Энергетическая ситуация в мире
Современный человек постоянно требует все большего количества энергии для личного потребления. Древний обитатель Земли не нуждался в таком большом количестве энергии и обходился собственной - биологической. Только постепенно переходя со ступени на ступень своего развития, он почувствовал недостаток энергии и начал использовать ее наиболее доступные виды - энергию воды и ветра, источником которых, как и всей энергии на Земле, является Солнце.
Для транспорта прежде всего использовались водные потоки, а с ними - плоты, лодки, парусники. Парусный корабль представляет собой наиболее древнее транспортное средство, использующее энергию ветра. Для размола зерна использовались водяные и ветряные мельницы.
С ускорением прогресса увеличивалось и потребление энергии. Речь идет прежде всего о тепловой энергии, т. е. об использовании природного древесного сырья, которое было легко доступно и еще в 1850 г. являлось источником более 90 % энергии, потребляемой для отопления и приведения в движение различных машин.
Постепенно начался переход к ископаемым топливам. Так, в начале XX в. уголь был источником 76 % всей получаемой и потребляемой человечеством энергии. Дальнейшее, притом весьма существенное, расширение применяемых видов топлива ознаменовалось использованием нефти и природного газа. Эти виды ископаемого топлива содержат в единице массы значительное количество энергии и поэтому являются особенно ценными для всех видов транспортных средств.
Ископаемые топлива, которые природа создавала миллиарды лет, добываются со все большей интенсивностью. Лишь недавно человечество осознало, что запасы этих топлив будут исчерпаны уже в обозримый период: уголь через несколько сот лет, а нефть и природный газ - уже через несколько десятилетий.
По этой причине необходимо уже сейчас начать активные поиски замены этим видам топлива. Распределение потребления нефти по определенным отраслям показано на рис. 1.
При сжигании топлива часто возникают вредные вещества, концентрация которых в воздухе в густонаселенных и промышленно развитых областях уже сегодня достигает опасных для здоровья человека величин. Внимание сосредоточивается прежде всего на окиси углерода СО, токсичных углеводородах СНЖ и окислах азота ЫОХ. Содержание этих веществ в атмосфере контролируется, и поэтому существуют предписываемые максимально допустимые нормы их присутствия в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания, особенно устанавливаемых на автомобилях. Эти требования к чистоте отработавших газов становятся все более жесткими и оказывают значительное влияние на дальнейшее развитие двигателей внутреннего сгорания.
В этой связи повысился интерес к экологически чистым источникам энергии, которые могли бы в будущем «заменить природные ископаемые топлива. Источником такой чистой энергии прежде всего является Солнце. Солнечная энергия, падающая на квадрат земной поверхности со сторонами 200 км, может покрыть все энергетические потребности человечества с учетом их постоянного роста. В связи с этим интенсивно разрабатываются проблемы прямого использования солнечной энергии всеми средствами.
Повсеместно начался процесс экономии энергии и в домашнем хозяйстве. Растет интерес к использованию в жилых и промышленных помещениях подогрева воды в солнечных коллекторах. Так как солнечное освещение не беспрерывно, то этот метод применяется как дополнительный к классическому центральному отоплению. И хотя по сравнению с другими отраслями расход нефти и газа в домашнем хозяйстве не так велик, этот метод позволяет достичь известной экономии топлива.
При использовании солнечного излучения для более крупных объектов лучи сосредоточивают с помощью больших рефлекторов, а в фокусе помещают объем с теплоносителем или непосредственно котел, пар которого используется по классической схеме электростанции.
Тщательно изучаются и исследуются также и способы прямого преобразования солнечной энергии в электрическую. Этот способ уже сейчас широко используется на искусственных спутниках Земли. Существуют реальные проекты создания солнечной электростанции в космическом пространстве и передачи выработанной электроэнергии на Землю с помощью микроволнового излучения. Подробнее об этих проектах будет рассказано в последующих главах.
Переход на экологически чистые источники энергии будет продолжаться много лет. Однако необходимо учесть, что ни один из этих источников невозможно применить непосредственно для передвижения автомобиля и получаемую из них энергию нужно предварительно преобразовать в приемлемую форму и соответствующим способом аккумулировать. Стоимость природных ископаемых топлив будет постоянно увеличиваться и поэтому необходимо искать их заменители, приемлемые для использования в существующих двигателях внутреннего сгорания без значительного изменения их конструкций. При этом надо учитывать постоянное увеличение числа автомобилей, находящихся в эксплуатации.
Сокращение до минимума потребления нефти как топлива является одной из мер, способствующих замедлению процесса исчерпания ее ресурса.
Оглавление Вверх:
Общий обзор