2015-05-27
836
Под таким названием в 1974 г. опубликован отчет группы ученых под руководством Д. Медоуз из Массачусетского технологического института США. Отчет выполнен по заказу Римского клуба - международной группы крупных бизнесменов, государственных деятелей и ученых. Требовалось исследовать причины и долговременные последствия роста численности населения, промышленного капитала, производства продуктов питания, потребления ресурсов и загрязнения окружающей среды. Газеты гласили: «Компьютер заглянул в будущее и содрогнулся». Многие восприняли отчет как предсказание скорого конца света.
Расчеты авторов [1.3] показали, что в первой половине XXI в. объем промышленного производства на душу населения превысит вдвое уровень 1990 г., достигнет максимума и начнет резко уменьшаться. Более крупное промышленное производство в большей степени загрязняет окружающую среду и потребляет больше ресурсов. Загрязнение снижает урожайность сельскохозяйственных культур. Для поддержания необходимого уровня производства продуктов питания сельскохозяйственный сектор требует дополнительных капиталовложений. Исчерпание ресурсов, загрязнение среды и снижение качества питания приведут к драматическому снижению численности населения, начиная с 2050 г., причем так, что через несколько десятилетий достигнет уровня «бронзового века».
Вот основные выводы авторов, подтвержденные и усиленные в их новой книге «За пределами роста» (1994 г.) [1.4], опубликованной к 20-летию первого отчета:
1. Темпы использования человечеством многих важных видов ресурсов и темпы производства многих видов загрязнений уже превышают допустимые пределы. Без существенного уменьшения потоков материальных и энергетических ресурсов в ближайшие десятилетия произойдет неконтролируемое (и резкое) сокращение следующих душевых показателей: продуктов питания, потребления энергии, промышленного производства и резкое сокращение численности населения (рис. 1.13).
2. Это сокращение не является неизбежным. Чтобы предотвратить его, необходимо: 1) пересмотреть политику и практику, способствующих росту численности населения и уровня материального потребления, 2) быстро и резко повысить эффективность использования материальных и энергетических ресурсов.
3. Технологически и экономически создание устойчивого общества еще возможно. Переход к устойчивому обществу требует тщательно сбалансированных дальних и ближних целей и акцента на достаточности, равенстве и качестве жизни, а не на объеме производства. Он требует большего, чем продуктивность, и большего, чем технология, он требует еще и зрелости, сострадания, мудрости.
«Идеи пределов, устойчивости, достаточности, равенства и эффективности - это не барьеры, не препятствия, не угрозы. Они ведут к новому миру. Устойчивость, а не все более совершенное оружие или борьба за власть и материальные блага - вот последний вызов энергии и творческим способностям рода человеческого» - таков вывод авторов отчета Римскому клубу.
7. Солнечная энергия .
Энергетика, основанная на использовании солнечной энергии в широком смысле, часто именуется как «гелиоэнергетика» (от греч. Helios - Солнце).
Использовать огромные ресурсы солнечной энергии пока не удается в больших масштабах. Одним из наиболее серьезных препятствий на этом пути является низкая интенсивность солнечного излучения даже при наилучших атмосферных условиях и непостоянство во времени (день-ночь, ясно-облачно, лето-зима и т.п.). Например, на экваторе интенсивность солнечного излучения в среднем за сутки составляет около 250 Вт/м2 (при максимальном значении около полудня почти 1000 Вт/м2). В то же время в современных парогенераторах ТЭС и АЭС тепловой поток в сотни-тысячи раз выше (0,1 - 1,0 МВт/м2), что обеспечивает относительную компактность и меньшую стоимость оборудования. Поэтому главная проблема крупномасштабного использования энергии Солнца - разработка дешевых и надежных методов концентрации его излучения в сотни раз еще до того, как она превратится в тепло. Достигается это с помощью специальных зеркал (гелиостатов), которые «отслеживают» положение Солнца и фокусируют излучение на поверхность емкости (коллектора), где нагревается теплоноситель, как в топке (парогенераторе) ТЭС (рис. 2.9). Коллектор поднят над поверхностью земли и установлен на высокой башне (до 300 м) для снижения взаимного затенения гелиостатов. Поверхность коллектора снаружи покрывается специальным селективным покрытием, хорошо поглощающим солнечное излучение и сокращающее собственное излучение коллектора («парниковый» эффект). Запасенное тепло преобразуется в электроэнергию с помощью традиционного паротурбинного цикла. Такова принципиальная схема солнечной тепловой электростанции (СТЭС) башенного типа.
В табл. 2.5 приведены некоторые технико-экономические параметры проекта СТЭС электрической мощностью 100 МВт, разработанной для юго-западного пустынного района США. Электростанция получает солнечную энергию всего в течение 6 - 9 часов в зависимости от времени года. В сочетании с тепловым аккумулятором, рассчитанным на 6-часовое действие, возможно обеспечить работу электрогенератора мощностью 100 МВт в течение 8 - 14 часов. При этом для получения 600 МВт тепловой мощности в коллекторе в течение 6 - 9 ч ясного дня необходимо установить коллектор на высоту 330 м. Оптимальный размер зеркал (гелиостатов) 6x6 м2. Они должны автоматически поворачиваться за солнцем так, чтобы в каждый момент времени плотность сфокусированного на коллектор излучения была максимальной.
Оценки показывают, что для электростанции со среднесуточной мощностью 1 ГВт (как на современных блоках ТЭС и АЭС) результирующий КПД не превысит 15 %, а для размещения фокусирующих зеркал потребуется площадь 30 - 50 км2, что сравнимо с площадью крупнейших водохранилищ равнинных ГЭС. По данным [2.11] для строительства такой СТЭС потребуется затратить энергии на добычу и производство материалов для нее больше, чем она выработает за время эксплуатации.
Солнечная теплофикация. Использование солнечной энергии сегодня сводится в основном к производству низкопотенциального тепла (до 200 оС) для горячего водоснабжения, подогрева воды в плавательных бассейнах, дополнительного обогрева или кондиционирования жилищ. Энергию солнца можно аккумулировать днем для обогрева домов и теплиц в ночное время.
Тепловые солнечные коллекторы устанавливают на крышах, обращенных в южную сторону. Они работают по «принципу парника». Это - с одной стороны деревянные, металлические, или пластиковые короба, закрытые с другой стороны одинарным или двойным стеклом. Внутрь короба для максимального поглощения солнечных лучей вставляют волнистый металлический лист, окрашенный в черный цвет. В коробе нагревается воздух или вода, которые периодически или постоянно отбираются оттуда с помощью вентилятора или насоса. Нагретый воздух или воду используют для различных целей. Дневная производительность на широте 50о может достигать 2 кВт-ч с квадратного метра. КПД солнечных коллекторов составляет 40 - 50 %.
Большой объем работ по применению солнечной энергии в этих целях выполнен в США, Германии, Японии, Австралии и ряде других стран. В Израиле в соответствии с законом, требующим, чтобы каждый дом был снабжен солнечной водонагревательной установкой, используется более 800 тыс. солнечных коллекторов, которые производят около 15 млн ГДж тепла и обеспечивают 70 % населения горячей водой [2.4]. В феврале 2000 г. в Германии был принят многообещающий закон по возобновляемой энергетике, в котором главная роль отведена использованию солнечной энергии. Закон вступил в силу 1 апреля 2000 г. и идет как дополнительная поддержка программе «100 000 солнечных крыш», утвержденной 1 января 1999 г. Эта важнейшая программа мирового уровня обеспечена федеральным бюджетом в 1,1 млрд DM. Ее цель - стимулировать инвестиции частных лиц, мелкого и среднего бизнеса в создание энергоисточников на основе возобновляемых источников энергии, соединенных с энергетической сетью. Аналогичные программы принимаются в других странах.
