Загальне землезнавство - Олійник Я.Б. - 10.4. Екологія та енергетика

У міру витрачання запасів нафти, газу і вугілля виникає необхідність їх заміни іншими видами палива. У другій половині XX ст. вважалося, що найбільш рентабельною та перспективною є ядерна і термоядерна енергетика. Справді, запаси ядерної сировини для атомних енергетичних реакторів достатні для забезпечення всіх людей Землі енергією на сотні років. Здавалося б, що у зв'язку з цим не може бути ніяких проблем, пов'язаних з енергетикою майбутнього. Проте масштабна аварія на Чорнобильській АБС, яка сталася 26 квітня 1986 p., з усією гостротою висвітлила екологічні проблеми, пов'язані з використанням ядерного палива.

При існуючих темпах збільшення сумарного споживання енергії виникає проблема захисту від екологічних порушень. Споживання енергії за рахунок спалювання хімічного, ядерного і термоядерного палива веде до виділення тепла від власних джерел нашої планети. Така ситуація може виявитися небезпечною, як тільки обсяг цієї енергії зрівняється з обсягом енергії, що отримує наша планета від Сонця. Це зовсім не означає, що існують межі споживання енергії. Можна вказати на практично безмежні можливості споживання енергії в космосі, куди можна винести найбільш потужних її споживачів для виробництва різних металів, шкідливих хімічних речовин, синтетичних харчових продуктів тощо. Проте на Землі важливо використовувати тільки такі джерела енергії, які не можуть призвести до екологічних проблем. Цим вимогам у повній мірі задовольняє лише сонячна енергія. Використання її як джерела енергії принципово не може привести до необмеженого зростання споживання. З іншого боку, сонячна енергія е практично невичерпною.

Потужність світлового випромінювання, яке йде від Сонця на Землю, дуже велика. Для порівняння: використовувана зараз людським суспільством енергія майже в 10 000 разів менша за енергію, що надходить від Сонця. Це свідчить про великі потенційні можливості споживання екологічно безпечної енергії на Землі. Проте виникає проблема вибору перспективних шляхів використання сонячної енергії.

До недавнього часу споживання сонячної енергії пов'язували головним чином з використанням сонячних батарей на суші в жарких районах Землі, у меншій мірі — енергії сили вітрів. Проте можливості ефективного використання сонячної енергії в океані ще більш перспективні. Перш за все у Світовому океані, який покриває 71 % нашої планети, акумулюється велика частина сонячної енергії. Крім того, сонячна енергія в океані трансформується не тільки в тепло, нагріваючи водні маси, а і проявляється у вигляді енергії потужних течій, постійних циркуляцій та численних циклонів. Із сонячною енергією в значній мірі пов'язана також енергія поверхневих хвиль. Лише енергія припливів не зв'язана з енергією сонячного світла, а визначається рухом відносно Землі небесних тіл — Місяця і в меншій мірі Сонця. Таке багатство форм прояву сонячної енергії в океані дозволяє створювати різні системи перетворення енергії.

Найбільше сонячної енергії запасено в океані у вигляді тепла. Основні термальні ресурси Світового океану зосереджені в екваторіальній та тропічній зонах. Підрахунки спеціалістів свідчать, що загальні запаси енергії Світового океану в 100 разів перевищують нинішнє загальне споживання енергії. По суті, наведена цифра визначає межі зростання споживання енергії на Землі.

Енергія морських припливів суттєво менша за термальну енергію океану. Проте в різних районах Світового океану енергія припливів виявляється настільки великою, що доцільність її використання не викликає сумнівів. Перша припливна електростанція стала до ладу у Франції в I960 р. В Росії в 1968 р. була споруджена експериментальна Кислогубська електростанція на шельфі Кольської затоки. У Канаді діє з 1983 р. потужна електростанція, турбіни якої обертаються водами велетенських припливів у затоці Фанді.

У теперішній час у країнах, які мають значну довжину морських кордонів, особливу увагу приділяють пошукам шляхів використання енергії морських хвиль. Там створені відповідні науково-інженерні центри з дослідження можливих шляхів перетворення енергії морських хвиль у корисну енергію.

Сьогодні хвильова енергія вже перейшла від стадії досліджень до практичного застосування й ефективно використовуються в економіці ряду країн, особливо після успішного пуску в 1986 р. першої дослідно-промислової установки в Бергені (Норвегія) і досить хорошої роботи збудованих услід за цим хвильових електростанцій в Японії, Англії, Австралії та Індії. В Україні пошуки нетрадиційних джерел енергії (сонячної, вітрової, геотермальної, біомаси тощо) також мають прискорити розв'язання питань використання сили хвиль Чорного та Азовського морів.

Енергія морських хвиль у цілому має невичерпні екологічно чисті поновлювальні ресурси. Потужність потоку хвильової енергії досягає у відкритому морі 130, а в океані — 600 кВт на 1 м хвильового фронту. З іншого боку, максимально можлива її кількість, яка може бути відібрана в океані, становить лише тисячні частки від її загального обсягу, що гарантує збереження природної рівноваги і не становить жодної загрози навколишньому водному середовищу. А хвилегасна дія хвильо-енергетичних установок біля узбережжя лише підвищує екологічну чистоту прибережної зони та гарантує збереження берега.

Цілком ймовірно, що одержана з океанічних і морських джерел енергія буде використана для виробництва такого перспективного палива, як водень. Методи отримання водню можуть бути різними — електрохімічними, термохімічними, хімічними і т. д. Розробкою цих технологій активно займаються в теперішній час спеціалісти різних галузей науки, і в цьому напрямі уже зроблено чимало. Слід відмітити практично необмежені можливості використання води Світового океану для одержання водню. Водень називають паливом майбутнього. Перш за все йому властива значна енергоємність. Теплотворна здатність водню майже втричі більша, ніж у нафти, і приблизно в чотири рази — ніж у кам'яного вугілля. При згоранні водню в середовищі кисню утворюються тільки пари води, тому його застосування як основного палива найбільш перспективне з точки зору екології.

Всі енергетичні джерела Світового океану, дозволяють отримати електричну енергію, не завдаючи жодної шкоди навколишньому середовищу. Приборкати грізну силу океанічних хвиль і примусити працювати на людину водень, суттєво підвищити ефективність використання інших енергетичних дарів природи — життєво важливі завдання науки в недалекому майбутньому.