Об универсальном энергоносителе




Скачать 147,12 Kb.
НазваниеОб универсальном энергоносителе
Дата публикации07.06.2013
Размер147,12 Kb.
ТипДокументы
www.pochit.ru > География > Документы

Об универсальном энергоносителе



Передо мной журнал «В мире науки» за январь 1990 г. В этом номере чуть ли не двадцатилетней давности американские специалисты обсуждают замечательные преимущества автомобиля, работающего на метаноле. У метанола в десять раз большая теплота испарения, что позволяет радикально упростить систему охлаждения двигателя и надеяться, что будет, наконец, создан автомобиль с воздушным охлаждением, не уступающий по своим достоинствам традиционному. У метанола очень высокое октановое число и большее количество газообразных продуктов горения, что позволяет без особого труда сконструировать двигатель на 30% более экономичный, чем лучший бензиновый. Вес такого двигателя составляет половину дизельного или две трети бензинового. Кроме того, выхлоп метанолового двигателя содержит гораздо меньше вредных веществ, а низкая испаряемость метанола делает автомобиль гораздо менее пожароопасным. Свойства метанола как моторного топлива ничем не отличаются от таковых этанола. Известный опыт Бразилии по использованию в качестве моторного топлива биоэтанола показывает, что обычный двигатель, переделанный под этанол, уже улучшает свои характеристики.

Поскольку получение метанола из природного газа не сложнее получения бензина из сырой нефти, а энергетическая цена газа ниже таковой нефти, то возникает вопрос, почему же более совершенные авто, работающие на метаноле, до сих пор не получили распространения. Основную причину авторы видят в том, что топливные компании не хотят производить метанол, пока не создана достаточно развитая сеть соответствующих автозаправочных станций, а эти стации не создаются, пока нет достаточно большого парка автомобилей работающих на новом топливе. В общем, понятно, это очень масштабный проект, требующий больших и долгосрочных инвестиций, а современные вкладчики любят получать прибыль сразу. В огромной по объему отрасли экономики, позволяющей существовать автомобильному транспорту, давно все улажено, монополизировано и застыло в своем совершенстве — надо все рушить и создавать заново. Это все равно, что перестроить железнодорожную колею на новый стандарт.

Однако основная причина, по которой до сих пор не осуществлен переход на новый вид моторного топлива, как легко понять, заключается в другом. Поскольку рыночные механизмы не работают, то необходима реформа, и правительство, убедившись в желательности такой реформы, вполне способно такую реформу осуществить, если бы оно думало только об автомобилистах. Сохранение же существующего положения вещей несет в себе важнейшее геополитическое содержание. Нефть Персидского залива — это тот аккумулятор энергии, без которого мировая экономика не могла бы существовать в современном ее виде. Америка затратила огромные средства для того, чтобы положить свою руку, в образе Пятого флота, на выключатель мировой экономики. Бесперебойная подача энергии обеспечивается тем, что крупнейшие месторождения нефти Залива расположены в странах с очень незначительным населением — таких как Кувейт, Объединенные Эмираты или Саудовская Аравия. Населению этих стран транснациональные компании, не считаясь с убытками (монополизм все вернет), позволяют, до поры до времени, жить в невиданной роскоши. Поскольку по отношению к Ираку и Ирану такая политика не применима, там применяются силовые методы. До тех пор пока Америка не откажется от своей власти над миром, она не отпустит на свободу завоеванную нефть Ирака и блокированную сейчас нефть Ирана. Если же основным энергоносителем станет метанол, то нефть потеряет свое геополитическое значение, и вопрос о мировом господстве повиснет в воздухе.

Экономическое значение метанола неизмеримо выше его функции моторного топлива. Можно сказать, что сама природа назначила его на всю обозримую эпоху технологической эволюции человечества быть тем, что можно назвать универсальным энергоносителем. Пояснить этот термин можно следующим образом. В нашем организме универсальным энергоносителем является глюкоза. Вся энергия, содержащаяся в пище и потенциально доступная нашему управлению, реакторами нашего организма может быть превращена в химическую энергию глюкозы. В растворенном виде глюкоза по трубопроводам кровеносной системы доставляется ко всем тканям и клеткам организма. В виде крахмала–гликогена глюкоза удобно запасается в печени, так что человеку не обязательно постоянно есть, чтобы поддерживать в крови необходимую концентрацию глюкозы — в случае нужды гликоген снова принимает форму глюкозы.

Кроме универсального энергоносителя в организме наличествует универсальный энергоприемник. Это химическое вещество называемое аденозинтрифосфорная кислота (АТР). Молекулы этого вещества обладают очень большим количеством легко высвобождаемой энергии. Это позволяет молекулам АТР быть универсальным поставщиком энергии для всех бесчисленных эндотермических химических реакций, происходящих в клетках организма с поглощением энергии. Однако АТР очень нестабильное вещество. Поскольку его нельзя ни хранить, ни перемещать на большие расстояния, он синтезируется из глюкозы прямо на месте потребления — в клетках тканей организма. Можно сказать, что клетки потому и малы, что АТР не может путешествовать.

Посмотрим теперь, насколько метанол, как универсальный энергоноситель, подходит организму, называемому человеческой цивилизацией. Метанол можно производить буквально из любого сырья, содержащего углерод. Масштабное производство метанола естественно организовать вблизи крупных месторождений природного газа, нефти и угля (в порядке удобства преобразования). Эти энергоносители могут быть любого качества. В частности, вполне годится сверхтяжелая нефть битумных песков — по запасам такой нефти Канада, например, обгоняет Ирак. Напомню также, что Россия обладает самыми большими в мире запасами торфа, который можно причислить к низкосортным углям. Производство метанола очень экологично, поскольку сера и другие вредные примеси в удобной для использования или захоронения форме относительно недорого отделяются в процессе синтеза.

Метанол очень удобен для транспортировки, как по трубопроводам, так и наливным наземным и морским транспортом. Поскольку вязкость метанола, если сравнивать его с нефтью, очень низка и слабо зависит от температуры, диаметр трубы метанолопровода может быть существенно меньше, чем таковой нефтепровода той же производительности, не говоря уже об исполинских трубах газопроводов. В принципе, даже магистральные метанолопроводы могут быть пластиковыми, т. е вечными. Если супертанкеры, перевозящие сжиженный газ представляют собой стомегатонные бомбы замедленного действия, то танкер, перевозящий метанол, безопаснее, с пожарной точки зрения, нефтеналивного. В случае супертанкерной катастрофы метанол, будучи хорошо растворимым в воде, быстро снижает свою концентрацию до приемлемого уровня — морская перевозка метанола не угрожает ни пляжам, ни устричным банкам.

Установки для получения метанола из метана могут быть настолько компактными, что их нетрудно сделать мобильными. Это позволяет пустить в дело газы, выделяющиеся при эксплуатации нефтяных месторождений, рудничные газы, горящие в факелах выделения нефтеперегонных заводов, и другие источники метанолового сырья. Кроме того, сырье, пригодное для превращения в метанол, можно получать из любой органики растительного происхождения. Здесь существуют два не конкурирующих между собой способа. Из влажной органики метан получают путем биохимического разложения целлюлозы в метантанках. Многие индийские крестьяне, например, получают таким образом бытовой газ из навоза. Другой способ — заключается в получении синтез–газа (смеси угарного газа и водорода), являющегося, по сути, исходным продуктом получения метанола, в газогенераторах, в которых происходит неполное сгорание органики. Таким образом можно перерабатывать все органическое, что горит. Старики помнят, что во время войны полуторки и трехтонки были оснащены такого рода генераторами и ездили на дровах. Российские ученые внесли большой вклад в технологии, запрашиваемые масштабным производством метанола, — так уж получилось, что здесь мы впереди планеты всей. В частности, у нас изобретены, но, как водится, не востребованы газогенераторы, использующие принцип сверхадиабатического горения. Такие генераторы газа могут работать на топливе влажностью до шестидесяти процентов. Это открывает возможность перерабатывать в метанол мусор городских свалок, и, тем самым, обнадежить человечество, которое уже, похоже, смирилось с тем, что ему предстоит погибнуть под грудами мусора.

Все эти обстоятельства являются причиной возникновения циклопических сооружений чуть ли не континентального масштаба, называемых энергосистемами. Колебания в суточном спросе на электроэнергию заставляет строить тысячекилометровые линии электропередачи, перегоняющие энергию из тех часовых поясов, где ночь, туда, где день. Для покрытия пиковых запросов энергии требуются гидроэлектростанции, уродующие экосистемы рек. Время от времени случающиеся аварии превращаются в катастрофы, затрагивающие целые регионы. Все это говорит об эволюционном тупике. И выход из этого тупика существует только один: переход к метанолу как единому энергоносителю.

Сказать, что современные электростанции — плохие трансформаторы можно только в том случае, если в наличии есть нечто лучшее. И действительно, такие трансформаторы уже существуют и готовы вступить в строй. Метанол тем отличается от углеводородного топлива, что он может быть использован в так называемых топливных элементах. Топливные элементы — это, в сущности, особая разновидность гальванических элементов, в которых расходуемый энергоноситель непрерывно пополняют — такие элементы разряжаются только тогда, когда прекращается подвод энергоносителя. Именно невозможность применения в топливных элементах углеводородного топлива препятствует их широкому распространению.

По сравнению с газотурбинными генераторами они обладают рядом замечательных достоинств. Коэффициент преобразования энергии у них в настоящее время достигает 60% и теоретически может быть еще выше — это их преимущество связано с тем, что топливные элементы не являются тепловыми машинами, и термодинамика не налагает на их коэффициент полезного действия каких–либо ограничений. Они совершенно бесшумны и практически не требуют эксплуатационных расходов. При своей работе они выделяют в атмосферу только водяной пар и углекислый газ. Максимальная мощность одного такого элемента зависит только от его массы — без потери эффективности они могут быть как миниатюрными, так и очень большими. Их выходная мощность легко регулируется от нуля до максимальной. То, насколько этот универсальный трансформатор может быть приближен к универсальному приемнику энергии, демонстрирует такой факт: сейчас на рынке появились работающие на метаноле топливные элементы, достаточно компактные для использования в переносных компьютерах.

Замене тепловых электростанций на топливоэлементные сейчас препятствует тот факт, что ожидаемая их установочная стоимость в полтора–два раза выше, чем у классических электростанций такой же мощности. Это связано с тем, что в топливных элементах используются катализаторы из благородных металлов. Однако обстоятельство это не имеет решающего значения. Модернизация — это не дело мировой рыночной системы. Она ориентирована на создание определенного сегмента внутреннего рынка и получение монопольного преимущества том случае, если другие экономики будут двигаться в том же направлении. При осуществлении государством модернизации такого размаха следует опираться на теорию трудовой стоимости, т. е. считать, сколько трудодней будет содержаться в новом продукте и сколько их высвобождается. Если переходный период потребует снижения оплаты труда, то народ, зная цель, пойдет на эти жертвы. Если все сходится, то можно приступать. В некотором геополитическом смысле даже неплохо, что для энергетики понадобятся благородные металлы, поскольку не где–нибудь, но в окрестностях нашего Норильска находится самое крупное в мире платино–палладиевое месторождение.

Будь на то народная воля и соответствующая государственная политика, то уже в недалеком будущем топливные элементы начали бы вытеснять двигатели внутреннего сгорания на всех видах транспорта кроме воздушного. Размещение топливных элементов в цехах промышленных предприятий, начало бы подрывать смысл существования энергосистем. Важнейшим событием в деле «метаноли­зации всей страны» было бы возникновение массового спроса на бытовые электростанции мощностью в 5–10 киловатт и размером не больше домашнего холодильника. Развитой рынок таких генераторов электроэнергии сделает ненужными уже не традиционные электростанции, но то, что называется теплоэлектроцентралями, которые представляют гибрид электростанций и городских котельных, обеспечивающих население теплом и горячей водой. Согласно данным академика А. Е. Шейндлина, классика современной энергетики, централизованные поставки тепла в нашей холодной стране являются бичом нашего энергоснабжения. «В стране 250 тыс. км теплотрубопроводов из них 80% требуют замены и не менее 15% находится в аварийном состоянии. На каждые 100 км тепловых сетей ежегодно регистрируется в среднем 70 повреждений, теплопотери достигают 30%, а утечки теплоносителя — более кубокилометра воды в год». Домашние же топливные генераторы позволят каждой семье иметь свою собственную теплоцентраль стопроцентной эффективности.

Становление метаноловой энергетики — эта та стартовая площадка, которая позволит нам совершить ослепительный рывок в очень многих направления научно–технического прогресса. В настоящее время, например, довольно далеко продвинута разработка конвертора для непрерывного производства первичной стали. Он представляет собой наполненный готовой сталью конвертор, в который вдуваются порошок железной руды, флюсовые и легирующие добавки, а также восстановитель, которым, естественно может быть метанол. Помимо всех прочих достоинств, в этом методе прельщает возможная, в силу отсутствия доменного процесса, мелкомасштабность производства стали, позволяющая теснее увязать ее производство с запросами потребителя. В настоящее время Интенсивно развивается органический синтез на основе простейших веществ, содержащих всего одну молекулу углерода. Соответствующие технологии призваны сделать основным органический синтез на основе природного газа и угля, вытеснив нефтехимию. Первичным продуктом здесь является опять же метанол.

Автор не является специалистом по конспирологии, однако заметны явления, которые подталкивают мысли в этом направлении. Создается впечатление, что Некто глушит все упоминания о связи метанола с энергетическими проблемами. Легко понять также, что есть могучие геополитические причины для существования этого «Некто». Приведу пример. В 80–е годы прошлого столетия был выдвинут замечательный, на мой взгляд, проект получения биометанола. Идея заключалась в том, чтобы использовать существующие или искусственно создаваемые мелководные лагуны для выращивания фитопланктона, которым можно было бы заправлять метантанки. Ожидаемая урожайность таких акваплантаций по данным исследователей могла бы достигать 100 тонн с гектара, что на порядок больше, соответствующей биомассы наземной растительности. Прогнозируемый фактор энергетической отдачи, т. е. отношение затраченной энергии к таковой, содержащейся в полученном метаноле, оказывается при этом примерно равным семи — отрицательными здесь являются, прежде всего, затраты на получение минеральных удобрений. Несомненным достоинством этого биопроцесса является то, что он не требует пресной воды, земельных угодий и, вообще, никак не конкурирует с традиционным сельским хозяйством. Прошло уже более двадцати лет, и этот проект оказался почти забытым. За это время шумиха вокруг парникового эффекта достигла стадии Киотского соглашения. Почему же молчат все экологи мира?

Не странно ли, что получение биоэтанола из сахарного тростника или дизельного топлива из растительного масла экономически выгодны, но нет ни одного экономически выгодного метода получения метанолового моторного топлива. Дело в том, что биоэтанол — это бразильский национальный проект. Рассматривая возможность его реализации, проектанты исходили не из стоимости сахара на мировых рынках. То же обстоятельство, что биоэтанол стали покупать и другие страны, — это всего лишь приятная неожиданность.

Суть «стратегической нестабильности XXI века» сейчас просматривается вполне отчетливо — это последний бой сходящей с пьедестала мировой истории Западной цивилизации, и могильщик ее вполне различим — это великий Китай. Ситуация здесь на новом масштабном уровне повторяет ту, что сложилась в середине XIX века. Китай в то время успешно экспортировал чай и шелк, но почти ничего не покупал из того, что могла предложить Ост–Индская компания. Исключение составляли разве что меха, столь любимые китайскими мандаринами: в результате были почти уничтожены запасы пушнины в США и Сибири. Возникший торговый дефицит казался неустранимым. Однако не ведающий стыда британский капитал нашел–таки выход — он посадил Китай «на иглу» и начал поставлять туда выращиваемый в Индии опиум по монопольным ценам. Когда же Китай восстал против такого геноцида, вспыхнули так называемые опиумные войны, а, по–сути, пиратские акции против мирного населения. «В этой войне, — писал К. Маркс, — английская солдатня совершала мерзости просто ради забавы… Насилование женщин, насаживание детей на штыки, сжигание целых деревень — факты, зарегистрированные не мандаринами, а самими же британскими офицерами,— все это совершалось тогда исключительно ради разнузданного озорства». Представляется, однако, что это было не просто «озорство» солдатни, но вполне осмысленный террор — что еще могло заставить беспомощного императора извиниться за утопленный опиум?

Сегодня история повторяется. Дефицит торговли «золотого миллиарда» и Китаем неудержимо растет. Китай не собирается, надо думать, бесцельно складировать долларовые бумажки — скоро он, пользуясь вольностями, декларированными Всемирной торговой организацией, начнет скупать акции западных компаний, и (о, ужас!) эксплуатировать расслабленные единицы, слагающие золотой миллиард. По законам экономики такая эксплуатация будет длиться до тех пор, пока китайский миллиард не сравняется с европейским в своей золотистости. Такое случилось, например с Японией. Но население Японии — это лишь одна десятая миллиарда, и без удовольствия, конечно, но Японии было–таки позволено войти в число стран с западным уровнем жизни. Дело усугубляется еще и тем, что тем же путем идет третий миллиард — остальные быстро развивающиеся страны Восточной и Юго–восточной Азии. Так уж получается при истинно свободной торговле, что желание жить за счет других ведет к взращиванию достойных конкурентов. Для выкачивания прибавочной стоимости требуется рынок монопольный. Силой же навязать свою волю Китаю свою волю пиратам теперь не удастся: баллистические ракеты DF–31 — это не надувные танки Хусейна.

Важнейшим товаром современной внешней торговли является нефть, и именно она, для того чтобы сдерживать Китай, должна монопольно находится в руках золотого миллиарда. Разумный, с западной точки зрения, выход здесь видится только один — взвинтить цены на углеводороды так, чтобы Китаю было возможно продавать только те товары, в цену которых энергия входит минимальным образом, а продавать им по монопольным ценам энергоемкую продукцию и предметы роскоши для китайской элиты. Однако для этого необходимо всячески длить углеводородную энергетическую эпоху, удерживая контроль над Персидским заливом. Нефть Ирака, например, которая могла бы пойти Китаю, сейчас заблокирована; не нужна она и Западу, поскольку избыток нефти вызвал бы падение на нее цен. На очереди независимая нефть Ирана. Головы «мужественных» пиратов заняты их обычными мыслями — как бы самим не пострадать, кого бы натравить.

Китай и США делят второе и третье место по запасам угля, уступая в этом отношении России раза в три. Если бы он принял план метанолизации своей страны, он мог бы, при желании, снабжать метанолом весь мир добрую сотню лет. Переполненный долларами Китай щедро расплатился бы с нами, если бы мы помогли ему в этом деле. При таком повороте дел остается только одно — положить конец свободной торговле, мечтаниям о чужом труде; каждой экономической империи, которые не замедлят возникнуть, предстоит развиваться, опираясь на свои ресурсы и свой внутренний рынок. Лидером же в духовном развитии человечества будет наша Эврикратическая империя.

Недостаток метановой энергетики, как и любой, другой опирающейся на ископаемое топливо, видят в том, что она выделяет в атмосферу парниковый углекислый газ. Особенно это относится к получению метанола из угля — поскольку он не содержит в себе водорода, получение из него нужного синтез–газа сопровождается дополнительным поступлением СО2 в атмосферу. Думается, что к этому следует относиться философски. Запугивание некомпетентного народа несуществующими ужасами — это обычная практика западных ученых: publicity is prosperity. То озонные дыры, то птичий вирус, то черные дыры суперколлайдера, способные поглотить вселенную. Климат на нашей планете подвержен вековым колебаниям, обусловленным астрономическими причинами и, после определенного потепления, он, говорят, начинает снова портиться. Запугиватели даже говорят, что мы на грани нового ледникового периода и скоро северо–восток Сибири начнет покрываться вечным льдом. В разговорах о возрастании содержания углекислого газа редко говорят о том, что мировой океан является колоссальным углекислотным резервуаром, и совершенно незначительное его потепление вызывает отдачу углекислого газа в атмосферу. Можно сказать, что океан осуществляет положительную обратную связь, усиливающую влияние на климат астрономических причин.

Кроме того, последствия возможного из–за парникового эффекта потепления бессовестно преувеличиваются. Во время средневекового климатического оптимума IX–XI вв. южная часть Гренландии, как говорит ее название, была покрыта травой. В конце Х в. Эти земли заселили норвежские викинги. Они успешно разводили свиней и разные виды рогатого скота. Известно, например, что гренландцы экспортировали бычьи шкуры, а ввозили лесоматериалы. Занимались колонизаторы и земледелием — они, в отличие, скажем, от эскимосов, не могли обходиться без пива, которое заменяло им хлеб. Из норвежских саг можно, например, узнать, что бывали такие голодные годы, что «даже в самых богатых домах не из чего было варить пиво». Некоторые ученые полагают, что в это время Ледовитый океан полностью освобождался ото льда. Потепление сказывается, прежде всего, в верхних широтах — в средневековой Европе оно прошло совершенно не замеченным. Таким образом, мы можем не спешить, и спокойно ждать хотя бы до тех пор, когда в Гренландии и на Новой Земле будут пастись овцы.
* * *
Скорее для полноты картины, чем как призыв к действию, попробую заглянуть в то туманное будущее, когда использование угля станет невозможным, то ли потому, что он кончится, то ли потому, что парниковый эффект замучает. Единственным реальным источником, который мог бы навсегда обеспечить человечество неограниченным количеством энергии, — это делящиеся материалы, производимые из природного урана и тория на реакторах–размножителях. Однако электроэнергия атомных станций не может служить универсальным энергоносителем. В этой связи говорят о будущем пришествии водородной энергетики, т. е. использовать энергию, получаемую в атомных реакторах, для электролитического разложения воды. Но и водород очень неудобен как энергоноситель: достаточно компактно его можно хранить только в жидком виде при очень низких температурах. Однако есть возможность, используя водород, получать метанол, не загрязняющий атмосферу углекислым газом. Используя выделяемое реактором тепло можно получать метанол согласно процессу

CaCO3 + 3H2 = CH3OH + Ca(OH)2,

превращающему известняк и водород в известь и метанол. Получаемая в этом процессе известь будет поглощать из атмосферы весь углекислый газ, выделяющийся при сжигании метанола.



Похожие:

Об универсальном энергоносителе iconРабочая программа по литературе предназначена для использования в...
...
Об универсальном энергоносителе iconУрок по теме: «Размножение и развитие организмов»
Развить понятие о митозе как об универсальном способе, сохраняющем постоянство числа хромосом в клетке
Об универсальном энергоносителе iconВозраст: 9-10 лет
А в конце – праздничный яркий бразильский карнавал. И, конечно, вас ждет общение на универсальном языке всех жителей нашей планеты...
Об универсальном энергоносителе iconКнига основана на идеях методики, которая получила название Разумный...
В своей книге А. Свияш объясняет, откуда берутся болезни, рассказывает об универсальном алгоритме излечения, дает рекомендации по...
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2019
контакты
www.pochit.ru
Главная страница