В последние предкризисные годы в связи с очередным циклом роста цен сырья в целом и энергоносителей в частности особое чудо выпрашивалось в энергетике. Так, в «очереднадцатый» раз бурно рекламировались чудодейственные таблетки, превращающие воду в бензин. На самом деле некоторые карбиды тяжелых металлов действительно дают такой эффект, но на их получение уходит куда больше энергии, нежели добывается потом в моторе. С законом сохранения энергии нынче не рискуют напрямую спорить даже самые красноречивые творцы perpetuum mobile: они старательно маскируют обещания чудес под особо сложные и противоречивые комбинации научных законов.
Но особо эффектным направлением энергетического чудотворчества с давних пор служит тема возобновляемых энергоресурсов.
Конечно, в нашей Вселенной, где действуют не только первый закон термодинамики (сохранение энергии — невозможность вечного двигателя), но и второй (неубывание энтропии — невозможность получить энергию охлаждением одного предмета без нагрева другого), и даже третий (недостижимость абсолютного нуля — невозможность извлечения из нагретого тела всей содержащейся в нём энергии), — никакой энергоресурс нельзя считать вполне возобновляемым. На практике речь идет о ресурсах, возобновляемых потоком энергии от Солнца (а в очень отдаленной перспективе и других космических объектов). Впрочем, этой энергии хватит еще на несколько миллиардов лет, так что в рамках наших повседневных планов ресурсы и впрямь можно считать неограниченно возобновляемыми.
Да и технически дело представляется несложным. Солнечный нагрев земной поверхности можно использовать непосредственно — в тепловых станциях и полупроводниковых солнечных батареях. Можно перехватывать результаты его деятельности — ветер, речные потоки, морские приливы и течения…
Увы, все изящные инженерные решения упираются в сухие числа. На уровне орбиты Земли плотность солнечного излучения 1400 Вт/кв. м. До поверхности нашей планеты доходит и того меньше — 1100 Вт/кв. м: немалую долю тепловой части спектра перехватывают и переизлучают водяной пар и углекислота, так называемые парниковые газы (кстати, это сопоставление чисел уже доказывает лживость парниковой теории глобального потепления, но, скорее всего. мне еще не раз придётся возвращаться к этой грандиозной коммерческой фальшивке и еще нескольким антинаучным мифам).
Это, казалось бы, немало. Даже если учесть, что вращение Земли позволяет в каждой данной точке улавливать в лучшем случае порядка четверти потока (в основном он падает не перпендикулярно поверхности, а вскользь). Но на естественные ограничения налагается еще и техническое, именуемое КПД — коэффициент полезного действия.
В частности, лучшие современные солнечные батареи преобразуют в электроэнергию примерно 1/8, а то и 1/10 падающего на них светового потока. Причин этому много.
Одна из важнейших — в том, что энергия естественного света размазана по всему диапазону возможных частот, а для создания зарядовой пары в полупроводнике нужна определенная энергия. В результате часть фотонов, падающих на батарею, вовсе не располагает энергией, достаточной для генерации тока, а другая часть использует лишь часть своей энергии: приемы использования одного фотона для генерации нескольких зарядов слишком сложны и ненадежны, чтобы строить вокруг них серьезную систему.
КПД ветровых турбин тоже далек от идеала. Вдобавок длинные лопасти, достаточные для работы при слабом ветре, слишком легко разрушаются сильным воздушным потоком. Приходится либо разворачивать их плоскости по ветру, выключая электростанцию как раз в те моменты, когда она могла бы давать наибольшую мощность, либо использовать для лопастей новейшие материалы — особо прочные и поэтому особо сложные в производстве.
Вряд ли стоит рассматривать здесь все без исключения проекты использования возобновляемых энергоресурсов. Этот анализ давно проделан серьезными учеными, инженерами, экономистами. Вывод однозначен: в обозримом будущем могут быть рентабельны только классические электростанции на реках да немногочисленные приливные станции в нескольких особо удобных бухтах. Все остальные творения изобретательского гения за весь срок своей работы выдадут меньше энергии, чем уйдет на их изготовление. Употреблять их можно разве что в местах, где невозможно наладить энергоснабжение из обычных источников, — на уединенных маяках и автоматических метеостанциях, в горных ретрансляторах радиосигнала, в космосе…
Какой-то радикальный прорыв в материаловедении мог бы изменить картину. Но пока ничего подобного не предвидится. Неудивительно: материаловедение опирается на физику твердого тела, та — на квантовую механику, а последние радикальные квантовомеханические открытия сделаны уже около восьми десятилетий назад (даже лазер, созданный в начале 1960-х, — следствие из статьи Эйнштейна, написанной еще лет за сорок до его возникновения).
Мало помогут и нанотехнологии — главный сегодня источник ожиданий чуда. Механические свойства комбинаций микрочастиц и матриц тоже неплохо изучены. Вряд ли можно уложить радикальный рост прочности (и долговечности) в достаточно скромные затраты, чтобы обеспечить рентабельность тех же ветряков или малогабаритных приливных турбин.
Итак, на нынешнем уровне развития науки и техники единственный перспективный вид энергоресурсов — делящиеся материалы. Ядерные станции — самые безопасные (даже с уетом катастрофы в Чернобыле) и самые рентабельные. Политические угрозы вроде государственного и частного терроризма легко устраняются организационными мерами. Словом, стройте нормальные реакторы — и забудьте околонаучные мифы о возобновляемых энергоресурсах.