Elektryczność i środowisko

Życie współczesnego człowieka, zwłaszcza mieszkańca miasta, jest nie do pomyślenia bez energii elektrycznej. Konieczne jest tymczasowe zatrzymanie dostaw energii elektrycznej, a dostawy gazu, wody do mieszkań zatrzymują się, ogrzewanie nie działa. W ciemności, zimnie i bez wody współczesny mieszkaniec staje się całkowicie bezradny.

Zużycie energii elektrycznej stale rośnie, a jej produkcja rośnie. Konsekwencją jest duże obciążenie środowiska, jego zanieczyszczenie środowiska. Dlatego racjonalne zużycie energii elektrycznej jest najważniejszym zadaniem technicznym i organizacyjnym.

Energia elektryczna jest najbardziej łatwo psującym się produktem na świecie - jeśli nie zostanie zużyta przez ładunki, to po chwili wiele ton węgla, oleju opałowego, tysiące metrów sześciennych gazu zniknie bez śladu i bezużyteczne. Koordynację ilości generowanej i zużywanej energii rozwiązuje się na kilka sposobów. Pierwszy z nich został wdrożony od dawna: powstają rozbudowane systemy elektroenergetyczne, obejmujące kilka stref czasowych i obejmujące różne typy elektrowni: elektrownie jądrowe, cieplne i hydroelektryczne.

Taka kombinacja pozwala wyrównać zużycie energii w ciągu dnia i bardziej efektywnie wykorzystać paliwo w elektrowniach. Ale za taką decyzję trzeba zapłacić, ponieważ trzeba przesyłać energię elektryczną na odległości tysięcy kilometrów. Jednocześnie gwałtownie rosną straty energii podczas transportu.

Próby zwiększenia poziomów napięcia podczas przesyłania energii na duże odległości napotykają fizyczne ograniczenia związane z rozkładem powietrza przez koronę. Koszt linii energetycznych o napięciu przekraczającym milion woltów gwałtownie rośnie.

Nadzieje na wykorzystanie nie zostały spełnione linie nadprzewodzące do przesyłania energii elektrycznej. Brak ciepła w nadprzewodnikach teoretycznie pozwala na przeniesienie ogromnej mocy na nieograniczoną odległość. Ale także tutaj fizyka stanowi barierę dla wprowadzenia nadprzewodników do technologii. Metale i stopy wchodzą w stan z zerową opornością w temperaturach zbliżonych do zera absolutnego. Stop niobu i cyny ma nadprzewodnikową temperaturę przejściową nieco ponad 20 stopni Kelvina.

Pomimo złożoności linii elektroenergetycznych działających w temperaturach kriogenicznych, można by je stworzyć. Ponadto w ostatnich dziesięcioleciach odkryto materiały nadprzewodzące, które działają w wyższych temperaturach, aż do temperatury pokojowej. Ale gdy prąd płynie, powstaje pole magnetyczne, które po osiągnięciu określonej wartości krytycznej niszczy nadprzewodnictwo. Dlatego nie poszły one dalej niż badania laboratoryjne i tworzenie instalacji elektrofizycznych.

Bardzo duże nadzieje pokładano w tworzeniu elektrowni reaktory termojądrowe. Na początku lat sześćdziesiątych ubiegłego wieku wydawało się, że do rozwiązania pozostaje kilka problemów technicznych, a ludzkość uzyska dostęp do nieograniczonego oceanu energii. Badania trwają do dziś, budowane są pilotowe reaktory przemysłowe, ale nadal jest długa droga do uzyskania energii elektrycznej przez syntezę jądrową.

Paliwo nieodnawialne jest nieuchronnie wyczerpane. Zapasy ropy i gazu wystarczą na około pół wieku, węgiel na 300-400 lat. Spalanie paliw węglowodorowych już zaburzyło globalny bilans cieplny na naszej planecie. Do czasu wyczerpania zasobów nieodnawialnych wpływ na środowisko osiągnie takie proporcje, że samo istnienie ludzkości stanie się wątpliwe.

Dlatego obecnie główne wysiłki (finansowe, intelektualne) muszą być ukierunkowane na wykorzystanie zasobów odnawialnych (alternatywne źródła energii): energia wiatru, fale pływowe, wykorzystanie ciepła Ziemi. Podczas gdy energia elektryczna wytwarzana przy użyciu tych zasobów zajmuje niewielką część całkowitej objętości i jest zauważalnie droższa niż zwykle. Ale nie mamy innych opcji: albo opanujemy odnawialne źródła energii, albo zginiemy.