Занимательно об энергетике
Шрифт:
Электроника сверхвысоких частот находит сейчас применение во многих областях: в измерительной технике (осциллографы, усилители, фотоэлементы), кибернетике (автоматы, счетно-решающие устройства, стабилизаторы), в связи (радио, телевидение, радиолокация) и так далее. Но мы-то говорим о другом — о том, что можно было бы условно назвать «энергетической электроникой», или «электроникой больших мощностей».
У нас в СССР это новое направление в последние десятилетия вместе со своими сотрудниками успешно развивает академик П. Капица. Он первый (работа была начата еще в трудные послевоенные годы: 1946— 1952)
«Я хочу напомнить, — прозорливо писал П. Капица еще в 1962 году, когда о СКЭС еще и не думали, — что электротехника, прежде чем прийти на службу энергетике, в прошлом веке занималась широко только вопросами электросвязи (телеграф, сигнализация и прочее). Вполне вероятно, что история повторяется: теперь электроника используется главным образом для целей радиосвязи, но ее будущее лежит в решении крупнейших проблем энергетики».
П. Капица указал и основное преимущество СВЧ-энергетики: возможность сосредоточения большой электромагнитной энергии в малых объемах и исключительную гибкость, с которой происходит трансформация СВЧ-энергии в другие виды.
Уже сейчас на Земле, видимо, можно было бы перекачивать электричество по волноводам — трубам, проложенным под землей, подобно нефте- и газопроводам. Конечно, не все технические проблемы решены. Но главное препятствие не в этом.
Трудность та, что приходится конкурировать с уже созданной мощной электротехнической промышленностью. С этим колоссом, который, хотя решает аналогичные задачи и не столь совершенно и экономически менее рентабельно, прочно стоит на ногах, буквально врос в земной шар и не собирается уступать свои позиции.
Это соображение и перевешивает все плюсы электроники больших мощностей: высокие уровни мощности, отсутствие изоляторов, мачт и опор, малые потери, возможность расположения волноводов под землей с целью сохранения лесных и земельных угодий.
Пока, видно, на Земле конкуренция невозможна, но ведь есть еще и космос! Где традиционные способы передачи электроэнергии малопригодны либо и вовсе неприемлемы.
Передача энергии из космоса мыслится таким образом.
Прежде всего полученный на гелиостанции в фотоэлементах постоянный ток должен быть преобразован в электромагнитное излучение с длиной волны 10 сантиметров. В космосе также должно оборудовать передающую СВЧ-антенну километровых размеров.
Это в космосе. А на Земле потоки энергии примет ректенна (гибрид английских слов «rectifier» и «antenna» — выпрямитель и антенна). Они предназначены для одновременного приема СВЧ-колебаний и выпрямления их в постоянный ток.
Полученная так энергия (ректенна мощностью в 10 миллионов киловатт займет на Земле площадку диаметром в 7,4 километра), как полагают, будет частично использована для производства горючего (разложение воды электролизом на водород и кислород), алюминия и на потребу других энергоемких промышленных комплексов, частично же будет потреблена как электроэнергия.
Техническая сторона дела развивается успешно. Но тут, увы, есть еще и другая сторона — экологическая! Мощные пучки СВЧ-излучения (порядка 200 ватт на квадратный метр) не могут не сказаться на состоянии пронизываемых
И не только это. А птицы? Что станется с ними, если Земля будет окружена поясом космических электростанций?
А самолеты и вертолеты? Точнее, их бортовая электронная аппаратура? Они могут выйти из строя. И зоны, пронизанные пучками СВЧ-излучений, превратятся в рукотворные бермудские треугольники! По-видимому, их придется окружить радиобакенами: они оповестят самолеты об опасности, направят в спасительный фарватер.
А человек? Воздействие СВЧ-излучений на центральную нервную систему? Эти вопросы еще плохо изучены, соответственно отсутствуют и мировые стандарты предельно допустимых доз.
Район приемной антенны займет территорию в 250 квадратных километров. Не вымрет ли здесь все живое? Правда, напрашивается простой выход: поднять решетку ректенны над Землей. Она почти полностью поглотит СВЧ-излучение, но пропустит до 80 процентов солнечного света и не задержит осадков. И вроде бы здесь можно будет разместить сельскохозяйственные угодья — пашни, пастбища, сады.
Конечно, СКЭС — это пока еще уравнения со многими неизвестными. Но будут ли они реализованы или нет, все равно земной энергетике не избежать, видимо, использования электроники больших мощностей (вспомним прогноз Капицы). Дело в том, что определенный смысл в будущем может иметь концентрация энергетических комплексов (ядерная энергетика, солнечная и т. д.) в удаленных малонаселенных местах. Тогда непременно возникнет проблема передачи больших количеств энергии через материки и водные массивы к потребителям.
Вариант возможного кардинального решения этой проблемы уже предложен. Спутники-отражатели в космосе. В районе такого энергетического комплекса будет помещен СВЧ-передающий центр. Созданный им электромагнитный пучок, отраженный от расположенного на геосинхронной орбите пассивного зеркала (металлическая решетка многокилометровых размеров), будет повернут к Земле и попадет на ректенну в местах потребления энергии.
Так вновь Земля оказывается связанной с космосом крепкими узами. Так вновь заявляет о себе очевидный глобальный характер будущих энергетических проектов. Так вновь возникают нерешенные проблемы — скажем, а не появятся ли гангстеры от энергетики? Они будут грабить уже не золото, а то, что может стать дороже его, — энергию! Ведь в космос нетрудно забросить и другие отражающие зеркала!..
В конце концов все — любой проект, начинание, инициатива — упирается в дилемму: дешево — дорого. Почем киловатт взятой из космоса солнечной энергии? Это сложный вопрос.
Слишком масштабен проект гелиоэлектростанций. Его планетарный характер тянет за собой многие трудноподдающиеся оценке эффекты: экологические, демографические, правовые и так далее.
Сравнивать СКЭС и традиционную энергетику трудно еще и потому, что все наземные энергетические комплексы требуют дополнительных затрат на сооружение линий передач, разработку месторождений, обогащение сырья, доставку горючего, захоронение отходов и пр. и пр.