"Исследование процессов и систем водородного и гелиоводородного преобразования энергии"

ЕНЕРГІЯ ДЛЯ ДОМУ

Електроенергія від сонця

У попередніх двох розділах ми дізналися, як сонячна енергія у своїх двох формах може бути використана замість викопних палив для задоволення наших потреб, включаючи й виробництво електро¬енергії. Деяка частина цієї електроенергії може бути використана для розкладання води на водень і кисень у спеціальному пристрої, так званому електролізері. Потім водень можна застосовувати як джерело енергії, коли немає сонця, наприклад вночі, або коли недоступні непрямі форми сонячної енергії.
Електроенергія може бути отримана з водню трьома різними способами – з використанням газової турбіни, парової турбіни та паливного елемента. Сьогодні газові турбіни застосовуються для одержання механічної та виробництва електричної енергії (коли турбіна з’єднана з генератором). Зазвичай в них використовується природний газ, який наповнює атмосферу вуглекислотою та іншими забруднювачами, але, якщо газові турбіни будуть працювати на водні, вони зможуть виробляти ту ж кількість енергії чистіше та ефективніше.
Більшу частину механічної та електричної енергії ми отримуємо від парових турбін. Зараз вони застосовуються там, де превалюють вугілля і мазут, які забруднюють планету та сприяють розвитку парникового ефекту, або на атомних електростанціях, де теж чимало проблем (див. розділ 8). Однак пара може бути отримана більш екологічно привабливим методом, а саме спалюванням водню у чистому кисні. При цьому водень нагрівається до 3000 °С, що в 10, а то й в 20 разів більше, ніж найвища температура у звичайній духовці. Блакитне полум’я, що виривається з сопел при старті космічного корабля, складається саме з такої високотемпературної водяної пари, отриманої при згорянні водню в кисні. Звичайно, жоден конструкційний матеріал не може без додаткового охолодження довго витримувати таку температуру, так що ракетні двигуни в районі сопла доводиться охолоджувати рідким воднем з температурою – 253 °С. На електростанціях, щоб знизити темпера¬туру до допустимого рівня, до гарячої пари додають воду.
Третій спосіб отримання електроенергії з водню заснований на його унікальних особливостях. У паливних елементах водень з’єднується з киснем і виробляється електроенергія; при цьому кінцевим продуктом є вода – джерело водню, так що процес виходить поновлюваним і екологічно чистим.

Електроенергія з паливних елементів може бути використана для побутових і промислових потреб, хоча, звичайно, її слід трансформувати, перш ніж застосовувати в енергетичних системах. Паливні елементи можуть бути різними за розмірами. Маленькі за розміром, удвічі менші домашнього кондиціонера, цілком можуть забезпечити всі потреби квартири або будинку в електриці. Більші паливні елементи можуть постачати енергію до заводів, магазинів і т. д. Залежно від типу паливного елемента його ефективність може змінюватися від 40 до 85 %. Крім електроенергії, ці елементи виробляють ще й тепло, яке може нагрівати воду, опалювати приміщення та використовуватися для сушіння.
У Японії з 1984 р. успішно працює електростанція на паливних елементах потужністю 4,5 МВт; цієї енергії достатньо для міста з населенням 10 000 жителів. В США кілька установок потужністю 40 кВт були випробувані як джерела електроенергії для будинків і показали ефективність 70 %. Якщо продовжити роботи, то в майбутньому коефіцієнт корисної дії цих пристроїв, без сумніву, можна підвищити.
Ще однією перевагою паливних елементів є те, що відпадає необхідність будівництва безлічі трансформаторних станцій, оскільки кожний будинок або підприємство будуть виробляти свою власну електроенергію. Це позбавить ландшафт від численних опор ліній електропередач, які спотворюють його.
Найкращим паливом для паливних елементів є водень. Отримуючи його з викопних палив або спиртів на зразок метилового, ми будемо забруднювати атмосферу, що призведе до парникового ефекту, кислотних дощів і смогу. Але отримуючи водень із води, ми не наносимо збитків природі. І настане день, коли кожний будинок, фабрика, магазин, офіс будуть оснащені власним паливним елементом. При цьому ми повинні бути впевнені, що паливо для нього отримане найбезпечнішим шляхом – із води.

ЕНЕРГЕТИЧНО-ЕКОЛОГІЧНА РЕЗОЛЮЦІЯ

Оскільки країни світу борються за поліпшення своїх стандартів життя і, таким чином, вони в довгостроковій перспективі повинні збільшувати своє енергоспоживання на додаток до всіх відповідних зусиль по енергозбереженню;
оскільки на даний час основним джерелом енергії є викопне паливо;
оскільки запаси викопного палива вичерпні і зрештою закінчаться, а зниження виробництва очікується вже на початку XXI століття;
оскільки поміркованість вимагає спланувати і розпочати перехід до майбутньої енергетичної системи з використанням викопних ресурсів, що залишились, (та інших традиційних ресурсів, таких як атомна енергія і т. д.), для того щоб зміни були плавними і зайняли приблизно півсторіччя або близько того;
оскільки розсудливо зберегти запаси копалин, що зменшуються, для задоволення непаливних потреб (таких як мастила, синтетичні волокна, пластики та добрива), для яких може не знайтися гідної заміни;
оскільки продукти згоряння викопного палива заподіюють усе зростаючої шкоди нашій біосфері (єдиному відомому нам місцю у Всесвіті, де можливе життя) і всьому живому через забруднення, кислотні дощі, СО2 і канцерогени;
оскільки продукти згоряння і їхній згубний вплив не мають національних меж;
оскільки конче важливо зберегти біосферу чистою і придатною для життя, і з цього випливає: джерела і носії енергії повинні бути екологічно чистішими настільки, наскільки це можливо; оскільки існують «чисті» первинні джерела енергії;
оскільки існує потреба в двох видах енергоносіїв, а саме: в електриці (що покриває 1/4 частину потреб) і паливі (приблизно 3/4 потреб);
оскільки існують технології виробництва та утилізації максимально сприятливого по відношенню до навколишнього середовища паливного енергоносія – водню;
оскільки для того щоб продукти діяльності людини не шкодили біосфері і не загрожували життю, необхідна саморегулююча система.

Дійсним ухвалюється:
Як при прямому використанні енергоносіїв, так і при їхньому виробництві та утилізації потрібно нести відповідальність за шкоду, яку вони заподіюють біосфері та життю. Ціна на кожен продукт повинна враховувати «екологічну надбавку», яка покриває збитки, нанесені навколишньому середовищу.
Екологічна надбавка повинна використовуватися відповідними уповноваженими особами для відшкодування збитків біосфері, життю і спорудам, для покриття витрат на медичне обслуговування, реконструкцію, соціальну допомогу, виплати компенсацій потерпілим.
Це питання повинно вирішуватись на основі міжнародної кооперації, щоб існувала впевненість у справедливому і рівному розподілі екологічної надбавки.

Виконання викладеного надасть наступні довгострокові і глобальні вигоди:

— гарантії того, що зрештою сучасна система енергозабезпечення, заснована на викопному паливі, буде замінена екологічно чистою і погодженою енергетичною системою – Водневою Енергетичною Системою;

— гарантії того, що непоновлюваним первинним джерелам енергії (викопним, ядерним і т. д.) є заміна, перехід до якої можливо здійснити без потрясінь;

— гарантії того, що запаси копалин будуть збережені для непаливних застосувань, яким може не виявитися заміни;

— стимулює в усьому світі економічний розвиток та міжнародну злагоду, оскільки знадобиться все менше і менше непродуктивних зусиль для відшкодування збитків, нанесених навколишньому середовищу;

— врятує біосферу і саме життя від вимирання шляхом гарантування того, що продукти, методи їхнього виробництва та утилізації будуть екологічно сумісні.