Електричество и околна среда

Животът на съвременен човек, особено жител на града, е немислим без електрическа енергия. Необходимо е временно да спрете доставката на електричество, а доставката на газ, вода към апартаментите спира, отоплението не работи. В тъмното, студено и без вода съвременен жител става напълно безпомощен.

Консумацията на електроенергия непрекъснато расте, а производството й се увеличава. Последствието е голямо натоварване на околната среда, замърсяването на околната среда. Следователно рационалното потребление на електрическа енергия е най-важната техническа и организационна задача.

Електричеството е най-нетрайният продукт в света - ако не се консумира от товари, след момент много тона въглища, мазут, хиляди кубически метра газ ще изчезнат безследно и безполезно. Координирането на количеството произведена и консумирана енергия се решава по няколко начина. Първата от тях е внедрена отдавна: създават се разширени електроенергийни системи, които обхващат няколко часови зони и включват електроцентрали от различен тип: ядрени, топлинни и водноелектрически централи.

Подобна комбинация дава възможност дори да се изравнява консумацията на енергия през деня и по-ефективно да се използва гориво в генериращите станции. Но трябва да платите за такова решение от необходимостта да прехвърляте електрическа енергия на разстояния от хиляди километри. В същото време загубите на енергия при транспортиране рязко се увеличават.

Опитите за увеличаване на нивата на напрежение по време на предаване на енергия на дълги разстояния срещат физически ограничения, свързани с разпадането на корона на въздуха. Цената на електропроводи с напрежение над милион волта рязко се увеличава.

Надеждите за използване не се реализираха свръхпроводящи линии за предаване на електричество. Липсата на топлина в свръхпроводниците теоретично позволява прехвърлянето на огромна мощност на неограничено разстояние. Но и тук физиката поставя пречка пред въвеждането на свръхпроводници в технологията. Метали и сплави преминават в състояние с нулево съпротивление при температури, близки до абсолютната нула. Сплавта на ниобий и калай има свръхпроводяща температура на преход от малко над 20 градуса Келвин.

Въпреки сложността на електропроводи, работещи при криогенни температури, човек би могъл да продължи за тяхното създаване. Освен това през последните десетилетия са открити свръхпроводящи материали, които работят при по-високи температури, до стайна температура. Но когато токът тече, възниква магнитно поле, което, достигайки определена критична стойност, унищожава свръхпроводимост. Следователно нещата не отидоха по-далеч от лабораторните изследвания и създаването на електрофизични инсталации.

Много големи надежди бяха възложени за създаването на електроцентрали с термоядрени реактори, В началото на шейсетте години на миналия век изглеждаше, че остава да бъдат преодолени няколко технически проблема и човечеството ще получи достъп до неограничен океан от енергия. Изследванията продължават и до днес, изграждат се пилотни индустриални реактори, но това е все още далеч от производството на електрическа енергия чрез синтез.

А невъзобновяемото гориво се изчерпва неумолимо. Запасите от нефт и газ са достатъчни за около половин век, а въглищата - за 300-400 години. Изгарянето на въглеводородни горива вече наруши глобалния топлинен баланс на нашата планета. До изчерпването на невъзобновяемите ресурси въздействието върху околната среда ще достигне такива размери, че самото съществуване на човечеството ще стане съмнително.

Ето защо в момента основните усилия (финансови, интелектуални) трябва да бъдат насочени към използването на възобновяеми ресурси (алтернативни източници на енергия): вятърна енергия, приливни вълни, използване на земната топлина. Докато електрическата енергия, генерирана с помощта на тези ресурси, заема незначителна част от общия обем и е забележимо по-скъпа от обикновено. Но нямаме други възможности: или ще овладеем възобновяеми енергийни източници, или ще загинем.