ПРОФИЛАКТИКА ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЗАВИСИМОСТИ

Подавляющая часть потребляемой человечеством энергии, в том числе и электрической, производится посредством сжигания угле – углеводородного топлива. Такое положение дел уходит корнями в доисторические традиции – разведение огня и сжигание соломы, камыша, древесных сучьев, деревьев, …, в общем "дров" для: во-первых, обогревания; и во вторых, приготовления пищи. Сжигание "дров" вписывалось в естественное "теплопроизводство" у поверхности Земли – поглощение солнечного излучения и его аккумуляция флорой и фауной, вулканы, грозовые разряды, лесные и степные пожары, разложение биомасс и т.д. За миллиарды лет развития Земли естественные "теплопроизводство" и теплоотдача в космос привели к установившемуся в определенном диапазоне среднетемпературному колебанию у поверхности Земли, благоприятному для развития биосферы. Ископаемое топливо в виде торфа, углей, нефти, горючих сланцев и газов человечеству известно давно, но их доля в "теплопроизводстве" по сравнению с "дровами" была мала. Как известно, в примитивной и даже более поздней металлургии использовали древесные угли. Положение резко стало изменяться во второй половине 19 века, когда на основе развития науки и техники в промышленности, в энергетике, на транспорте и в быту ускоренно нарастало использование ископаемого топлива. В 20-м же веке уже "дрова" составляют малую долю в общем "теплопроизводстве" у поверхности Земли. Промышленность, энергетика, строительство, транспорт, сельское хозяйство, быт, …, сжигая ранее сокрытое под землей угле – углеводородное топливо, нарушили и продолжают расширяюще нарушать установившийся баланс естественных "теплопроизводства" и теплоотдачи Земли. Фактически происходит нарастающее избыточное (по отношению к естественному) "теплопроизводство". Помимо этого избыточного "теплопроизводства" нарастающее сжигание углеродсодержащего топлива приводит к соответствующему избыточному выбросу углекислого газа, что ведет к усилению парникового эффекта. В сумме эти избыточные выбросы тепла и углекислого газа ведут к усилению (ускорению) глобального потепления климата, последствия которого – засухи, пожары, ураганы, вулканы, землетрясения, цунами, наводнения, …, локальные похолодания, … – становятся все более масштабными и катастрофическими. Средняя температура у поверхности Земли за последние 50 лет поднялась почти на 1°С, а концентрация углекислого газа в атмосфере увеличилась почти на 20%.

Если существующее положение не удастся изменить коренным образом, жизнедеятельность человечества ведет к тому, чтобы огромную долю производимой энергии затрачивать на борьбу с катастрофическими последствиями потепления климата. Это в ближней перспективе. В дальней же перспективе Земля придет к "Венерианскому финалу", т. е. к состоянию, когда ее атмосфера будет состоять в основном из углекислого газа, а средняя температура у поверхности составит сотни градусов по Цельсию. Именно к этому ведут нарастающие выбросы тепла и углекислого газа.

В самом деле, указанные процессы вызовут следующую цепь причинно-следственно взаимосвязанных процессов: средняя температура у поверхности Земли будет повышаться → разрастающиеся засухи, пожары, локальные похолодания будут сокращать и уничтожать морскую и земную флору и фауну → будет нарастать дефицит кислорода. Прогрессирующий ход этих процессов приведет к полному исчезновению биосферы. И Земля станет подобна прекрасной, но безжизненной Венере.

И что же? Заморозить рост производства энергии?? Заморозить рост потребления энергии??? Но замедление роста потребления энергии недопустимо. В противном случае – замедление прогресса → достижение мертвой точки "нуль-прогресс" → регресс. Это – движение к Концу Истории. Поэтому сокращение человечеством энергооборота немыслимо. Человечество безнадежно больно, больно энергетической зависимостью.

Злоупотребление угле-углеводородной энергией → Конец Истории → Конец Света – вот схема гипертрагедии "Венерианского финала". Конечно, "Венерианский финал" неотвратим. Он обязательно наступит, когда Солнце вступит в стадию превращения в красного гиганта. Но это будет через миллиарды лет и в ходе естественной эволюции звезд, а не в искусственной гипертрагедии.

Причина гипертрагедии в невозможности и в неспособности или нежелании "лечиться" от зависимости, углеводородной энергетической гиперзависимости. Если наркоман сидит на игле или на трубке с гашишем, то Человечество "сидит на угле, углеводородной трубе". И этим оно готовит себе и всему живому конец, "Венерианский конец". Есть ли выход?

Отдалить "Венерианский финал" к естественно-эволюционному предначертанию, возможно, удастся двумя параллельно-последовательными профилактиками:
1) эффективной экономией энергии (ЭЭЭ);
2) усечением углеводородной энергетики до водородной энергетики.
Эффективное потребление энергии даст ощутимую экономию ее. Ведь сэкономить некое количество энергии равнозначно тому, чтобы произвести это же количество энергии, причем уже без затрат, без сжигания топлива, поскольку все необходимые затраты уже сделаны и образуется как бы чистая "прибавочная энергия". Тогда, необходимое для прогресса наращивание потребления энергии может сохраниться за счет такой прибавочной энергии. Таким образом, достаточное повышение к.п.д. использования энергии может создавать необходимую "прибавочную энергию", способную поддерживать прогресс и тем самым отдалить Конец Истории.

Эффективное, экономное потребление энергии всегда актуально. Проблема эффективного потребления энергии давно и интенсивно обсуждается, порой и воплощаются отдельные достижения. Но если даже допустить возможность замораживания сжигания углеродсодержащего топлива на сегодняшнем уровне, Климатического Конца не избежать. Уже существующий уровень выбросов избыточных тепла и углекислого газа ведут к потеплению климата. Даже снижение активности Солнца в 21-м веке не сможет компенсировать повышение средней температуры у поверхности Земли (http://protonet.ru/news/news/2010-03-01/noway/ ).

Экономия энергии – частичная профилактика болезни. Частичная профилактика необходима как кратковременный способ отдаления времени Климатического Конца. Но для долговременного отдаления угрозы Климатического Конца требуется более радикальная профилактика - усечение углеводородной энергетики до водородной.

Под водородной энергетикой не имеется ввиду термоядерная энергетика на водороде, а более безопасная хемоводородная энергетика, основанная на окислении водорода. Водородная энергетика на экологически безопасном источнике энергии – водороде в настоящее время привлекает все большее внимание не только исследователей и разработчиков, но и более широких кругов массовых потребителей энергии. В самом деле, запасы водорода на Земле неисчерпаемы, а в мировом пространстве безграниччны. Более того, водород – возобновляемый источник энергии. Окисление водорода приводит к образованию воды, которая вливается в естественный животворный круговорот воды в природе. Разложение же воды дает водород и кислород. Круговорот воды в природе будет дополняться круговоротом водорода и кислорода. Эти обстоятельства делают водородную энергетику наиболее привлекательной среди всех претендентов на Большую Альтернативную Энергетику. В самом деле, ни гидроэнергетика, ни приливная энергетика, ни солнечная энергетика, ни ветряная энергетика не смогут обеспечить требуемых и все нарастающих энергетических потребностей. Попросту не "тянут" по мощности. "Потянуть" могла бы атомная энергетика, но ее безопасность под сомнением, к тому же запасы урана ограничены. Конечно, термоядерная энергетика могла бы обеспечить любые энергетические запросы. Но ее пока нет, и будет ли она вообще – пока неизвестно. Под большим сомнением также вопросы безопасности термоядерной энергетики. Таким образом, в Большой Альтернативной Энергетике пока не просматривается реального конкурента хемоводородной энергетике.
Большая Водородная Энергетика (БВЭ) требует решения ряда проблем научного, экономического, технологического и технического характера.

Наиболее актуальны проблемы:
- получения дешевого водорода;
- безопасного хранения и транспортировки водородного топлива ;
- эффективного преобразования химической энергии окисления
водорода в другие виды энергии;
- разработки эффективных способов и долговечных устройств
генерирования электрической энергии.
Водород может использоваться прямым сжиганием в различных топках и двигателях внутреннего сгорания. Но наиболее эффективным способом использования водородного топлива является прямое преобразование его химической энергии в самую универсальную электрическую энергию. Химические источники тока (ХИТ) являются самыми эффективными преобразователями химической энергии топлива в электрическую. Их к.п.д. может превышать 90%. Для нужд БВЭ среди всех типов ХИТ наиболее привлекательны так называемые топливные элементы (ТЭ), работа которых осуществляется подачей топлива.

Основным сдерживающим фактором является, конечно, цена водородного топлива, которая в расчете на равную "энерготворность" раза в три дороже углеводородного топлива. Однако, если учесть, что к.п.д. прямого преобразования химической энергии топлива в электрическую выше к.п.д. ступенчатого преобразования энергии топлива в электрическую, то цена киловатт-часа, вырабатываемого топливным элементом, будет превышать не намного цену киловатт-часа, вырабатываемого традиционными электрогенераторами. Кроме того, энергосбережение будет неминуемо прогрессировать. Тогда БВЭ вполне может заменить существующую углеводородную энергетику, и тем самым отвести угрозу Климатического Конца, отдалить "Венерианский финал" к естественно-эволюционному предначертанию.

Ким С.Г., д.х.н., академик ЕАЕН, (E-mail: kimsg2@yandex.ru),
Мамбетерзина Г.К. , к.х.н., доцент КЭУК