Den 8. oktober 1975, på en videnskabelig session dedikeret til 250-årsdagen for USSR Academy of Sciences, lavede akademikeren Pyotr Leonidovich Kapitsa, der blev tildelt Nobelprisen i fysik tre år senere, en konceptrapport, hvor han baseret på basale fysiske principper i det væsentlige begravede alle typer "Alternativ energi" med undtagelse af kontrolleret termonuklear fusion.
For at sammenfatte akademiker Kapitsas overvejelser koges de ned til følgende:
Hovedargumentet, som Kapitsa brugte i sin rapport om mulighederne for alternativ energi, var på ingen måde en økonomisk tilgang, men fysiske overvejelser. Hans hovedindvendelse mod den uhæmmede fascination med det moderigtige allerede for fyrre år siden var begreberne "fri og miljøvenlig alternativ energi" en åbenbar begrænsning, der ikke er tilladt den dag i dag: ingen af de alternative energikilder, hverken solpaneler, vindmølleparker de samme brintbrændselsceller har ikke nået de energi- og effekttætheder, der leveres af sådanne fossile brændstoffer som kul, olie og gas eller atomkraft.
Desværre er denne form for begrænsning ikke politisk, men præcis fysisk - uanset det statssystem eller ideologi, der er valgt i landet, skal enhver økonomi i en eller anden grad være baseret på de fysiske love i verdenen omkring os. Forskernes eller ingeniørernes indsats kan bringe os tæt nok på den teoretiske fysiske grænse for denne eller den anden teknologi, men desværre er den absolut ubrugelig i forsøget på at springe over denne form for begrænser.
Så for eksempel er den begrænsende konstant for solenergi den såkaldte "solkonstant", som er 1367 W pr. Kvadratmeter i kredsløb om vores jord. Desværre er denne "orbitale kilowatt" fuldstændig utilgængelig for os, der lever på jordens overflade. Mængden af solenergi, der når jordens overflade, påvirkes af mange faktorer: vejret, den generelle gennemsigtighed i atmosfæren, skyer og tåge, solens højde over horisonten.
Men det vigtigste er, at vores planet roterer rundt om sin akse, som straks reducerer solkonstantens tilgængelige energi med næsten halvdelen: om natten er solen under horisonten. Som et resultat skal vi, jordens indbyggere, være tilfredse med maksimalt en tiendedel af den orbitale solkonstant.
Uanset hvilken energikilde der tages i betragtning, kan den karakteriseres ved to parametre: energitæthed - det vil sige dens mængde pr. Volumenhedsenhed - og hastigheden på dens transmission (udbredelse). Produktet af disse mængder er den maksimale effekt, der kan opnås fra en enhedsoverflade ved hjælp af denne type energi.
Salgsfremmende video:
Lad os sige solenergi. Dens densitet er ubetydelig. Men det spreder sig med stor hastighed - lysets hastighed. Som et resultat er strømmen af solenergi, der kommer til Jorden og giver liv til alt, overhovedet ikke lille - mere end en kilowatt pr. Kvadratmeter. Ak, denne strømning er tilstrækkelig for livet på planeten, men som den vigtigste energikilde for menneskeheden er ekstremt ineffektiv. Som P. Kapitsa bemærkede, ved havoverfladen, under hensyntagen til tab i atmosfæren, kan en person faktisk bruge en strøm på 100-200 watt pr. Kvadratmeter. Selv i dag er effektiviteten af enheder, der omdanner solenergi til elektricitet 15%. For kun at dække husstandens behov i en moderne husstand er der behov for en konverter med et areal på mindst 40-50 kvadratmeter. Og for at erstatte fossile brændstofkilder med solenergi,det er nødvendigt at bygge en kontinuerlig strimmel med solbatterier, der er 50-60 kilometer brede langs hele landdelen af ækvator. Det er helt indlysende, at et sådant projekt i overskuelig fremtid ikke kan gennemføres hverken af tekniske, økonomiske eller politiske årsager.
Det modsatte eksempel er brændselsceller, hvor der er en direkte omdannelse af den kemiske energi af hydrogenoxidation til elektricitet.
Petr Kapitsa skrev:”I praksis er energifluxdensiteten meget lav, og kun 200 watt kan fjernes fra en kvadratmeter elektrode. For 100 megawatt strøm når elektrodernes arbejdsområde en kvadratkilometer, og der er ikke noget håb om, at kapitalomkostningerne ved at opbygge et sådant kraftværk vil være berettiget med den energi, det genererer. Dette betyder, at brændselsceller kun kan bruges, hvor høj effekt ikke er nødvendig. Men de er ubrugelige til makroenergi."
Her er energitætheden høj, og effektiviteten af en sådan konvertering er også høj og når 70 procent eller mere. Men overførselshastigheden er ekstremt lav, begrænset af den meget lave diffusionshastighed for ioner i elektrolytter. Som et resultat er energiflugtdensiteten omtrent den samme som for solenergi. Petr Kapitsa skrev:”I praksis er energifluxdensiteten meget lav, og kun 200 watt kan fjernes fra en kvadratmeter elektrode. For 100 megawatt strøm når elektrodernes arbejdsområde en kvadratkilometer, og der er ikke noget håb om, at kapitalomkostningerne ved at opbygge et sådant kraftværk vil være berettiget med den energi, det genererer.” Dette betyder, at brændselsceller kun kan bruges, hvor høj effekt ikke er nødvendig. Men de er ubrugelige til makroenergi.
Kapitsa hævdede således, at konsekvent evaluering af vindenergi, geotermisk energi, bølgeenergi, vandkraft, at alle disse, efter en amatørs opfattelse, er ret lovende, kilder vil aldrig være i stand til alvorligt at konkurrere med fossile brændstoffer: tætheden af vindenergi og havbølgenes energi er lav; lav termisk ledningsevne af klipper begrænser geotermiske stationer til en beskeden skala; alle er gode med vandkraft, men for at den skal være effektiv, er der behov for enten bjergfloder - når vandstanden kan hæves til en stor højde og derved give en høj tæthed af vandets tyngdekraftenergi - men der er få af dem, eller det er nødvendigt at give enorme områder af reservoirer og ødelægge frugtbar jord.
Fredeligt atom har ikke travlt
I sin rapport berørte Pyotr Leonidovich Kapitsa især atomkraft og bemærkede tre hovedproblemer på vejen for dens dannelse som den vigtigste energikilde for menneskeheden: problemet med bortskaffelse af radioaktivt affald, den kritiske fare for katastrofer ved atomkraftværker og problemet med den ukontrollerede spredning af plutonium og nukleare teknologier. Ti år senere, i Tjernobyl, var verden i stand til at sikre, at forsikringsselskaber og akademiker Kapitsa var mere end korrekte i vurderingen af faren for atomkraft. Så langt er der ikke tale om at overføre verdensenergi til nukleart brændsel, selvom man kan forvente en stigning i dets andel i industriel elproduktion.
Pyotr Kapitsa satte sit største håb på termonuklear energi. På trods af den enorme indsats fra forskere fra forskellige lande er problemet med kontrolleret termonuklear fusion imidlertid ikke kun blevet løst, men med tiden er forståelsen af problemets kompleksitet snarere kun vokset.
I november 2006 blev Rusland, EU, Kina, Indien, Japan, Sydkorea og USA enige om at påbegynde opførelsen af en eksperimentel termonuklear reaktor ITER, baseret på princippet om magnetisk indeslutning af højtemperaturplasma, som skulle give 500 megawatt termisk effekt i 400 sekunder. For at vurdere udviklingshastigheden kan jeg sige det i 1977-1978. forfatteren deltog i analysen af muligheden for at”fodre” ITER ved at affyre en fast brintablet i plasmaet. Ideen om laserfusion, baseret på hurtig kompression af et brintmål ved hjælp af laserstråling, er heller ikke i den bedste tilstand.
Meget dyr science fiction …
Men hvad med brintenergi og det berygtede biobrændstof, som fremmes mest aktivt i dag? Hvorfor har Kapitsa slet ikke været opmærksom på dem? Når alt kommer til alt har menneskeheden brugt biobrændstof i form af brænde i århundreder, og i dag virker brintenergi så lovende, at der næsten hver dag er rapporter om, at de største bilfirmaer demonstrerer konceptbiler på brintbrændstof! Var akademikeren virkelig så kortsynet? Ak … Intet brint eller endda bioenergi i ordets bogstavelige betydning kan eksistere.
Med hensyn til brintenergi, da der ikke er naturlige aflejringer af brint på Jorden, forsøger dets tilhængere at opfinde en maskine til evig bevægelse i planetarisk skala, ikke mere og ikke mindre. Der er to måder at få hydrogen på i industriel skala: enten ved elektrolyse for at nedbryde vand til brint og ilt, men dette kræver energi, naturligvis bedre end det, der derefter frigives, når brint brændes og omdannes tilbage til vand, eller … fra naturgas ved hjælp af katalysatorer og igen energiforbrug - som skal opnås … igen ved at brænde naturlige fossile brændstoffer! Sandt nok, i sidstnævnte tilfælde er det stadig ikke en "evig bevægelsesmaskine": der genereres stadig yderligere energi under forbrændingen af brint opnået på denne måde. Men det vil være meget mindre end hvad der ville opnås ved direkte forbrænding af naturgas,omgå dets omdannelse til brint. Dette betyder, at "elektrolytisk brint" slet ikke er et brændstof, det er bare en "akkumulator" af energi opnået fra en anden kilde … som bare ikke eksisterer. Anvendelsen af hydrogen opnået fra naturgas vil muligvis reducere emissionerne af kuldioxid til atmosfæren noget, da disse emissioner kun vil være forbundet med den energiproduktion, der kræves for at opnå brint. Men på den anden side, som et resultat af processen, vil det samlede forbrug af ikke-vedvarende fossile brændstoffer kun vokse!da disse emissioner kun vil være forbundet med den energiproduktion, der kræves for at producere brint. Men på den anden side, som et resultat af processen, vil det samlede forbrug af ikke-vedvarende fossile brændstoffer kun vokse!da disse emissioner kun vil være forbundet med den produktion af energi, der kræves for at producere brint. Men på den anden side, som et resultat af processen, vil det samlede forbrug af ikke-vedvarende fossile brændstoffer kun vokse!
Situationen med "bioenergi" er ikke bedre. I dette tilfælde taler vi enten om at genanimere den gamle idé om at bruge vegetabilsk og animalsk fedt til at drive forbrændingsmotorer (Diesels første "diesel" kørte på jordnøddeolie) eller om at bruge ethylalkohol opnået ved gæring af naturlige - korn, majs, ris, sukkerrør etc. - eller udsat for hydrolyse (dvs. nedbrydning af fiber i sukker) - landbrugsprodukter.
Med hensyn til produktion af olier er dette en ekstremt lav effektivitetsproduktion i henhold til "Kapitsa-kriterierne". For eksempel er udbyttet af jordnødder i bedste fald 50 c / ha. Selv med tre høst om året vil udbyttet af nødder næppe overstige 2 kg pr. År pr. Kvadratmeter. Fra dette antal nødder opnås i bedste fald 1 kg olie: energiproduktionen er lidt mere end 1 watt pr. Kvadratmeter - det vil sige to størrelsesordener mindre end den tilgængelige solenergi fra den samme kvadratmeter. Samtidig tog vi ikke højde for det faktum, at opnåelse af sådanne afgrøder kræver intensiv brug af energiintensive gødninger, energiforbrug til jordbearbejdning og vanding. For at dække nutidens behov for menneskeheden ville det være nødvendigt helt at så et par verdener med jordnødder. Udførelse af en lignende beregning for "alkohol" energi er det let at sikreat dens effektivitet er endnu lavere end "diesel" agro-cyklussen.
… Men meget gavnligt for økonomien i "sæbeboblen".
Vi er vores, vi vil bygge en ny verden
Resultatet af begrænsningerne af solenergi var viden, der var godt tilgængelig tilbage i 1975: Faktisk kan der fra en meter af jordens overflade ikke indsamles mere end 100-200 watt af den gennemsnitlige daglige solenergi. Med andre ord, for at tilfredsstille selv menneskets nuværende behov ville det område af solkraftværker, der er placeret på jordens overflade, være enormt.
Derudover ville en stribe af jordoverfladen langs jordens ækvator - eller i tropiske ørkenområder, mens de fleste forbrugere af solenergi er placeret i den tempererede zone på den nordlige halvkugle - være bedst egnet til at placere solpaneler. Som et resultat viser de abstrakte "firkanter" af solpaneler i Sahara, som er så glad for at tegne af apologeterne om ubegrænset solenergi, intet andet end en virtuel antagelse.
Men dette stoppede på ingen måde dem, der ikke havde mestret skolefysik-kurset. Projekter til soludvikling af Sahara er opstået og dukker op med misundelsesværdig regelmæssighed.
For eksempel forsøgte det europæiske firma Desertec, der blev grundlagt i 2003, at gennemføre et megaprojekt til opførelse af solkraftværker i Tunesien, Libyen og Egypten for at levere solenergi til Vesteuropa på trods af deltagelse i projektet fra så store virksomheder og banker som Siemens, Bosch, ABB og Deutche Bank gik stille år konkurs ti år senere, i 2013. Det viste sig, at omkostningerne ved opførelse og vedligeholdelse af kraftværker i Sahara og omkostningerne ved at transportere elektricitet i tusinder af kilometer, selv med en "gratis" solkonstant i Sahara, ikke mørknet af skyer eller tåger, simpelthen var uoverkommelige.
Situationen er ikke mere rosenrød med solenergiindustrien i selve Vesteuropa, hvor forskellige lande og fonde for andet årti i træk har afsat billioner af dollars til udvikling af solenergi og vindenergi. På trods af den "gyldne regn", der rigeligt strømmede over sektoren for vedvarende energikilder (RES) og om den politiske all-round støtte til vedvarende energi (selv på grund af den tvungne lukning af atomkraftværker og kulfyrede termiske kraftværker), var den "mellemliggende finish" for RES fra 2016 på ingen måde så imponerende.
Så i 2015 havde Tyskland og Danmark, der installerede det maksimale antal vindmøller og solpaneler, også de højeste elpriser - 29,5 eurocents og 30,4 eurocents pr. KWh. På samme tid kunne Bulgarien og Ungarn, "bagud" med hensyn til installation af vedvarende energikilder, hvor kraftige atomkraftværker blev bygget i Sovjetiden, prale af helt forskellige elpriser - henholdsvis 9,6 og 11,5 euro pr. KWh.
I dag taler vi om det faktum, at det ambitiøse program "2020" om vedvarende energi, som blev vedtaget af Den Europæiske Union, og ifølge hvilket inden 2020 20% af elektriciteten i EU skulle produceres fra vedvarende kilder, blev lagt på skuldrene af europæiske skatteydere, der blev underskrevet for at betale en specielt oppustet takst til elektricitet. Det er tilstrækkeligt at sige, at når det gælder russiske realiteter, betaler tyskere og danskere 20–21 rubler for hver forbrugte kilowatt-time).
Derfor viser det sig, at de nuværende succeser med vedvarende energikilder ikke er forbundet med den økonomiske realitet i deres rentabilitet og ikke engang med imponerende fremskridt med at forbedre effektiviteten eller reducere deres produktions- og vedligeholdelsesomkostninger, men først og fremmest med EU-landenes protektionistiske politik i forhold til vedvarende energikilder og eliminering af enhver konkurrence. fra den termiske eller atomkraftindustris side, der er underlagt yderligere skattepres (gebyrer for kuldioxidemissioner) eller endda et direkte forbud (som kernekraft i Tyskland).
Amerikanske forskere kender ikke disse tal og udsigter? Selvfølgelig gør de det. Richard Heinberg, i sin sensationelle bog PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (den mest nøjagtige oversættelse af betydningen -”Verdens ende: Muligheder og handlinger i post-carbon-verdenen”) gentager Kapitsas analyse på den mest detaljerede måde og viser, at der ikke er nogen bioenergi verden vil ikke redde.
Så hvad sker der? Og her er hvad: kun en meget naiv person mener, at økonomien i dag, som for 150 år siden, fungerer efter det marxistiske princip: "penge - råvare - penge." Den nye formel med penge-penge er kortere og mere effektiv. Det besværlige led i form af produktion af ægte varer, som har reel brugbarhed for mennesker i ordets sædvanlige forstand, fjernes hurtigt fra den "store økonomi". Forholdet mellem pris og nytte i materiel forstand - nytten af en ting som mad, tøj, boliger, transportmidler eller service som et middel til at tilfredsstille noget reelt behov - er ved at forsvinde i glemsel, ligesom forholdet mellem møntens pålydende værdi og dens masse er forsvundet. det ædle metal indeholdt i det. På samme måde renses "tingene" i den nye tidsalder for al nytte. Den eneste forbrugende evne til disse "ting"deres eneste "anvendelighed", der bevarer betydning i den moderne tids økonomi, er deres evne til at blive solgt, og inflationen af "bobler" bliver den vigtigste "produktion", der bringer fortjeneste. Den universelle tro på evnen til at sælge luft i form af aktier, optioner, futures og talrige andre "finansielle instrumenter" bliver den vigtigste drivkraft i økonomien og den største kilde til kapital for præsterne i denne tro.
Efter successivt sprængende bobler af "dot-com" og fast ejendom og "nanoteknologi", der tegner fantastiske udsigter, fortsætter de fleste med at trække dem uden mærkbar materialisering, og det ser ud til, at amerikanske finansiører seriøst vendte sig om alternative energikilder. Når man investerer penge i "grønne projekter" og betaler for videnskabelig reklame, kan de godt stole på det faktum, at adskillige Pinocchio perfekt befrugter det økonomiske felt af mirakler med deres guld.
