МОЖНО ЛИ ХРАНИТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВО?

Вы заметили, что в названии станций, на которых производят энергию, обязательно присутствует слово "электро"? То есть, что бы мы ни подавали "на вход", "на выходе" получается энергия в виде электричества.

С тех пор как было обнаружено, что в металлах может протекать электрический ток, а в проволочной рамке, вращающейся в магнитном поле, возникает напряжение, стало ясно, что получен прекрасный способ преобразования, передачи и распределения энергии.

Действительно, как передать на расстояние энергию падающей воды или выделенное при сгорании тепло? Конечно, можно на месте использовать вращение гидроколеса, приводящего в движение мельницу. Можно передать по трубам горячую воду, как это делают в городах для обогрева домов. Но не устанавливать же многокилометровый крутящийся вал! Да и вода остынет, если трубы будут слишком длинными.

А вот электрогенераторы, получающие энергию в принципе от всего, что способно создать вращение, производят электрический ток, который затем по проводам переносит энергию на сотни и тысячи километров. Им питаются и электрический транспорт, и лампы на улицах городов и в наших домах, и все приборы, которые достаточно включить в сеть. Без преувеличения можно сказать, что сегодня практически весь мир зависит от питания электроэнергией, как грудной ребенок — от соски.

А что делать, если в какое-то место энергия не подается по" проводам? Тогда нас выручат батарейки. Вот уж действительно палочка-выручалочка! В переносных радиоприемниках и магнитофонах, калькуляторах и слуховых аппаратах — в необозримом количестве современных приборов "сидят" эти маленькие источники электричества.

Кроме этих миниатюрных устройств существуют и довольно крупные аккумуляторы, знакомые вам, конечно, по автомобилям. Для них производят более 100 миллионов свинцовых аккумуляторов в год. А дизельные подводные лодки флотов всех стран оснащены подобными аккумуляторами массой до 180 тонн!

К сожалению, большая масса, а также вредные химические вещества, используемые в них, служат пока препятствием для создания транспорта на автономной электрической тяге.

Это задача, над которой бьются не одно десятилетие тысячи ученых, инженеров, изобретателей. Никак пока не удается сконструировать принципиально новый аккумулятор, который позволял бы долго двигаться в удалении от иных источников энергии, то есть без частой подзарядки.

Впрочем, похоже, ситуация с состоянием окружающей среды просто заставит нас сделать это изобретение. Ведь создали же батарейку, целиком состоящую из пластмассы! Она прекрасно работает и в жару, и в мороз, ее можно до ста раз разряжать и заряжать, она почти не токсична. Не во всем ее можно сравнить с уже известными батареями, но это обнадеживающий шаг!

НЕ ПОМОГУТ ЛИ ВЕТЕР И ВОЛНЫ?

Да, именно экология уже диктует, а в скором времени, видимо, полностью будет определять требования к любым источникам энергии. Немудрено, что люди вновь и вновь обращаются к тому, что давно и настойчиво предлагает сама природа. Ведь если запасы ископаемого топлива рано или поздно подойдут к концу, если, сжигая его, мы нарушаем тепловой баланс Земли, то не резонно ли воспользоваться более чистыми природными источниками энергии?

Энергию ветра люди применяли издревле. Знаете ли вы, что сто лет назад в России действовало около 250 тысяч ветряных мельниц? И они перемалывали в то время примерно половину урожая зерна. Безусловно, призывать сейчас к строительству таких мельниц нелепо, но так же неразумно пренебречь даровой и вездесущей энергией ветра.

Представьте, что на перемещение воздушных масс тратится до 2 процентов солнечной энергии, достигающей Земли. А это огромная величина. Небольшой ее части хватило бы для удовлетворения всех земных энергетических нужд.

В чем же загвоздка, почему бы не построить побольше ветроустановок и не пользоваться этой неисчерпаемой кладовой энергии? У ветра, увы, есть недостатки: он непостоянен, поэтому приходится на пару с ветродвигателем заводить резервную электростанцию. При больших скоростях установка работает эффективно, при малых — хуже. Надо было продумать, как изменять конструкцию лопастей, чтобы и при небольшом напоре ветра двигатель действовал с хорошей отдачей. Вращающийся пропеллер ветродвигателя к тому же создает вредную для человека вибрацию.

Тем не менее есть пустынные районы, где ветродвигатели устанавливают сотнями. Нашли способы, при которых вращение лопастей, напоминающих иногда сбивалку от миксера, оказывается максимально эффективным. Во время спада в потреблении энергии установка работает, накачивая воду в емкости, расположенные на большой высоте. Когда же потребление растет, падающая под напором вода возвращает затраты и вносит свою лепту в выработку энергии. Это, кстати, может быть использовано и при работе с другими источниками энергии, а называется такая система гидроаккумулирующей станцией.

Еще одна, тоже реализованная идея — приливные станции. Поднимающаяся кое-где на 10 и более метров океанская вода несет с собой практически неограниченный запас энергии. В узких береговых проходах, как это было сделано во Франции и на Кольском полуострове в России, ставят преграду, не дающую приливной волне бесполезно гулять. Проникая через отверстие в такой плотине, вода вращает турбины электростанций, причем как во время прилива, так и во время отлива. Есть проекты, как использовать энергию волн и с помощью гигантских колеблющихся на воде поплавков.

Другой вид электростанции, действующей в океане, основан на использовании разности температур поверхностного и глубинного слоев воды. Летучее вещество испаряется, получая тепло от нагретой солнцем воды, образуемый пар крутит турбину, соединенную с генератором тока. Потом, охлаждаясь придонной водой, пар конденсируется в жидкость и вновь поступает в испаритель.

Изобретательные решения! Но, обращаясь к так называемым альтернативным источникам энергии, человек сегодня взвешивает все. Важна не только их эффективность, но и безопасность для окружающей среды и человека.

ВОЗМОЖЕН ЛИ "ПЕРПЕТУУМ МОБИЛЕ"?

А можно ли изобрести такой источник иергии, такой двигатель, который действовал бы "вечно" и вовсе не имел никаких недостатков? Не загрязнял окружающую среду, не нарушал тепловой баланс планеты, вообще не производил бы ничего, кроме "чистой" энергии. Иными словами, представлял бы собой этакое идеальное устройство, избавляющее нас от всех энергетических проблем.

Сотни лет насчитывает история создания подобной установки и название у нее соответствующее — перпетуум мобиле, "вечный двигатель". Кто только не брался за его разработку! Среди энтузиастов были и великие ученые, и выдающиеся инженеры, и ловкие шарлатаны. Уж очень заманчива идея изобрести такой мотор. Иногда казалось, вот оно, решение, но потом выяснялось, что либо совершена какая-то ошибка в расчетах, либо демонстрируемое устройство имеет хитро скрытый обычный источник энергии.

Эта навязчивая идея, до конца не осуществленная никем, в конце концов так всем надоела, что еще более 200 лет назад Парижская академия наук раз и навсегда отказалась рассматривать любые проекты "вечных двигателей". А задолго до этого решения изучавший проблему их изготовления великий Леонардо да Винчи говорил: "О, исследователи вечного движения, сколько суетных планов создали вы при подобных исканиях. Станьте лучше алхимиками!"

Интересно, что творческое воображение писателей-фантастов, которое никогда не сдерживалось рамками реальности, словно бы обходило эту щекотливую тему. Какой только немыслимо сложной, хитроумной и безотказной техники нет на страницах их романов! Однако вечному движению, даровому способу получения энергии места там не нашлось.

Почему же этот двигатель невозможен? Только к середине прошлого века был ясно сформулирован закон сохранения энергии. Ее невозможно получить из ничего. Вспомните наш разговор в самом начале этой главы. Энергию можно лишь преобразовать из одного вида в другой, при этом никогда ее "преображение" не будет полным, неминуемы потери. Они происходят из-за трения друг о друга движущихся частей механизмов, из-за нагрева корпусов и деталей машин.

Поэтому главная задача всех, кто создает новые двигатели и источники энергии, заключена в том, чтобы эти потери сделать минимальными. И когда мы говорим, что коэффициент полезного действия какого-либо устройства, скажем, 60 процентов, то это значит, что остальные сорок "вылетели в трубу", иначе говоря, потеряны для нас.

Есть ли способы дальнейшего уменьшения этих потерь?

Вернуться в раздел: Энциклопедия Науки и техники

Обсудить эту статью на нашем форуме >>>

§ НАУЧНАЯ ЭНЦИКЛОПЕДИЯ. ПОЗНАНИЯ ПО ВСЕМ ОБЛАСТЯМ НАУКИ И ТЕХНИКИ

Ключевые слова этой страницы: научная, энциклопедия, познания, всем, областям, науки, техники.

Скачать zip-архив: Научная Энциклопедия. Познания по всем областям Науки и техники - zip. Скачать mp3: Научная Энциклопедия. Познания по всем областям Науки и техники - mp3.