Дополнительные источники энергии ныне значительно превышают мускульную энергию во всех областях нашей жизни — от производства пищи до развлечений. Дополнительная энергия напоминает толпу безмолвных рабов, которые бесконечно и безропотно трудятся, чтобы накормить, одеть, перевезти и уберечь всех нас. При этом, конечно, используется энергия солнца или минеральных ресурсов, таких, как уголь, нефть, уран, а не мускульная сила настоящих рабов. Но машины, питаемые этой дополнительной энергией, настолько глубоко вошли в нашу жизнь что каждый из живущих на Земле имеет «энергетических рабов», работающих на него. Пугаясь повышении цен на нефть, газ, уголь, мы склонны забывать, CKOЛЬКО мало стоит энергия, которая заменяет тяжелый труд рабочего — мужчины или женщины в течение полного дня. Электричество, необходимое для того, чтоб стоваттная лампочка горела 10 часов, стоит 10 центов Это суммарная цена, в которую входят и стоимость передачи электричества по проводам, и стоимость со держания линий электропередач, и многое другие в дополнение к стоимости горючего. Если мы рассмотрим точно так же стоимость горючего, то картина будет еще более разительной. Если мы покупаем нефть по 40 долл. за баррель и не принимаем в расчет дополнительные затраты вроде выше перечисленных, то можно рассчитать, что эквивалент стоимости трудового дня одного рабочего упадет до 1,5 цента. Поэтому неудивительно, что даже в относительно бедных странах, таких, как, например, Индия суммарное количество дополнительной энергии, используемой каждым мужчиной, женщиной или ребенком, равно работе 15 невольников, которые трудятся по 8 часов в день. В Южной Америке каждый имеет приблизительно по 30 «энергетических рабов в Японии — по 100, в СССР — по 120, в Европе по 150, а в США и Канаде — по 300. Концепции «энергетических рабов» демонстрирует крайнюю зависимость мира от минеральных ресурсов. Если «невольники» взбунтуются (иными словами, если ресурсы будут исчерпаны), население Земли не сумеет поддержать свою жизнеспособность. Возвращение в мускульной силе принесет голод и эпидемии. Природа быстро сократит человеческую популяцию.
(more…)

Биологические источники энергии. Растительный материал можно сжигать как топливо или перерабатывать в спирт, метан и другие горючие химические продукты. Так как растения зависят от солнечного света, обеспечивающего фотосинтез, биомасса является еще одним выражением энергии Солнца. Оценки сухой массы растительного вещества, произрастающего на суше, заметно различаются, но в среднем составляют 2-1012 т. Годовой прирост, также выраженный в сухой массе вещества, оценивается примерно в 0,15-1012 т. Если весь годовой прирост сжечь в качестве топлива, то можно было бы получить в восемь или десять раз больше энергии, чем то количество, которое мы сейчас потребляем. Конечно, это невозможно сделать, поскольку мы остались бы практически без леса и пищи, а истощение почвы было бы катастрофическим. Искусственные посадки растений на топливо, несомненно, увеличили бы количество биомассы, которую можно было бы использовать как горючее. В ряде районов земного шара уже ведутся эксперименты по освоению этого очевидного источника энергии. Результаты более обнадеживающи для таких тропических регионов, как Бразилия, и менее для стран, где выращивается большая часть полезных культур. Но даже в умеренных широтах сельскохозяйственные и промышленные отходы могли бы быть использованы как горючее, если были бы введены в строй энергетические станции соответствующего типа.
(more…)

Энергия воды. Нет необходимости непосредственно собирать солнечную энергию. Из рис. 4-1 видно, что примерно 23 % солнечной радиации уходят на испарение воды, выпадающей затем в виде дождя и снега. В действительности Солнце действует как гигантская помпа, выкачивающая воду из моря и сбрасывающая ее на сушу, с которой она снова стекает в море. Таким образом, движение воды, вызываемое солнечной энергией, представляет собой возобновляемый ресурс
(more…)

Солнечная энергия обладает такими свойствами, которые в сочетании не встречаются ни у одного другого источника: она — возобновляема, экологически чистая, управляема, а по величине в тысячи раз превосходит всю ту энергию, которую мы используем сегодня и, возможно, будем использовать завтра. Конечно, мы уже используем солнечную энергию в различных целях: оранжереи, солярии в домах и прозрачные стены в темных интерьерах больших зданий служат тому примером. Естественно, что в будущем во все возрастающих размерах будут использоваться и эти пассивные формы применения солнечной энергии. (more…)

Энергия деления ядер. Ядерная энергия образуется в результате процесса, впервые расшифрованного Альбертом Эйнштейном, который в 1905 г. показал, что материя и энергия могут быть преобразованы друг в друга. Атомные ядра состоят из нейтронов и протонов,. Однако, если измерить массу атома, она всегда окажется чуть-чуть меньше суммы масс отдельных протонов и нейтронов. Гелий, например, имеет два протона и два нейтрона и должен был бы весить 4,04403 а. е. м. В действительности же он весит только 4,00260 а. е м. Недостающая масса превратилась в энергию, когда частицы соединились с образованием ядра.
(more…)

Энергия ядерного синтеза. Мы знаем, как использовать энергию распада, но пока не научились использовать энергию синтеза. Когда мы научимся этому, реакция синтеза откроет дорогу использованию невозобновляемых энергетических ресурсов, которые поистине астрономические.
(more…)

Геотермальная анергия. Тот, кто спускался в шахту, знает, что температура горных пород с глубиной увеличивается. Измерения, проведенные в глубоких скважинах, показали ее увеличение от 15 до 75 °С на километр. В ядре Земли температура, вероятно, превышает 5000 °С. Размер Земли столь велик, что внутри ее заключено громадное количество тепловой энергии.
(more…)

Приливы являются результатом гравитационного притяжения Луны и Солнца, причем, воздействие Луны значительно больше. Мы можем нарисовать два приливных вала: один из них обращен к Луне, а другой, уравновешивающий первый, находится на противоположной стороне Земли. Так как Земля вращается вокруг своей оси, валы двигаются и каждый день образуют две высокие и две низкие приливные волны. Сила приливов, следовательно, является выражением силы вращения планеты. Континенты, острова и мелководные участки действуют как барьеры на пути плавного прохода приливных валов, поэтому сила приливов здесь увеличивается.
(more…)

Поток земной энергии. Прежде чем оценить отдельные ряды ресурсов, рассмотрим общий бюджет энергии земной поверхности (рис 4-1) На поверхность Земли энергия поступает из трех источников Первый источник — это кинетическая энергии вращения Земли, определенная часть которой нам доступна благодаря тому, что океанские приливы являются постоянным тормозом, замедляющим вращение планеты К счастью, скорость замедления чрезвычайно мала — долгота дня увеличивается не более чем на тысячную долю секунды за столетие — но ее достаточно, чтобы 2,7 • 1012 Вт мощности рассеивалось приливами Приливы являются возобновляемым источником и для практических целей обладают, конечно, достаточной энергией, хотя по сравнению с другими источниками ресурсы их невелики
(more…)

Чем заменить горючие ископаемые, если когда-нибудь обнаружится истощение их запасов или если их использование приводит к нежелательным экологическим последствиям? Утверждение д-ра Рэя, приведенное выше, подчеркивает необходимость в далеко идущих ответах. Помимо горючих ископаемых, мы уже получаем энергию из таких источников, как гидроэлектростанции, атомные станции, дрова, солнце, приливы, ветры и тепло земных недр. (more…)