (РАЗНОСТИ ТЕМПЕРАТУР) В ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ

Термоэлектрические генераторы электроэнергии, использующие явление Зеебека,  способны использовать для получения электрической энергии ЛЮБОЙ природный или же создаваемый техническим устройством поток теплоты  (или  разность температур) между как  естественными, так и искусственными как нагревателями, так и холодильниками.

Известный способ состоит в том, что через термоэлектрический преобразователь  пропускают поток теплоты в определенном направлении (от нагревателя к холодильнику) и (так как при этом на выводах термоэлектрического преобразователя возникает термоЭДС) отводят вырабатываемый им таким образом электрический ток на полезную нагрузку.

Устройство содержит узел подвода тепла и/или излучения к термоэлементам (панель, радиатор,  массивное тело, ловушка-поглощатель; отражатель, система зеркал или отражающих пленок, линза, световод, другие фотоконцентраторы; паста, слой жидкости, газа, плазмы; "тепловая труба") от источника тепловой энергии (Солнце, другие звезды, поверхность Земли, планет, предметы, почва и недра Земли, планет; газ, например, воздух ; жидкость, например, вода, например, в искусственном или естественном водоёме, пар ; твёрдое тело, например, лёд , снег ; природные и искусственные аэрозоли и аэрогели, атмосферные осадки ; живые существа, в частности, человек; здания, сооружения, детали других устройств; ядерный или термоядерный реактор, изотопный термогенератор, топливный элемент, геотермальные воды, природная плазма, естественные потоки частиц высоких энергий; плазмохимический реактор, в частности, костер, свеча, лучина, печь, факел горелки; фазовые переходы первого рода, например, затвердевание, конденсацию, рекомбинацию ;  тепло промышленных газообразных и жидких выбросов, в частности, выхлопные газы и промышленные стоки; тепло контуров охлаждения и нагретых деталей промышленных устройств, деталей радиоэлектронной аппаратуры) собственно термоэлемента или их батареи, устройства отвода тепла от термоэлементов (использующее излучение, теплопроводность, массоперенос, фазовые переходы, например, плавление, испарение, возгонку, ионизацию – например, панель, радиатор,  массивное тело, излучатель, паста, слой жидкости, газа, плазмы; "тепловая труба") в окружающую среду (космос; газ, например, воздух; жидкость, например, воду,  например, в искусственном или естественном водоёме, в том числе проточную, пар ; твердое тело, например, лёд, поверхность Земли, планет, предметы, недра Земли, планет; атмосферные осадки, аэрозоль, снег ; живые существа, в частности, в тело человека ; в здания, сооружения, детали других устройств;  плазму; квантовую жидкость) , преобразователь выработанной термоэлементами электроэнергии к промежуточным и потребительским параметрам, линию передачи электроэнергии и полезную нагрузку.

Известные применения : в энергетике, быту, в спорте и туризме,  промышленности, для специальных применений – электрогенераторы ядерных реакторов космических аппаратов,  подводных лодок, электромобилей, радиоэлектронной аппаратуры, аппаратуры специального применения, тепловых электростанций, утилизаторы (использователи) тепла промышленных стоков.

Предлагаемые применения : генераторы электроэнергии электросамолётов, вертолётов, дирижаблей, надводных судов, танков, спасательных транспортных средств, электровелосипедов ; для электропитания часов (наручных, нагрудных, наголовных и т.п.), радиотелефона, компьютера , спортивной и/или медицинской аппаратуры и других носимых на себе или имеемых при себе устройств ; энергоснабжение приборов и снаряжения акваланга, скафандра космонавта, снаряжения полярника, снаряжения горновосходителя, снаряжения шахтёра, снаряжения горноспасателя,  снаряжения для специальных применений ; детекторы живых существ, контрольно-сторожевые устройства, бесконтактные взрыватели ; генераторы для гальванической  защиты трубопроводов, мостов, сооружений ;  солнечные электростанции ; воздушные тепловые  электростанции ; речные и морские водяные тепловые электростанции ; испарительные  водяные генераторы электроэнергии ; космические солнечные электрогенераторы ; водяные бытовые, усадебные, городские, промышленные частично обратимые накопители–генераторы электроэнергии .

Эти способы могут быть реализованы, например, в виде такого устройства ("электростанция и опреснитель") [8,10,11,13] : ёмкость с жидкостью (например, солёной или пресной водой) сообщается с окружающей газообразной средой (например, воздух, иные газовые смеси, вакуум), обладающей относительной влажностью менее 100%. Жидкость испаряется, при этом сосуд с оставшейся жидкостью, а точнее, испарительное устройство, на которое поступает жидкость из сосуда (например, самотёком, с помощью насоса или системы капилляров)  охлаждается по сравнению с температурой жидкости в сосуде и окружающей средой.  Так возникает разность температур на ТЭ генераторе, у которого один спай находится в более тёплом (подогреваемом) месте, которое подогревается окружающей средой (например, воздухом, грунтом, Солнцем, техническим устройством, строением, телом человека), а другой – в более холодном (охлаждающемся) месте (в тепловом контакте с испарителем или контактирующем с ним же теплоносителем). Вследствие эффекта Зеебека ТЭ генератор вырабатывает электроэнергию. Несмотря на маленький перепад температур, в лабораторных условиях удавалось получить плотность полезного энергосъёма порядка сотен милливатт с квадратного метра [8],[13],[22]. Побочные эффекты : в оставшейся жидкости концентрация растворённого вещества (например, солей) повышена по сравнению с его концентрацией в окружающей среде (например, море), и пропуская такой "рассол" через концентрационный элемент и/или генератор Дюфура, также получают электроэнергию [13]. Ещё побочный эффект : там, где испарённая жидкость конденсируется (например, выпадает роса), то есть в области с меньшей температурой, чем в подогреваемой области, выделяется теплота, возникает разность температур и тепловой поток от области конденсации в окружающую среду, который с помощью ТЭГ вследствие эффекта Зеебека преобразуют в электроэнергию. Ещё побочный эффект : при испарении воды она очищается от примесей (дистиллируется) , и пары воды затем конденсируют и используют в качестве дистиллированной или питьевой воды.

В [46] упоминается о том, что одним из энергетических механизмов развития крупномасштабных природных явлений (например, тайфунов) является выделение теплоты при конденсации водяных паров. Однако там не предлагают техническое решение по использованию этой энергии.

Итак, можно предложить способ получения полезной работы, при котором проводят конденсацию или вымораживание паров воды из атмосферного воздуха на поверхности воздушного теплообменника-конденсатора тепловой машины (например, термоэлектрической,  газодинамической, твердотельно-механической на тепловом расширении), у которой нагревателем является этот теплообменник-конденсатор, и выработанную ей энергию используют по назначению. Не исключено, что этот способ уже известен.

Главным техническим параметром ТЭГ является КПД в смысле отношение полезной работы к затраченной. В литературе [4] имеются расчёты КПД и методика оптимизации ТЭГ для некоторых частных случаев [17]. Во всех случаях , как показывают расчёты, КПД ТЭГ не превышает КПД  идеальной тепловой машины Карно. Проблема в основном состоит в том, что обычно чем больше электропроводность вещества, тем больше и его же теплопроводность.

Для многих частных случаев оптимизацию ТЭГ в целом можно свести к раздельной оптимизации нескольких параметров, одним из которых, наиболее существенно влияющих на КПД, является так называемая "термоэлектрическая эффективность" [4] пары веществ 
z=Альфа^2*Сигма/Лямбда   ,
где Альфа – коэффициент Зеебека, Сигма – удельная электропроводность, Лямбда – коэффициент теплопроводности. Для чистых металлов при температурах порядка комнатной и выше  вследствие закона Видемана–Франца [27] формула резко упрощается
z=Альфа^2/(Эль*T)   ,
где Эль – постоянная Лоренца.

Считается необходимым иметь z не менее 1•10-3 , желательно z=(3±1)•10-3 , а  хорошими и перспективными можно считать вещества с z=(4..5)•10-3 . Получение z свыше (5..6)•10-3  до недавнего времени представлялось не очень реальным.  В последние годы появились сообщения о термоэлектрических цепях с  z;10-2 .

Легко получить КПД порядка нескольких процентов. После аккуратной оптимизации, при z= хотя бы (3..4)•10-3 , можно обладать устройством с КПД в 20..40% .  С трудом можно получить 60%  , а в перспективе нескольких десятков лет ожидается z  до 70..80% .

Кроме КПД, пожалуй, даже более важным технико-экономическим показателем (параметром) ТЭГ является "себестоимость произведённой энергии в течение срока службы" (рублей/Дж). Также могут использоваться показатель с размерностью "рублей/Вт", "Вт/рубль", "Вт/кг", "кг/Вт", "срок службы". В зависимости от конкретной технико-экономической задачи следует выбрать конкретный оптимизируемый (то есть тот, который следует сделать наилучшим) показатель.

Известны работы специалистов в области макроэкономики и управления, согласно которым экспериментальным фактом является корреляция (статистическая прямая зависимость) уровня жизни и  уровня энергопотребления на душу населения [30]. В России за последние 9 лет совокупный национальный продукт и потребление электроэнергии уменьшились более чем в 3 раза [30],[31], что соответствует "разрухе" начала 20 х годов или результатам применения против России ядерного оружия суммарным эквивалентом около 500 МТ ТНТ [32]. Уровень жизни упал раз в десять. Положение надо исправлять, ибо это угрожает национальной безопасности. А именно, следует вводить новые экологически чистые мощности производства электрической энергии из естественных потоков энергии, а именно, от Солнца через высокотемпературный ТЭГ в буферную тепловую ёмкость и далее через низкотемпературный ТЭГ в воздух, океан, почву, мировое пространство.

В качестве "лирического отступления" представьте себе летний  день.  Аравийское  (африканское, австралийское, индийское,  карибское,  каракумское,  челябинское, антарктическое) побережье. Солнце греет  "горячие" спаи  термоэлектрических батарей-генераторов или катоды  термоэмиссионных преобразователей, или аноды ионных преобразователей. Поток  тепла  проходит через термоэлектрический (термоэмиссионный, термоионный) генератор, при этом поток тепла вырабатывает электроэнергию и  затем  поглощается  воздухом или водой "солнечного пруда" [39] , моря или подземного водохранилища, или же грунтом, скалами, льдом, или иным теплоносителем и тепловой ёмкостью ("тепловым аккумулятором" – [44],[47]). Ночью – обратный поток тепла из  этой тепловой ёмкости, то есть из воды или иного теплоносителя в воздух тоже вырабатывает электроэнергию. Надо только термоэлектрические батареи-генераторы перевернуть или  выводы  электрических цепей "перекоммутировать", местами их поменять, или переключить на другую сторону теромоэлектрических генераторов поток теплоносителя, или использовать четырёхдиодный ("двухполупериодный") выпрямитель.

Зимняя (полярная) ночь над Грумантом (Мурманском, Архангельском, Салехардом, Магаданом, Анадырем, вулканом Эребус, Гаваной, Рио-де-Жанейро, Катманду, Лхасой, Копейском, Дырищенском).  Поток тепла из вод (недр) Северного Ледовитого Океана (антарктических морей, исландских гейзеров, приэкваториальных вод, гималайских и тибетских рек, ледников и гор, тлеющих угольных терриконов, озера Карачай, радиоактивных могильников ПО "Маяк", скотомогильника Челябинского мясокомбината, стоков какой-нибудь  свинофермы, охлаждающей воды металлургических заводов, воды контура охлаждения ТЭЦ ), проходя через  термоэлектрогенератор, вырабатывает электроэнергию  и  затем  поглощается воздухом Севера (Юга, тропиков, Экватора, средних широт) и/или проходит через прозрачную (в ИК диапазоне) атмосферу и уходит в Космос от Земли (Луны, Марса, Венеры, Плутона и др.).

В качестве примера можно привести [47] , где предлагают тепло замерзающих водоёмов использовать в "хладо-электростанции" , содержащей теплообменник с легкокипящей жидкостью, используемой в качестве рабочего тела в тепловой машине.
Как усовершенствование проекта [47], можно предложить здесь способ аккумулирования энергии, при котором в фазе накопления энергии в тепловом аккумуляторе, содержащем воду и обратимый тепловой насос и тепловую машину, если температура окружающей среды (в фазе расходования энергии) выше температуры замерзания воды, то с помощью теплового насоса воду из жидкой термодинамической фазы замораживают, причём выделившуюся теплоту используют для подогрева объекта или отводят в окружающую среду, а если температура окружающей среды (в фазе расходования энергии) ниже температуры замерзания воды, то с помощью теплового насоса воду из твёрдой термодинамической фазы расплавляют, причём требуемую энергию берут от охлаждаемого объекта или из окружающей среды; а в фазе расходования энергии используют разность температур между тепловым аккумулятором и окружающей средой для выработки энергии в требуемой форме с помощью тепловой машины (например, газодинамической, термоэлектрической) , у которой тепловой аккумулятор и окружающая среда являются нагревателем и холодильником (или холодильником и нагревателем).

В свою очередь, как усовершенствование проекта из предыдущего абзаца можно предложить тепловой аккумулятор, содержащий не менее двух  теплоизолированных ёмкостей, в каждой из которых находится вещество в состоянии фазового перехода первого рода, то есть в виде смеси  (квазиоднородной или пространственно-разделённой) не менее чем двух термодинамических фаз (например, твёрдой и жидкой; жидкой и газообразной), причём температуры фазовых переходов в этих ёмкостях различны, также содержит тепловой насос между ними и тепловую машину, у которой одна из ёмкостей служит холодильником, а другая – нагревателем. В фазе накопления энергии из ёмкости "Х" (с меньшей температурой фазового перехода) теплоту перекачивают в ёмкость "Г" (с большей температурой фазового перехода). В фазе расходования запасённой энергии тепловым потоком от ёмкости "Г" к ёмкости "Х" приводят в действие тепловую машину, вырабатывающую энергию в удобной для практического использования форме.

Как вариант вышеприведённого способа, в фазе накопления энергии в ёмкости "Г" тепловым потоком, поставляемым тепловым насосом, проводят эндотермическую химическую реакцию или процесс диссоциации, а в ёмкости "Х" этим же тепловым потоком проводят экзотермическую химическую реакцию или процесс ассоциации.

Как обобщение вышеприведённых способов, в фазе накопления энергии в ёмкости "Г" тепловым потоком, поставляемым тепловым насосом, повышают термодинамический потенциал [3], а в ёмкости "Х" этим же тепловым потоком понижают термодинамический потенциал. В фазе расходования запасённой энергии тепловым потоком через тепловую машину выравнивают термодинамические потенциалы в ёмкостях "Г" и "Х".

Космический корабль, Космос (или Земля) и Солнце, то есть нагреватель  с температурой  приблизительно 6000  К  и  холодильник (излучатель в Космос) с температурой в  несколько К (или несколько десятков К) соответствуют по формуле Карно КПД свыше 99 %  . Известные конструкционные материалы обладают достаточной прочностью лишь в более узком диапазоне температур, от 100 до 2000 К, что соответствует КПД заведомо не более 95% . Но в действительности, вследствие потерь на теплопроводность, КПД термоэлектрического или термоэмиссионного устройства будет ещё ниже, в ближайшие десятилетия – навряд ли свыше 85% .

Промышленным предприятиям, например, Челябинской области, известным автору сих строк, вполне по силам промышленный выпуск всех таких экологически чистых генераторов электроэнергии, в том числе всех необходимых для них  составляющих.

Утверждаю, что к концу 21-го века мировое влияние нации будет определяться, прежде всего, площадью эффективно освещаемой Солнцем территории и акватории соответствующей  страны и способностью безопасно для природы своей страны  использовать естественные потоки энергии (прежде всего света и тепла).

"Маленькой ёлочке холодно зимой.
Из лесу ёлочку взяли мы домой."
(Общеизвестная песенка.)

ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКОЕ ОТОПЛЕНИЕ, ПОДОГРЕВ, КОНДИЦИОНЕРЫ, ТЕРМОСТАТЫ

В практической деятельности человека часто возникает технико-экономическая задача "отопления" : требуется нагреть тело до температуры выше окружающей среды. Например, путём нагрева сопротивления электрическим током. В этом случае КПД устройства можно сделать равным с хорошей точностью единице. Но В. Томсон предложил в XIX веке более разумный способ нагрева, а именно, отбирать теплоту от более холодного тела и передавать её более горячему телу с помощью тепловой машины [3]. Так сказать, "холодильник наизнанку". Такой способ называется  "динамическое отопление", или "тепловой насос", [45],[46]. Если в обогреваемое помещение поступают ещё и тепловые  "потери" холодильной машины (например, двигатель, компрессор и конденсатор газового холодильника, или горячие спаи и боковина термоэлектрического холодильника расположены внутри помещения), то формально вычисленный "КПД" оказывается больше 1, и даже может оказаться »1. Поэтому для динамического отопления удобнее называть его "отопительным коэффициентом" (ОК), равным отношению количества теплоты, поступившей в подогреваемый объём, к затраченной для этой цели работе.

Например, в [45] предлагают тепловой насос, использующий разность температур между подлёдной водой и зимней атмосферой, комбинировать с охладителем-кристаллизатором использованной воды, располагая его в буферной зоне отапливаемого помещения.

Можно предложить также усовершенствованное устройство Э.–Х.Ленца, условно говоря, "преобразователь жары в холод и преобразователь мороза в тепло", [8],[13],[22],[33,34,35],[36] включающий в себя две последовательно соединённые ТЭ батареи ("термоэлектрический генератор Зеебека" и "электротермический холодильник Пельтье"), и не менее чем одну промежуточную ("буферную")  тепловую ёмкость с текущей температурой T21 или T22 , например, окружающую среду (например,  воздух, воду, твёрдое тело, в том числе подземный грунт, ёмкость с теплоносителем). Способ состоит в том, что потоком тепла  приводят в действие термоэлектрический генератор, вырабатываемый им ток подают на электротермический холодильник и используют процесс отбора тепловой энергии от объема холодильной камеры. Такое устройство можно использовать, например, в быту, в оффисах крупных предприятий, банков, в  школах, других детских учреждениях, на металлургических заводах, космических кораблях, подводных лодках, кораблях и яхтах, автомобилях, в медицинских учреждениях.

В режиме "преобразователя жары в холод"  от источника тепла с эффективной температурой T1>T21 нагревают "горячие" спаи 1-й ТЭБ , поток тепла через ТЭБ на "холодных" спаях  поглощают (1-й) буферной тепловой ёмкостью, вследствие эффекта Зеебека на 1-й ТЭБ вырабатывается электрический ток. Этот электрический ток пропускают через 2-ю ТЭБ, вследствие эффекта Пельтье возникает поток теплоты через ТЭБ, его пропускают от охлаждаемого объёма с температурой T3<T22 ко (2-й) буферной тепловой ёмкости с температурой T22 и поглощают его в ней. В частном случае может быть T21=T22 , то есть единая буферная тепловая ёмкость.
В режиме "преобразователя мороза в тепло" от, условно говоря, "источника холода" с эффективной температурой T1<T21  охлаждают те же, "горячие", спаи 1-й ТЭБ , поток тепла через ТЭБ на "холодных" спаях отбирают от (1-й) буферной тепловой ёмкости, вследствие эффекта Зеебека на 1-й ТЭБ вырабатывается электрический ток (противоположный по знаку току при режиме "преобразователя жары в холод"). Этот электрический ток пропускают через 2-ю ТЭБ, вследствие эффекта Пельтье возникает поток теплоты через ТЭБ, его пропускают к нагреваемому объёму с температурой T3>T22 от (2-й) буферной тепловой ёмкости с температурой T22 . В частном случае может быть T21=T22 , то есть единая буферная тепловая ёмкость.

Если у обоих ТЭБ "горячие" и "холодные" спаи одновременно поменять местами, то результат качественно не изменится.

Как оказывается, отопительный коэффициент (ОК) тоже зависит в основном от температур спаев и "термоэлектрической эффективности"  z .

Технико-экономической характеристикой может служить, например, себестоимость количества теплоты (руб/Дж) или мощности (руб/Вт) подогрева.

Современные термоэлектрические материалы обеспечивают ОК от 3 до 20 при перепадах температуры от 30 до 5 К соответственно. Есть технические решения, позволяющие обеспечить ОК ещё выше.

"А не посчитать ли нам, уважаемые кроты ?"
(Из фильма "Дюймовочка")

Предложение о расширении производства термоэлектрических устройств в Челябинской области и строительстве на Южном Урале, в остальной России и в мире  термоэлектрических электростанций и его технико-экономическое обоснование; а также предложение о производстве и внедрении здесь же устройств динамическгого отопления.

Уральский регион располагает опытными в области термоэлектрических явлений кадрами, имеющими значительные учёные степени и звания, работающие в соответствующих НИИ, КБ, а также в государственных университетах. Имеется экспериментально-лабораторная и учебно-методическая база для подготовки молодых специалистов и научно-исследовательской работы, например, [35],[13],[22] лаборатория специального физического практикума в физико-математическом лицее № 31 . Имеется производственная база, давно освоившая серийный выпуск полупроводниковых термоэлектрических модулей, например, Миасский машиностроительный завод. Имеются предприятия электрического и энергетического машиностроения. Есть организации, занимающиеся проектированием и осуществлением капаитального строительства, в том числе подземного, например, шахтоуправления г.Копейска и др. городов Челябинской области. ЮУрГУ располагает возможностями как для подготовки молодых специалистов, так и для проведения опытно-конструкторских работ. Копейский машиностроительный завод давно выпускает тяжёлую горнопроходческую и другую подземную технику. Другие предприятия Челябинской области технически в состоянии осуществить производство всех без исключения составляющих термоэлектрических, термоэмиссионных , термоионных генераторов, в том числе производство полупроводниковых веществ с нужными свойствами.

Однако ни одно из этих предприятий и учреждений по отдельности не способно контролировать полностью процесс производства всех составляющих и строительства и использования термоэлектричеких электростанций. Поэтому необходимо специальное предприятие, осуществляющее организацию и контроль всех этапов производства ТЭГ , оборудования, строительства и использования термоэлектрических электростанций.

Поскольку система термоэлектрических электростанций должна стабильно действовать независимо от погодных условий, такая система должна состоять из многих станций и охватывать очень большую территорию, заведомо не меньшую территории Челябинской области, чтобы ослабить корреляцию погодных условий. В противном случае потребуются чрезмерно большие затраты на буферизацию (промежуточное накопление) теплоты и выработанной электроэнергии. Наличие большого количества станций со слабокоррелированными функциями распределения вырабатываемой мощности от времени позволит уменьшить объём такого энергетического буфера. Таким образом, капитальные затраты на сроительство такой системы электростанций окажутся соответствующими не только региональному, но даже всероссийскому бюджету. Такая система станций представляет собой трудноликвидную недвижимость, не подлежащую экспорту.

Производство компонентов ТЭГ и монтаж термоэлектрических станций за границей РФ также требуют согласования на межправительственном уровне договаривающихся сторон.

Частные, акционерные и т.д, и т.п. предприятия располагают слишком маленькими средствами и не способны вкладывать их на длительный срок. Также они ориентируются на высокую норму краткосрочной прибыли, быстроликвидные формы капитала (торгово-закупочная деятельность, финансово-кредитная деятельность, производство товаров первой необходимости и т.п.) и возможность трансграничной перемещаемости капитала.

Таким образом, это может быть только действующее в подчинении Челябинской области или даже Российской Федерации унитарное государственное бюджетное предприятие, образованное специально для целей патентовладения и для целей организации конгломерата акционерных обществ с участием государственного капитала для разработки и производства термоэлектрических и тому подобных генераторов, оборудования для них, строительства термоэлектрических электростанций и их использования.

Нынешнее потребление электроэнергии в Челябинской области составляет 22 млрд.квтч/год [37], то есть средняя мощность около 3,5 ГВт.
Прогнозируют, что Челябинская область в перспективе на десятки лет потребует около 10 ГВт средней по времени электрической мощности.

Если использовать сбросовое тепло ТЭЦ, ЯЭС, металлургических и коксохимических заводов, могильников радиоактивных отходов, то, несмотря на низкий КПД ТЭГ для столь низкопотенциальных источников теплоты, можно вырабатывать несколько ГВт даже в летний период. Однако необходимо отыскать также источники ещё на несколько ГВт. Как указано выше, таким источником без возмущения естественного энергетического баланса может быть только разность температур между Солнцем и эффективной излучательной  температурой космического пространства. В отсутствие прямой видимости Солнца можно использовать лишь часть этой разности температур, например, между атмосферой и глубокозалегающей тепловой ёмкостью.

Термоэлектрическая электростанция для условий Южного Урала и некоторых других, предлагаемая в настоящем технико-экономическом обосновании, содержит следующие составные части (рис.1) :
1. Фотоконцентратор с устройством слежения за Солнцем.
2. Твердотельный и вакуумно-плазменный фотоэлектрический генератор.
3. Световую ловушку.
4. 1-й Теплопроводный твердотельный предмет.
5. Высокотемпературные плазменные термоионный анод, термоэмиссионный катод, подогреваемые излучением Солнца.
6. 2-й Теплопроводный твердотельный предмет.
7. 1-й Промежуточный теплоноситель , например, металлопаровая тепловая труба.
8. Среднетемпературный твердотельный термоэлектрический генератор.
9. 2-й Промежуточный теплоноситель, например, тепловая труба.
10. Низкотемпературный твердотельный термоэлектрический генератор.
11. Электроёмкостный термомеханический генератор.
12. 3-й Промежуточный теплоноситель, например, низкотемпературная тепловая труба или жидкость.
13. Паровая, газовая тепловая машина в совокупности с контурами циркуляции рабочего тела.
14. "Тепловой аккумулятор" – теплоизолированные наземные, подземные, подводные ёмкости, заполненные теплоёмким веществом, например, водой, грунтом, глиной, природным камнем, и т.п., в том числе – воды в состоянии смеси жидкости и льда, в том числе жидкости, содержащей хлориды щелочных и/или щелочноземельных металлов.
15. Тепловые насосы, способные перекачивать теплоту как из тепловых ёмкостей в окружающую среду, так и из окружающей среды в тепловую ёмкость, так и из одной тепловой ёмкости в другую.
16. 4-й Промежуточный теплоноситель, например, низкотемпературная тепловая труба или жидкость.
17. 1-й Воздушный теплообменник, "радиатор" с солнечным коллектором и жалюзи.
18. 4-й Промежуточный теплоноситель, например, низкотемпературная тепловая труба или жидкость.
19. 2-й Воздушный теплообменник, "радиатор" с солнечным коллектором и жалюзи.
20. Испаритель воды в атмосферу с 3-м теплообменником.
21. 5-й Промежуточный теплоноситель, например, низкотемпературная тепловая труба или жидкость.
22. Конденсатор влаги с 4-м теплообменником.
23. Отделитель рассола и разбавитель, содержащий концентрационный генератор и генератор Дюфура.
24. Устройства для принудительного обдува воздухом теплообменников (вентиляторы).
25. 5-й теплообменник с проточной речной, морской, озёрной водой и 6-м теплоносителем.
26. "Гидроаккумулятор" – устройство для накопления выработанной энергии в механической форме (потенциальная энергия массы в гравитационном поле).
27. Накопитель электрической энергии в удобной для хранения форме.
28. Накопитель механической энергии в удобной для хранения форме.
29. Электролизер воды на водород и кислород.
30. Водород-кислородные топливные элементы, в том числе регенеративные.
31. Преобразователь электрической энергии в форму , соответствующую промышленным стандартам передачи и использования.
32. Устройство контроля и управления.

Нет никакой необходимости размещать всю электростанцию в одном месте. Более того, для улучшения теплообмена с атмосферным воздухом без значительного влияния на среднюю температуру приземного атмосферного слоя желательно рассредоточение теплообменников по значительной площади (для ослабления корреляций погодных условий). Кроме того, рассредоточение позволит более эффективно независимо от направления ветра производить теплообмен между воздухом и тепловой ёмкостью.

Таким образом, окажется необходимой и единая энергосистема, связывающая их и покрывающая потребительские нагрузки независимо от текущих погодных условий.

Для улучшения условий освещения светосборников и обдува теплообменников можно размещать их на искусственных опорах, мачтах, естественных возвышенностях, отвалах (терриконах) горнорудных (угольных) разработок.

Для улучшения условий теплообмена с целью повышения КПД и уменьшения материалоёмкости представляется целесообразным в определённых условиях часть выработанной электроэнергии направлять на принудительный обдув поверхностей теплообменников воздухом с помощью стационарных вентиляторов.

Для уменьшения влияния ТермоЭлЭС на естественные потоки энергии в окружающей среде вблизи мест её размещения желательно проектировать её так, чтобы итоговый КПД в расчёте на единицу занятой земельной площади был бы приблизительно равен альбедо земной поверхности, бывшей в этом месте до начала сооружения ТермоЭлЭС.

По физическим оценкам, в метеорологических условиях промышленных зон Южного Урала при прямой видимости Солнца можно ожидать КПД порядка 40% , среднесуточная–среднегодовая плотность потока энергии от источника до 500 Вт/м2 . Но суточная доля времени эффективного освещения Солнцем для местных условий невелика, порядка 10% . Итак, территориальная плотность эффективного полезного энергосъёма в условиях прямой видимости Солнца составит величину порядка 20 Вт/м2 . Однако её пиковое значение может достигать 200 Вт/м2 .

В отсутствие прямой видимости Солнца (облачность, туман, осадки, ночь) для средней суточной разности температур между воздухом и глубоко залегающим грунтом 10 К (неважно, какого именно знака) КПД порядка 1%  , коэффициент теплоотдачи воздушного теплообменника при гарантированной скорости воздушного потока порядка 1 м/с порядка 10 Вт/(м2;К)  (а для местностей со среднегодовой скоростью ветра 5..6 м/с или при принудительном обдуве теплообменника воздухом 25..30 Вт/(м2;К) , то есть суммарную площадь теплообменников можно сократить в 2..3 раза с сохранением той же эффективности), суточная доля эффективной работы около 50%.

Примем  эффективную площадь воздушного теплообменника порядка 300 м2 на 1 м2 занимаемой теплообменником территории. Итак, территориальная плотность эффективного полезного энергосъёма в условиях теплообмена между воздухом и глубокозалегающим грунтом составит величину порядка  150  Вт/м2 . Причём независимо от видимости Солнца. Однако пиковое значение может достигать 300 Вт/м2 . Если поверхность теплообменников использовать как солнечный коллектор, то этот показатель может достигать 600 и даже 1000 Вт/м2  занимаемой территории. В ветренной местности или же при принудительном обдуве этот показатель ещё в 2..3 раза больше.

Учитывая, что одним из существенных факторов, влияющих на себестоимость электроэнергии, являются затраты на приобретение, поддержание прав владения в силе и на обслуживание территории, основным компонентом термоэлектрической электростанции следует считать воздушные теплообменники, а высокотемпературные компоненты – вспомогательным средством для использования как "пиковый" генератор, при солнечном сиянии .

Итак, будем ориентироваться на среднегодовую–среднесуточную территориальная плотность эффективного полезного энергосъёма порядка 150 Вт/м2  как наиболее стабильную из всех вариантов использования составляющих электростанции. С учётом территории, используемой на вспомогательные нужды, примем этот показатель как 100 Вт/м2  (с принудительным обдувом – 200..300 Вт/м2).

Таким образом, для обеспечения средней мощности около 10 ГВт потребуется территория около 10^8 м2 , то есть около 100 км2 (с принудительным обдувом теплообменников – 30..50 км2), то есть промышленная площадка габаритами около 10х10 км2 . Такая площадь весьма значительна, превышая на порядок площадь типичных ТЭС и АЭС, однако много меньше площади, занимаемой водохранилищами ГЭС. Такую площадь вполне реально выделить даже отдельной области.

Если оценить стоимость малоиспользуемой промышленной территории порядка от 100 до 1000 руб/м2 , то стоимость территории окажется порядка от 10^10 до 10^11 руб, то есть от 10 до 100 млрд. руб. в ценах 2000 г. Примем с 3-кратной погрешностью цену территории 30  млрд.руб.

Например, автор сих строк предлагает разместить участки такой термоэлектрической электростанции (ТермоЭлЭС) для снабжения г.Челябинска на территории г.Копейска, а именно, на площадях, ныне занимаемых полями обрушения шахтных выработок, ныне бесхозных или используемых для выпаса скота. Также можно разместить участки ТермоЭлЭс на солончаках юго-восточнее Челябинска. Также весьма удачным местом представляется подветренная территория ЧМК, территория р.Теча, зоны радиоактивных могильников и другие непригодные для иного использования места.

Однако масса теплообменников окажется весьма значительной, порядка 1 кг/м2 теплообменника, 300 кг/м2 территории, для территории 10х10 км2 это составит около 30 млн.т. теплопроводящего вещества (алюминиевый сплав, чёрная сталь с антикоррозийным покрытием, нержавеющая сталь), с принудительным обдувом – 10..20 млн.т. ; ну и что ж, такой значительный объём материалов и работ будет способствовать существенному и долгосрочному подъёму промышленности и, возможно (а именно, при политических предпосылках к тому, каковых в существующих политических условиях нет), улучшению социальных условий в Челябинской области и соседних регионов России. Из оценки от 3 до 30 тыс. руб/т , например, с 3-кратной погрешностью примем 10 тыс.руб/т , стоимость материала теплообменников составит около 300 млрд. руб. Эта цифра очень велика, однако не фантастически. Тем более что с принудительным обдувом, с размещением на возвышенностях в ветренной местности стоимость этих теплообменников сократится до 100..150 млрд. руб.

Для буферизации теплоты удобно использовать теплоизолированные, заполняемые последовательно, до высокой разности температур, тепловые ёмкости. Для независимости от погодных условий такие тепловые ёмкости должны обеспечить количество теплоты порядка годового, например, 400-суточного, то есть для средней мощности 10 ГВт для КПД порядка 1% это количество энергии порядка 4*10^14 Дж   (т.е., 400 ТДж). Для воды в качестве теплоносителя при эффективной разности температур 10 К  для запасения такого количества теплоты потребуется около 107 м3 , или около 10 млн.т. воды. Пусть сечение одной построенной тепловой ёмкости порядка 10х10 м2 . Тогда для размещения такого количества воды потребуются ёмкости суммарной длиной 10^5 м , то есть около 100 км. На первый взгляд такой объём кажется фантастическим, а на второй, учитывая, что, например, только в г.Копейске суммарная длина действующих шахтных штолен составляет около 1000 км, вполне осуществимой. Если за сечение принять 10х100 м2 , то длина такого водоёма составит 10 км, а если водоём глубиной 10 м и зеркалом 1000х1000 м, то очевидно, что не составляет труда не только подобрать расположение такого водоёма или его отдельных частей, но даже построить его на произвольном месте, в том числе в исполнении глубокого заложения. Примем, что стоимость открытых земляных работ порядка 100 руб/м3 вынутого грунта, подземных работ – порядка 10 тыс. руб/м3 . Примем, что с погрешностью 10 раз стоимость объёма тепловых ёмкостей порядка 1000 руб/м3 . Тогда на строительство потребуется по порядку величины 10 млрд. руб. , т.е. заведомо не дороже стоимости теплообменников.

Для экономии средств на теплоизоляцию тепловые ёмкости следует сделать как можно больших линейных размеров, например, 4 ёмкости по 40х250х250 м3 каждая.

Разместить тепловые ёмкости можно, например, в отработанных угольных разрезах г.Копейска, в шахтных выработках г.Копейска, а также в естественных и искусственных неглубоких водоёмах, а также котлованах, снабжённых гидротеплоизоляционной крышей. Также ёмкости такого объёма технически возможно построить даже в наземном исполнении, но такой вариант представляется нецелесообразным вследствие чрезвычайной дороговизны и материалоёмкости такого сооружения. Подземный или полуподземный варианты  предпочтительнее.

Цена единицы мощности собственно ТЭГ прогнозируется от 1 до 10 руб/Вт, примем с 3-кратной погрешностью 3 руб/Вт, т.е. 10 ГВт будут стоить порядка 30 млрд. руб.
Также положим остальные расходы в 30 млрд. руб. по порядку величины.

Итак, станция средней мощности в 10 ГВт обойдётся в 30+300+30+30+30=420 млрд. руб. (В пересчёте на "советские рубли" по покупательной способности 21/1  это соответствует около 20  млрд. руб "советскими".)  Итак, суммарная цена проекта оказалась вполне обычной, всего лишь на один порядок дороже стоимости "обычных" аналогичных электростанций той же мощности, кстати, экологически "грязных". А именно, стоимость единицы мощности оказалась менее 50 руб/Вт , то есть от 1,5 до 2,0 долларов США по курсу за 1 Вт. Для сравнения, согласно [37],[38], стоимость мощностей ТЭС около 1 дол./Вт, ЯЭС около 2,5 долл/Вт. ТермоЭлЭС обладает вполне удовлетворительной этой характеристикой.

Самым дорогостоящим местом оказались воздушные теплообменники. Их и следует оптимизировать в первую очередь. Представляется физически возможным снизить их суммарную стоимость в несколько раз, но это потребует значительных вложений в НИОКР.

Оценим срок строительства такого набора станций в 30 лет, срок окупаемости с учётом временной стоимости денег и обслуживания кредита 42 года от начала строительства, срок службы 150 лет (поскольку движущиеся части там будут практически отсутствовать, бетон, сталь и т.п. ) . Стоимость эксплуатации будет определяться в основном величиной налога на землю и имущество, то есть порядка от 0,5  до 4 млрд. руб в год. Оценим их с 4-кратной погрешностью в 1 млрд. руб. в год. Всего за срок службы порядка 150 млрд. руб.

Дисконтированные расходы на обслуживание кредита по ставке порядка 10% годовых составят величину порядка 10 млрд. руб в год – возврат кредита и порядка 40 млрд. руб. в год – проценты по кредиту. Очевидно, что разумнее брать в кредит не сразу всю сумму на 30 лет, а ежегодно , по частям порядка 15 млрд. руб. в год, и возвращать кредит из средств, полученных от использования уже введённых участков ТермоЭлЭС. В этом случае можно предложить такую схему получения и возврата кредита, которая позволит снизить проценты по кредиту до 3 млрд. руб. в год. Можно оценить суммарные расходы на обслуживание кредита как 420 млрд. руб возврат и 90 млрд. руб. проценты.

Очевидным достоинством ТермоЭлЭС по сравнению с ГЭС, ТЭС, ЯЭС является возможность вводить объект в использование не "целиком", а по частям, много меньшим суммарного объёма мощностей, без ущерба для работоспособности.
Итак, кредит составит порядка 420 млрд. руб., отрицательные финансовые потоки составят 420+90=510 млрд. руб. (возврат кредита с процентами) в первые 51 год, 420 млрд. руб. расходы на материалы и оплату труда в первые 30 лет, и ещё за весь период 150 млрд. руб. постоянные расходы (налоги на землю, имущество). Итак, очевидно, что следует не только возможно удешевлять строительство, но и выбирать места с наименьшей стоимостью земли и ставкой налогов на землю и имущество. В первые 51 год отрицательные финансовые потоки без возврата кредита составят около 420+90+51=561 млрд. руб. (все финансовые величины здесь дисконтированные).
Согласно [37],[38], себестоимость электроэнергии обычно составляет (в центах за квт;ч) приблизительно для ТЭС – 2,5 , для ЯЭС – 1,2 , ГЭС – 5 , ФЭС – 12, причём в последние 20 лет существует тенденция к существенному возрастанию себестоимости электроэнергии, вырабатываемой на ТЭС [38] .

В Челябинской области цена электроэнергии, отпускаемой гражданам, от 20 до 30 коп/(кВтч) , то есть около 100 руб/ГДж. За первые 51 год, или порядка 109 с, будет выработано и реализовано (без учёта неплатежей потребителей) порядка 1019  Дж электроэнергии на сумму порядка 10^12  руб., то есть 1000 млрд. руб. Эта сумма приблизительно вдвое больше отрицательных финансовых потоков без возврата кредита за тот же период. Таким образом, при существующей отпускной цене получается норма прибыли от реализации проекта к моменту погашения кредита порядка 100%  !  Или же, при другой политической ситуации, отпускную цену электроэнергии потребителям можно (при условии исправных платежей потребителей) безубыточно снизить до 50 руб/ГДж. Или же можно планировать 50% уровень риска.

Далее, в течение последующих 99  лет, будут получаться ежегодно 1000 руб/с , то есть порядка 25 млрд. руб/год при существующих тарифах на электроэнергию. После вычета ежегодных налогов в сумме от 3 до 10 млрд. руб. будет оставаться не менее 15 млрд. руб. чистой прибыли ежегодно.

Итак, норма чистой прибыли составит около 4% от капитальных затрат. И за 99 лет прибыль (дисконтированная на 2000-й год) составит около 1500 млрд. российских руб. (около 50 млрд. долл. США). Себестоимость выработанной электроэнергии около 1 цента США за 1 квтч.

Итак, технико-экономические оценки по порядку величины показали принципиальную осуществимость проекта ! Однако для его реализации потребуются более точные прогнозы цен, более совершенные технические разработки, поиск согласия крупных инвесторов, заинтересованных в реализации такого проекта.

В последние годы в России не только выработка электроэнергии, но и обыкновенное отопление стало серьёзной проблемой, почти как во время блокады Ленинграда. Одним из "побочных" следствий реализации  проекта, предложенного Вашему вниманию, может оказаться и широкое внедрение устройств "динамического отопления" Клаузиуса, созданных с использованием как обычных тепловых машин, так и термоэлектрических устройств, что позволит при существующих природных условиях России многократно экономить расход топлива на обогрев жилых и производственных помещений.
Несомненно, что аналогичные по существу проекты осуществимы не только в Челябинской области, но и в других субъектах РФ, и в зарубежных странах.

ВЫВОДЫ :

1. Человечество издавна стремится увеличить свои энергетические возможности по сравнению с природой его среды обитания как биологического вида.
2. Человечество достигло в этом направлении значительных успехов, которые общеизвестны. Но также общеизвестны и недостатки традиционных видов энергетики.
3. Автором ещё и здесь предлагается философское определение Разума как "способность из Хаоса сделать  Космос  [Вселенную]".
4. Общеизвестно, что любой физический процесс, происходящий с изменением состояния взаимодействующих тел, принципиально возможно использовать для совершения полезной работы.
5. Известны многочисленные работы по сравнительному анализу  технико-экономических и общественных показателей различных способов получения энергии в форме, удобной для практического использования (таковой формой прогнозируется на ближайшие несколько веков электрическая). Однако автор попытался кратко провести ещё один, учитывая более полусотни критериев.
6. Органическое (и также неорганическое) вещество как химическое топливо (горючее и окислитель) будет использоваться и в XXI веке, и даже позднее, но только в небольших и специальных транспортных средствах, а также при чрезвычайных обстоятельствах. Однако в стационарных генераторах, при отсутствии чрезвычайных обстоятельств, его использование в будущие века окажется нецелесообразным.
7. Следует сокращать всемирное потребление нефти и газа как топлива и путём международных картельных соглашений с такими странами, как члены ОПЕК, Кувейт, Ирак, Иран, Китай, Индия и другими увеличивать цену на нефть и газ на международном рынке. Иначе, при существующем положении, Россия уже в ближайшие десятилетия окажется без подготовленных к использованию запасов углеводородного химического сырья и будет вынуждена его импортировать, что резко ухудшит и без того неприятное её положение последних нескольких лет. Углеводородные вещества – не дешёвое топливо на десятки лет, а дорогое химическое сырьё на тысячелетия, и разбазаривать его недопустимо, о чём однозначно говорил ещё Менделеев.
8. "Каменные и бурые угли" – многовековой стратегический запас России не только топлива и химического сырья, но это и руда для извлечения редких металлов и радиоактивных элементов, в том числе для нужд ядерной энергетики.
9. "Химический неорганический" способ – выработка водорода, транспортировка его на большие расстояния (в комбинации с криогенными ЛЭП), использование как топлива, химического сырья или же выработка электроэнергии в реакции окисления в "топливных элементах" – один из перспективных на ближайшие несколько веков. Но объём его использования жёстко ограничен сверху экологическими условиями.
10. "Ядерный" (управляемое деление, будущий промышленный управляемый ядерный синтез) – самое важное направление в энергетике, учитывающее самые дальние (из обозримых) перспективы человечества и природы в целом. Энергия из ядерной формы  может быть преобразована в электрическую различными способами и устройствами, в том числе в комбинации с другими видами энергетики (например, разложение/синтез воды), в том числе в больших транспортных средствах. Исследования по УТС и другим способам ядерного синтеза, а также исследование перспективы как мегаскопических, так и субъядерных источников энергии следует развивать усилиями не только отдельных стран, но и всего человечества. Без  ядерного синтеза человечеству не обойтись при расширении "ноосферы Вернадского" вдаль от Земли и от Солнца, а в малых количествах – и на Земле : под водой, под землей , в специальных видах транспортных средств.
11. К достоинствам ядерной энергетики (в том числе – в перспективе – синтеза) следует отнести высокую автономность ядерных реакторов (в том числе синтеза) и значительные мировые запасы сырья. К объективным недостаткам – повышенную опасность как вторичного сырья (облучённого вещества), так и отходов производства в течение значительного времени, необходимость охраны от актов терроризма, недобросовестной конкуренции и неграмотного управления. Ещё одним из субъективных "недостатков" является "общественное мнение", стихийное или же злонамеренно либо по недомыслию организованное, об ядерной энергетике как об "исчадии ада", что очевидно нелепо.
12. Что касается ввоза и переработки радиоактивных отходов, то надо учитывать ряд общеизвестных обстоятельств. Во-первых, некоторые изотопы радиоактивных элементов используются как в энергетике, так и в военном деле. Во-вторых, Россия обладает опасно малыми по сравнению со странами NATO запасами тяжелоядерного сырья, и импорт ядерных отходов "теоретически" способен частично решить эту проблему. В-третьих, после подписания ряда международных соглашений Россия уже обязалась возвращать на свою территорию экспортированное ей и отработанное за рубежом ядерное топливо. В-четвёртых, с 1991 года государство по политическим причинам  практически не финансирует ни разработку ядерного оружия, ни разработку ядерных реакторов, ни иные проекты "ядерных" НИИ, а финансирует только переработку и захоронение радиоактивных отходов. В-пятых, по сообщениям СМИ, большая часть оружейного урана и плутония после переработки и "разбавления" до энергетических концентраций идёт почему-то на экспорт, прежде всего – в страны NATO, недорого, quod absurdum. В-шестых, вследствие причин с третьей по пятую и иных происходит значительная миграция кадров ядерной науки и промышленности за рубеж, дисквалификация, вымирание, убийства их. Таким образом, перед принятием или непринятием административных решений о строительстве очередной АЭС или о захоронении радиоактивных отходов следует как политическому руководству страны, законодательной власти, экономистам, так и специалистам в области ядерной физики, техники и оружия давать подробную и достоверную информацию обществу о целях своих проектов, предлагаемых способах их достижения и возможных вариантах событий и действий и их последствий.
13. Россия, лишённая ядерной энергетики, оружия или соответствующих специалистов, в скором времени окажется уничтоженной по ряду общепонятных причин.
14. Человечество с ближайших десятилетий и до дальнего будущего должно использовать в  основном  только естественные, существующие уже давно и  сейчас,  потоки  энергии различных видов. Причём желательно так, чтобы их никак существенно не изменять, хотя бы в среднем по территории использования, по времени. Этот критерий –  энергетическая "невозмущаемость" окружающей среды – автор считает основным.
15. В ближайшие десятилетия или даже века электрическая форма энергии останется по объёму и разнообразию основной в промышленных устройствах, возможно, даже потеснив тепловую по объёму производства. Для передачи на континентальные расстояния она, возможно, будет применяться в комбинации с разложением/синтезом воды, причём будет передаваться в криогенных ЛЭП со сжиженным водородом и кислородом.
16. Из всех рассмотренных способов наилучшим образом удовлетворяют этому критерию ТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ, ТЕРМОЭМИССИОННЫЙ, ТЕРМОИОННЫЙ , комбинированный ФОТОТЕРМОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ и ЭЛЕКТРОЁМКОСТНЫЙ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ способы получения электроэнергии в промышленных количествах, обладая удовлетворительными КПД и другими технико-экономическими характеристиками.
17. Недостаток их только один – нынешняя относительная дороговизна.
18. Физические достоинства их более существенны –  универсальность источников и стоков теплоты, достаточно высокий КПД, длительный срок службы, практическое отсутствие вредных отходов, автономность  и другие. Термоэлектрический способ особо отличается долговечностью устройств.
19. Утверждаю, что к концу 21-го века мировое влияние нации будет определяться, прежде всего, площадью эффективно освещаемой Солнцем территории и акватории соответствующей  страны и способностью безопасно для природы своей страны  использовать естественные потоки энергии (прежде всего света и тепла).
20. Промышленным предприятиям, например, Челябинской области, Урала, России, мира, известным автору, вполне по силам промышленный выпуск всех таких экологически чистых генераторов электроэнергии, в том числе всех необходимых для них  составляющих, в объёмах, способных потеснить и даже заменить традиционную энергетику.
21. Челябинская область (и Россия в целом) располагает опытными в области термоэлектрических явлений и устройств кадрами, имеется экспериментально-лабораторная и учебно-методическая база.
22. В Челябинской области (и в России в целом) есть организации, способные осуществить строительство и использование объектов даже необходимых для реализации представленного проекта больших масштабов.
23. По ряду рассмотренных причин, управлять всеми этапами осуществления проекта наиболее целесообразно и действенно может унитарное государственное предприятие, которое следует образовать специально для этой цели,  действующее в подчинении Челябинской области или даже Российской Федерации.
24. В качестве примера предложено эскизное ("по порядку величины") технико-экономическое обоснование сооружения в Челябинской области ряда термоэлектрических электростанций (ТермоЭлЭС) суммарной средней по времени электрической мощностью около 10 ГВт. Все цены и стоимости указаны с дисконтированием на 2000 год.
25. Описано устройство такой ТермоЭлЭС.
26. Показано, что конструкция ТермоЭлЭС должна содержать солнечные коллекторы в качестве нагревателя, воздушные теплообменники как в качестве нагревателя, так и в качестве охладителя, интенсификаторы теплообмена, радиаторы и испарители воды в качестве охладителя, низко- и средне-температурные тепловые трубы в качестве устройства для передачи энергии в тепловой форме между отдельными частями ТермоЭлТЭС, низко- и средне-температурные термоэлектрические генераторы, тепловые машины, в том числе электроёмкостные термомеханические, тепловые насосы, водяные теплоизолированные ёмкости, нагреваемые или охлаждаемые до большой разности температур  последовательно, используемые как "буфер" для временного длительного хранения уловленной теплоты (вернее сказать, "разности термодинамических потенциалов"), в том числе содержащие лёд, содержащие солёную воду, насосы для перекачки парогазообразного, жидкого и шугообразного теплоносителя, устройства преобразования электроэнергии в промышленную форму.
27. Показано, что среднегодовая–среднесуточная территориальная плотность эффективного полезного энергосъёма (то есть выработки электроэнергии) порядка 100 Вт/м2 , с принудительным обдувом до 200..300 Вт/м2.
28. Для обеспечения вышеуказанной средней мощности (10 ГВт) региональной электростанции  потребуется территория от 30 до 100 км2 .
29. Автор предлагает разместить участки теплообменников и солнечных коллекторов такой ТермоЭлЭС для снабжения г.Челябинска на территории г.Копейска, а именно, на площадях, ныне занимаемых полями обрушения шахтных выработок, ныне бесхозных или используемых для выпаса скота.
30. Для сооружения буферных (годовых) тепловых ёмкостей  на 400 ТДж при перепаде температур 10 К  потребуется выработка 10 млн. м3 сосудов и/или грунта. Она будет заполнена 10 млн.т. воды.
31. Разместить тепловые ёмкости можно, например, в отработанных угольных разрезах г.Копейска, в шахтных выработках г.Копейска, а также в естественных и искусственных неглубоких водоёмах, а также котлованах, снабжённых гидротеплоизоляционной крышей.
32. На сооружение ТермоЭлЭС будет израсходовано порядка 30 млн.т. металлических и неметаллических конструкционных материалов, и порядка 30 млн.т. гидротеплоизоляционного бетона. Стоимость строительства, включая цену земельного участка, оценена по порядку величины в 420 млрд. российских руб. (то есть около 20 млрд. "советских руб." или около 12 млрд. долл. США , сравнение проведено по покупательной способности).
33. Такой объём материалов и работ будет способствовать существенному и долгосрочному (десятки, сотни лет) подъёму промышленности и, не исключено, улучшению социальных условий в Челябинской области и соседних регионов России.
34. Срок строительства такой ТермоЭлЭС оценен в 30 лет, срок окупаемости с учётом временной стоимости денег и обслуживания кредита 51 год от начала строительства, срок службы 150 лет, из них 99 лет – получение чистой прибыли.
35. Таким образом, к стоимости участка и строительства следует добавить 90 млрд. руб. обслуживание кредита (проценты из расчёта 10% годовых дисконтированно) и 51 млрд. руб. налоги в течение времени  полного погашения кредита, итого за всё время погашения кредита (420 млрд.руб.) – выплат 561 млрд. руб.
36. Стоимость единицы установленной мощности ТермоЭлЭС около 50 руб/Вт , т. е. 1,5–2,0 долл.США/Вт, что чуть дороже ТЭС, но чуть дешевле ЯЭС.
37. Себестоимость выработанной на ТермоЭлЭС электроэнергии около 1 цента США за 1 квтч.
38. В Челябинской области цена электроэнергии оценена около 100 руб/ГДж. За время погашения кредита будет выработано и реализовано (без учёта неплатежей потребителей) на сумму порядка 1000 млрд. руб. Таким образом, получается норма прибыли порядка 100%  к моменту погашения кредита !  Или же, при другой политической ситуации, отпускную цену электроэнергии потребителям можно (при условии исправных платежей потребителей) безубыточно снизить до 50 руб/ГДж. Или же можно планировать 50% уровень риска.
39. Далее, в течение последующих 99  лет, будут получаться порядка 25 млрд. руб/год при существующих тарифах на электроэнергию. После вычета ежегодных налогов будет оставаться не менее 15 млрд. руб. чистой прибыли ежегодно.
40. Итак, норма чистой прибыли составит около 4% от капитальных затрат.
41. За 99 лет сумма чистой прибыли (дисконтированная на 2000-й год) составит около 1500 млрд. российских руб. (около 50 млрд. долл. США по оф. курсу).
42. Итак, технико-экономические оценки по порядку величины показали принципиальную осуществимость проекта.
43. Нет никакой необходимости производить сразу столь масштабный проект (10 ГВт). Удельные (на единицу мощности) технико-экономические показатели практически не изменятся и при уменьшении масштабов создания такой станции в 10 и даже 100 раз. Например, можно вводить мощности "по частям", по 100 МВт. Это приведёт даже к  увеличению нормы прибыли вследствие меньшей стоимости обслуживания кредита вследствие сокращения сроков возврата кредита. Но ещё меньшие мощности (порядка 10 МВт и менее) менее эффективны вследствие увеличения удельных затрат на единицу мощности. Таким образом, на создание первой очереди солнечно-воздушной ТЭС установленной мощностью 100 МВт потребуется менее 6 млрд. руб.
44. В последние годы в России не только выработка электроэнергии, но и обыкновенное отопление стало серьёзной проблемой. Одним из "побочных" следствий реализации  проекта, предложенного здесь, может оказаться и широкое внедрение устройств "динамического отопления" Клаузиуса, как газодинамических, так и термоэлектрических, что позволит при существующих природных условиях России многократно экономить расход топлива на обогрев жилых и производственных помещений. Срок службы тепловых насосов  составляет от десятков лет до нескольких веков. Широкое внедрение их экономически целесообразно.
45. Несомненно, что аналогичные по существу проекты осуществимы не только в Челябинской области, но и в других субъектах РФ, и в зарубежных странах.
46. Если государство (федерального, областного, местного уровня) не найдёт возможности поддержать такой проект, то придётся для его реализации организовывать акционерное общество, и автор может рассматривать и такие предложения. Но по ряду причин, хорошо известных специалистам по теории управления, вопреки известным изречениям ряда политических деятелей и принадлежащих им средств массовой информации, это менее эффективно и общественно менее целесообразно, чем реализация в форме унитарного государственного предприятия (общенародная собственность).

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ :

1. а) Легасов В. На пути к водороду. // Сборн. "Энергетика, год 1999". Серия "Техника". №10. М., "Знание". 1985. С.42–56.
б) Кириллин В.А. "Энергетика. Главные проблемы."  М., Знание, 1990. С.128.
2. а) Шапошник В.А. Мембранная электрохимия. // Соросовский образовательный журнал. 1999. №2. С.71–77.
б) Студенников. Центробежный электроводородный генератор.
Internet http://homes.line.ru/vrl/
3. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.2. Термодинамика и молекулярная физика. М., Наука. 1990. С.592.
4. а) Иоффе А.Ф. Полупроводниковые термоэлементы. М.–Л., Издательство АН СССР. 1960. С.188.
б) Садофф И.Б., Миллер Е. Термоэлектрические материалы и преобразователи.
Пер. с англ. М., Мир. 1964.
в) Охотин А.С., Ефремов А.А., Охотин В.С., Пушкарский А.С. Редактор Регель
А.Р.  Термоэлектрические генераторы. М., Атомиздат. 1971.
5. а) Научно-популярное издание в 20-ти томах "Страны и народы". Предс. гл. ред. Ю.В. Бромлей. Том : Земля и человечество. Глобальные проблемы. С.431.
б) Генезис каустобиолитических месторождений радиоактивных элементов. М.,
     1990.
6. Научно-популярное издание в 20-ти томах "Страны и народы". Предс. гл. ред. Ю.В. Бромлей. Том : Земля и человечество. Общий обзор. С.351.
7. Максимов Ю.И. Проблемы и перспективы развития мировой энергетики. М., Знание. 1982. Сер. "Науки о Земле".
8. Горшков А.В., Горшкова Е.А., Горшкова О.В. Школьные лабораторные работы для изучения термоэлектрических явлений Пельтье и Зеебека и их применений, демонстрации симметрии кинетических коэффициентов Онсагера, принципа ЛеШателье-Брауна, второго начала термодинамики, принципа сохранения энергии. Комплект из 6-ти устройств с описаниями и заданиями. Экспозиция на международной выставке "Научно-технический досуг - поколению XXI века" в ходе "Всемирного интеллектуального фестиваля", с 11 по 19 июля 1998 г., ВВЦ России, г.Москва.
9. а) Заявка на патент RU 93038845.
б) Заявка на патент RU 2033585 "Способ Погорелова трансформации тепла при
     выпаривании".
10. а) Кабанов С. , Бадзян Д., Горшков А.В., Долгих А., Кузнецов Н., Спицына Я. Измерение тепловых эффектов при почти изотермическом испарении жидкости. Доклад на Всероссийской открытой научной конференции учащихся "Юность науки". Секция физики. г.Обнинск. 22–27 марта 2000 г.
б) Кабанов С. , Горшков А.В., Долгих А., Кузнецов Н. "Псевдо-вечный двигатель" – испарительный квазиравновесный термоэлектрический генератор электроэнергии. Доклад на Всероссийской открытой научной конференции учащихся "Юность науки". Секция физики. г.Обнинск. 22–27 марта 2000 г.
в) Кабанов С., Горшков А.В., Бадзян Д., Долгих А., Кривонос А., Кузнецов Н., Михеев И., Панов Е., Спицына Я. "Снежный" генератор электроэнергии. Доклад на Всероссийской открытой научной конференции учащихся "Юность науки". Секция энергетики. г.Обнинск. 22–27 марта 2000 г.
г) Михеев И. Необычные термически низкопотенциальные термоэлектрические генераторы. Доклад на XXXVII Челябинской областной научно-практической конференции НОУ. 20.04.2000. ЧГПУ, г.Челябинск.
11. Кабанов С. Экспериментальное исследование квазиизотермического испарения жидкостей и "псевдо-вечный двигатель второго рода" – квазиравновесный испарительный термоэлектрический генератор. Доклад на XXXVII Челябинской областной научно-практической конференции НОУ. 20.04.2000. ЧГПУ, г.Челябинск.
12. Кабанов С. , Бадзян Д., Горшков А.В., Долгих А., Кузнецов Н., Спицына Я. Лабораторная работа и лекционная демонстрация квазиравновесного испарительного термоэлектрического генератора и измерение тепловых эффектов при почти изотермическом испарении жидкости. Доклад на научно-технической конференции ЮУрГУ. Секция физики. г.Челябинск. 2000 г.
13. а) Горшков А.В. , Бадзян Д. , Долгих А. , Кабанов С. , Кривонос А. , Панов Е. Термоэлектрические явления. В 2-х частях. Часть 1-я : "Описательно-теоретическая". С.55. Илл.38. Библиогр. 32 назв. Часть 2-я : "Лабораторно-экспериментальная". С.108. Илл.53. Табл.14. Библиогр. 32 назв.  Челябинск, физико-математический лицей № 31 , кафедра физики и естествознания. 2000 г.
б) Долгих А., Кабанов С., Панов Е., Горшков А.В., Бадзян Д., Кузнецов Н. 
Измерение температурной зависимости термоЭДС и коэффициента Пельтье в
паре полупроводников. Доклад на Всероссийской открытой научной
конференции учащихся "Юность науки". Секция физики. г.Обнинск. 22–27 марта
2000 г.
в) Долгих А.  Измерение температурной зависимости термоЭДС в нелинейном приближении Авенариуса–Тэта. Доклад на XXXVII Челябинской областной научно-практической конференции НОУ. 20.04.2000. ЧГПУ, г.Челябинск.
г) Горшков А.В. , Бадзян Д. , Долгих А. , Кабанов С. , Кривонос А. , Панов Е.  Лабораторная работа и лекционная демонстрация "измерение нелинейной температурной зависимости термоЭДС в приближении Авенариуса–Тэта и коэффициента Пельтье". Доклад на научно-технической конференции ЮУрГУ. Секция физики. г.Челябинск. 2000 г.
14. Колтун М.М. Чёрное и белое. М., Детская литература. 1978. С.206.
15. а) Хамакава Й. Фотоэнергетика. // В мире науки. 1987. №6. С.53–59. Пер. с англ.
б) Ванке В.А., Лесков Л.В., Лукьянов А.В. Космические энергосистемы. М.,
      Машиностроение. 1990. С.144.
16. Двухступенчатый солнечный элемент. // "Наука и жизнь". 1998. №5. С.49.
17. а) Иоффе А.Ф. Термоэлектрическое охлаждение. 1956.
б) Термоэлектрические воздухоохладители локального действия для грузовых
автомобилей и автобусов. Сборник НИИ автоприборов. М., 1976.
в) Термоэлектрические охладители. Сб. ред. А.Л. Вайнер. М., Радио и связь.
1983.
18. Космонавтика. Энциклопедия. Гл. ред. В.П. Глушко. М., "Советская энциклопедия". 1985.
19. Кузнецов Н. Гибридный фототермоэлектрический генератор. Доклад на XXXVII Челябинской областной научно-практической конференции НОУ. 20.04.2000. Секция прикладной физики. ЧГПУ, г.Челябинск.
20. Кривонос А., Горшков А.В., Спицына Я. Экспериментальное исследование температурной зависимости внутреннего фотоэффекта в полупроводнике. Доклад на Всероссийской открытой научной конференции учащихся "Юность науки". Секция физики. г.Обнинск. 22–27 марта 2000 г.
21. а) Кривонос А. Измерение температурной зависимости внутреннего фотоэффекта. Доклад на XXXVII Челябинской областной научно-практической конференции НОУ. 20.04.2000. Секция экспериментальной физики. ЧГПУ, г.Челябинск.
б) Зотов И. Солнечный чисто термоэлектрический генератор. Доклад на XXXVII Челябинской областной научно-практической конференции НОУ. 20.04.2000. Секция прикладной физики. ЧГПУ, г.Челябинск.
22. Бадзян Д., Горшков А.В., Долгих А., Зотов И., Кабанов С., Кривонос А., Кузнецов Н., Михеев И., Панов Е., Спицына С. Лаборатория чистой энергетики и физического приборостроения. // Сборник тезисов докладов VI учебно-методической конференции стран Содружества "Современный физический практикум". 14-16.09.2000. Самара.  М. , "Издательский дом МФО", типогр. ГУП Воентехиниздат. 2000. С.171-172.
23. Сообщения СМИ (центральное ТВ, радио, центральная и местная печать).
24. а) Демографический ежегодник России. Стат.сб. / Госкомстат РФ. М., 1998. С.335.
б) Сёмочкина Е.И. История российской эмиграции. ХХ век. Челябинск, изд.-во
ЮУрГУ. 1998.
25. Русанов В.Д., Фридман А.А. Физика химически активной плазмы. Отв. ред. В.А.Легасов. М., Наука. 1984.
26. Мучник Г. ЭХИ, ЭХГ и далее. "Новые методы преобразования энергии". 1984. №4. Серия "Техника". М., "Знание".
27. Физический энциклопедический словарь. Гл. ред. А.М. Прохоров. М., научное издательство "Большая российская энциклопедия". 1995. С.928.
28. Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.3. Электричество и магнетизм. М., Наука, 1996.
29. а) Сивухин Д.В. Общий курс физики. Т.5. Атомная и ядерная физика. Часть 1. М., Наука, 1986. С.416.
б) Термоэмиссионные преобразователи и низкотемпературная плазма. Сб. ред.
Мойжес Б.Я., Пикус Г.Е.   М., Наука, 1973.
30. Конторович и др. // Вестник РАН. Т.69. №9. 1999. С.771–784.
31. а) Сборник статистических материалов РФ. М., Финансовая статистика. 1995.
б) Демографический ежегодник России. Статистический сборник. М., 1997.
в) Уровень нашей жизни в 1913–1993 гг. Аналитический справочник. М. 1995.
г) Россия. 1999 г. Статистический справочник. М., Госкомстат РФ. 1999.
д) Российский статистический ежегодник. М., 1998.
е) Кудрявцев В.Н. Современные проблемы борьбы с преступностью в России. // 
     Вестник РАН. Т.69. №9. 1999. С.790–797.
32. Арбатов А.Г., Васильев А.А., Велихов Е.П. и др. Космическое оружие : дилемма безопасности. М., Мир. 1986. С.182.
33. а) Долгих А., Кабанов С., Горшков А.В., Бадзян Д., Кривонос А., Кузнецов Н., Михеев И., Панов Е., Спицына Я.  Демонстрация применимости второго начала термодинамики, закона Ле Шателье – Брауна, симметрии кинетических коэффициентов Онсагера на примере термоэлектрических явлений Зеебека, Пельтье и Томсона. Доклад на Всероссийской открытой научной конференции учащихся "Юность науки". Секция физики. г.Обнинск. 22–27 марта 2000 г.
б) Горшков А.В., Долгих А., Кабанов С., Бадзян Д., Кривонос А., Кузнецов Н., Михеев И., Панов Е., Спицына Я.  Лекционная демонстрация применимости второго начала термодинамики, закона Ле Шателье – Брауна, симметрии кинетических коэффициентов Онсагера на примере термоэлектрических явлений Зеебека, Пельтье и Томсона. Доклад на научно-технической конференции ЮУрГУ. Секция физики. г.Челябинск. 2000 г.
34. Долгих А. Демонстрация применимости принципа Ле Шателье – Брауна и симметрии кинетических коэффициентов Онсагера на примере термоэлектрических явлений Пельтье и Зеебека. Доклад на XXXVII Челябинской областной научно-практической конференции НОУ. 20.04.2000. Секция физики. ЧГПУ, г.Челябинск.
35. Горшков А.В. , Долгих А. , Кабанов С. , Панов Е. Физический спецпрактикум по термоэлектрическим явлениям. // Сборник тезисов докладов VI учебно-методической конференции стран Содружества "Современный физический практикум". 14-16.09.2000. Самара.  М. , "Издательский дом МФО", типогр. ГУП Воентехиниздат. 2000. С.175-176.
36. Помазанов И.Н., Тихомиров П.Л.    "Электронный тепловой насос ..." А.с. СССР № 137343.
37. а) Кононов А.Н. // Пленарный доклад на научно-технической конференции
     ЮУрГУ, г.Челябинск, 2000 г.
б) Кириллин В.А. Энергетика сегодня и завтра. М., Педагогика. 1983. С.128.
в) Энергетика сегодня и завтра. Сб. ред. А.Ф. Дьяков. М., Энергоатомиздат.
     1990. С.344.
г) Веников В.А., Журавлёв В.Г., Филиппова Т.А. Энергетика в современном
    мире. М., Знание. 1986. С.192.
д) Проценко А. Энергетика сегодня и завтра. Сер. "Эврика". М., Молодая
     гвардия. 1987.
е) Максимов Ю.И. Проблемы и перспективы развития мировой энергетики. М.,
    Знание. 1982. Сер. "Науки о Земле".
38. Болхайзер Р.Э. , Игер К.Э.  Будущее ТЭС на угольном топливе. // В мире науки. 1987. №11.
39. а) Дубковский В. , Денисова А.  Использование солнечных прудов в комбинированных энергоустановках. // "Экотехнологии и ресурсосбережение", №2, 2000. С.11–13.
б) Лицкевич В. Завтра нашего жилища. // Наука и жизнь. №6. С.13.
40. Николаев Г. Будет ли переворот в энергетике ? // Наука и жизнь. №9. 2000. С.2.
41. а) Похвала морскому ветру. // Наука и жизнь. №5. 2000. С.62.
б) Шкроб Ю. Дуют ветры вольные. // Изобретатель и рационализатор. 1997. №7.
     С.22.
42. Энергетика за рубежом. Приложение к журналу "Энергетик". Сигнальный выпуск 2000 г.
43. Космические аппараты. Под общей ред. проф. К.П. Феоктистова. М., Военное издательство. 1983. С.319.
44. а)Патент США 5384483.
б) // Изобретатель и рационализатор. 1997. №7. С.22.
45. Пуховой И.  Дома обогревает мороз. // Изобретатель и рационализатор. 1993. №7. С.8.
46. Чуркин Р. Тепловая синица спасёт Землю. // Изобретатель и рационализатор. 1996. №8. С.20.
47. Коноплёва Н. Изобретатель ледяного генератора. // Изобретатель и рационализатор. 1990. №6. С.8.
48. а) Соколов В. Ледяной двигатель. // Изобретатель и рационализатор. 1990. №3. С.12.
б) А.с. СССР  №961425.
49. а) Муслин Е. Выше цикла Карно. // Изобретатель и рационализатор. С.14.
б) А.с. СССР №166202.
50. а) Муслин Е. Батарейка даёт миллионы вольт. // Изобретатель и рационализатор. 1965. №4. С.5.
б) А.с. СССР №154625 ;  а.с. СССР 155873.
51. а) Шкроб Ю. Энергичный Дед Мороз. // Изобретатель и рационализатор. 1998. №12. С.14.
б) Патент РФ №2099594.
52. Горшков А.В.  Дохристианские истоки древнерусской философии и их влияние на современную философскую мысль. :  Курсовая работа по аспирантскому курсу философии. С.64.  10.05.1995. Долгопрудный, МФТИ.



30 ноября 2000 г. Дополнено 21 декабря 2000 г.
Подпись автора :   ........................  ГОРШКОВ Алексей Владимирович.

Copyright (C) Горшков А.В. , 2000 г. – текст,
Copyright (C) ФМЛ № 31 г.Челябинска, 2000 г. – оформление.