Pada 8 Oktober 1975, pada sesi ilmiah yang didedikasikan untuk ulang tahun ke-250 Akademi Sains USSR, Akademik Pyotr Leonidovich Kapitsa, yang dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Fizik tiga tahun kemudian, membuat laporan konsep di mana, berdasarkan prinsip fizikal asas, dia pada dasarnya menguburkan semua jenis "Tenaga alternatif", kecuali peleburan termonuklear terkawal.
Untuk meringkaskan pertimbangan Ahli Akademik Kapitsa, mereka membahas perkara berikut:
Argumen utama yang digunakan Kapitsa dalam laporannya mengenai kemungkinan tenaga alternatif bukanlah pendekatan ekonomi, tetapi pertimbangan fizikal. Penolakan utamanya terhadap daya tarik yang tidak terkendali dengan fesyen walaupun, empat puluh tahun yang lalu, konsep "tenaga alternatif bebas dan mesra alam" adalah batasan yang jelas, yang tidak dibenarkan hingga hari ini: tidak ada sumber tenaga alternatif, sama ada panel solar, ladang angin atau namun, sel bahan bakar hidrogen tidak pernah mencapai kepadatan tenaga dan daya yang disediakan oleh bahan bakar fosil seperti arang batu, minyak dan gas, atau tenaga nuklear.
Malangnya, sekatan semacam ini tidak bersifat politik, tetapi tepat dari segi fizikal - tanpa mengira sistem negara atau ideologi yang dipilih di negara ini, ekonomi mana pun harus berdasarkan satu tahap atau yang lain pada undang-undang fizikal dunia di sekitar kita. Usaha para saintis atau jurutera dapat membawa kita cukup dekat dengan had fizikal teori dari teknologi tertentu, tetapi, sayangnya, tidak ada gunanya untuk berusaha mengatasi halangan seperti itu.
Jadi, sebagai contoh, pemalar had untuk tenaga suria adalah apa yang disebut "pemalar suria", iaitu 1367 W per meter persegi di orbit Bumi kita. Malangnya, "kilowatt orbit" ini sama sekali tidak dapat diakses oleh kita yang tinggal di permukaan bumi. Jumlah tenaga suria yang mencapai permukaan Bumi dipengaruhi oleh banyak faktor: cuaca, ketelusan umum atmosfera, awan dan kabut, ketinggian Matahari di atas ufuk.
Tetapi yang paling penting ialah putaran planet kita di sekitar paksinya, yang dengan segera mengurangkan tenaga pemalar suria yang ada hampir separuh: pada waktu malam Matahari berada di bawah cakrawala. Akibatnya, kita, penduduk Bumi, harus puas dengan maksimum sepersepuluh dari pemalar suria orbit.
Apa sahaja sumber tenaga yang dipertimbangkan, ia dapat dicirikan oleh dua parameter: ketumpatan tenaga - iaitu jumlah per unit isipadu - dan kelajuan penghantarannya (perambatan) Produk dari kuantiti ini adalah daya maksimum yang dapat diperoleh dari permukaan unit menggunakan jenis tenaga ini.
Video promosi:
Katakan tenaga suria. Ketumpatannya boleh diabaikan. Tetapi ia menyebar dengan pantas - kelajuan cahaya. Akibatnya, aliran tenaga suria yang datang ke Bumi dan memberikan kehidupan kepada segala sesuatu sama sekali tidak kecil - lebih daripada satu kilowatt per meter persegi. Sayangnya, aliran ini cukup untuk kehidupan di planet ini, tetapi sebagai sumber tenaga utama bagi manusia sangat tidak berkesan. Seperti yang dinyatakan oleh P. Kapitsa, di permukaan laut, dengan mempertimbangkan kerugian di atmosfer, seseorang benar-benar dapat menggunakan fluks 100-200 watt per meter persegi. Sehingga hari ini, kecekapan peranti yang menukar tenaga suria menjadi elektrik adalah 15%. Untuk memenuhi keperluan isi rumah satu rumah tangga moden, diperlukan penukar dengan keluasan sekurang-kurangnya 40-50 meter persegi. Dan untuk menggantikan sumber bahan bakar fosil dengan tenaga suria,adalah perlu untuk membina jalur bateri suria yang berterusan selebar 50-60 kilometer di sepanjang keseluruhan bahagian khatulistiwa. Jelas sekali bahawa projek seperti ini di masa hadapan tidak dapat dilaksanakan sama ada atas sebab teknikal, kewangan atau politik.
Contoh sebaliknya adalah sel bahan bakar, di mana terdapat penukaran langsung tenaga kimia pengoksidaan hidrogen menjadi elektrik.
Petr Kapitsa menulis: "Dalam praktiknya, ketumpatan fluks tenaga sangat rendah, dan hanya 200 watt yang dapat dikeluarkan dari meter persegi elektrod. Untuk kuasa 100 megawatt, kawasan kerja elektrod mencapai kilometer persegi, dan tidak ada harapan bahawa kos modal untuk membina loji tenaga elektrik itu akan dibenarkan oleh tenaga yang dihasilkannya. Ini bermaksud bahawa sel bahan bakar boleh digunakan hanya di mana daya tinggi tidak diperlukan. Tetapi mereka tidak berguna untuk makroenergi."
Di sini ketumpatan tenaga tinggi, dan kecekapan penukaran sedemikian juga tinggi, mencapai 70 peratus atau lebih. Tetapi kadar pemindahannya sangat rendah, dibatasi oleh kadar penyebaran ion yang sangat rendah dalam elektrolit. Akibatnya, ketumpatan fluks tenaga hampir sama dengan tenaga suria. Petr Kapitsa menulis: "Dalam praktiknya, ketumpatan fluks tenaga sangat rendah, dan hanya 200 watt yang dapat dikeluarkan dari meter persegi elektroda. Dengan kuasa 100 megawatt, kawasan kerja elektrod mencapai kilometer persegi, dan tidak ada harapan bahawa kos modal untuk membina sebuah loji janakuasa akan dibenarkan oleh tenaga yang dihasilkannya. " Ini bermaksud bahawa sel bahan bakar boleh digunakan hanya di mana daya tinggi tidak diperlukan. Tetapi mereka tidak berguna untuk makroenergi.
Oleh itu, secara konsisten menilai tenaga angin, tenaga panas bumi, tenaga gelombang, tenaga hidro, Kapitsa berpendapat bahawa semua ini, pada pendapat seorang amatur, cukup menjanjikan, sumber tidak dapat bersaing secara serius dengan bahan bakar fosil: ketumpatan tenaga angin dan tenaga gelombang laut rendah; kekonduksian haba batu yang rendah menghadkan stesen panas bumi ke skala sederhana; semua orang baik dengan tenaga hidro, tetapi untuk menjadi cekap, baik sungai gunung diperlukan - ketika paras air dapat dinaikkan ke ketinggian yang tinggi dan dengan itu memberikan ketumpatan tinggi tenaga graviti air - tetapi ada sedikit dari mereka, atau perlu menyediakan kawasan takungan yang besar dan memusnahkan subur tanah.
Atom damai tidak tergesa-gesa
Dalam laporannya, Pyotr Leonidovich Kapitsa terutama menyentuh mengenai tenaga nuklear dan menyatakan tiga masalah utama dalam cara pembentukannya sebagai sumber tenaga utama bagi manusia: masalah pembuangan sisa radioaktif, bahaya kritikal bencana di loji tenaga nuklear dan masalah percambahan plutonium dan teknologi nuklear yang tidak terkawal. Sepuluh tahun kemudian, di Chernobyl, dunia dapat memastikan syarikat insurans dan ahli akademik Kapitsa lebih tepat daripada menilai bahaya tenaga nuklear. Jadi, setakat ini tidak ada pembicaraan untuk memindahkan tenaga dunia ke bahan bakar nuklear, walaupun seseorang dapat mengharapkan peningkatan bahagiannya dalam pengeluaran elektrik industri.
Pyotr Kapitsa menaruh harapan terbesarnya terhadap tenaga termonuklear. Namun, selama tiga puluh tahun terakhir, di sebalik usaha saintis yang luar biasa dari pelbagai negara, masalah peleburan termonuklear terkawal bukan sahaja tidak dapat diselesaikan, tetapi seiring waktu, pemahaman tentang kerumitan masalah itu, telah berkembang.
Pada bulan November 2006, Rusia, Kesatuan Eropah, China, India, Jepun, Korea Selatan dan Amerika Syarikat bersetuju untuk memulakan pembinaan reaktor termonuklear eksperimental ITER, berdasarkan prinsip pengurungan magnetik plasma suhu tinggi, yang seharusnya memberikan tenaga terma 500 megawatt selama 400 saat. Untuk menilai kadar pembangunan, saya dapat mengatakan bahawa pada tahun 1977-1978. penulis mengambil bagian dalam analisis kemungkinan "memberi makan" ITER dengan menembakkan tablet hidrogen padat ke dalam plasma. Idea peleburan laser, berdasarkan pemampatan pantas sasaran hidrogen menggunakan sinaran laser, juga tidak berada dalam keadaan terbaik.
Fiksyen sains yang sangat mahal …
Tetapi bagaimana dengan tenaga hidrogen dan biofuel terkenal, yang paling aktif dipromosikan hari ini? Mengapa Kapitsa tidak memperhatikan mereka sama sekali? Bagaimanapun, manusia telah menggunakan biofuel dalam bentuk kayu bakar selama berabad-abad, dan tenaga hidrogen hari ini kelihatan begitu menjanjikan sehingga hampir setiap hari ada laporan bahawa syarikat-syarikat kereta terbesar menunjukkan kereta konsep yang digerakkan oleh bahan bakar hidrogen! Adakah ahli akademik itu benar-benar berpandangan jauh? Malangnya … Tidak ada hidrogen atau bahkan bioenergi dalam pengertian harfiah perkataan itu.
Mengenai tenaga hidrogen, kerana tidak ada simpanan hidrogen semula jadi di Bumi, penganutnya berusaha untuk mencipta mesin gerakan kekal pada skala planet, tidak lebih dan tidak kurang. Terdapat dua cara untuk mendapatkan hidrogen pada skala industri: sama ada dengan elektrolisis untuk menguraikan air menjadi hidrogen dan oksigen, tetapi ini memerlukan tenaga, jelas lebih tinggi daripada yang kemudian dibebaskan ketika hidrogen dibakar dan ditukarkan kembali ke dalam air, atau … dari gas asli menggunakan pemangkin dan sekali lagi, penggunaan tenaga - yang perlu diperoleh … sekali lagi, dengan membakar bahan bakar fosil semula jadi! Benar, dalam kes yang terakhir, ia masih bukan "mesin pergerakan berterusan": beberapa tenaga tambahan masih dihasilkan semasa pembakaran hidrogen yang diperoleh dengan cara ini. Tetapi akan jauh lebih sedikit daripada yang akan diperolehi dengan pembakaran gas asli secara langsung,memintas penukarannya menjadi hidrogen. Ini bermaksud bahawa "hidrogen elektrolitik" sama sekali bukan bahan bakar, ia hanyalah "penumpuk" tenaga yang diperoleh dari sumber lain … yang tidak ada. Penggunaan hidrogen yang diperoleh dari gas asli, mungkin, akan sedikit mengurangkan pelepasan karbon dioksida ke atmosfer, kerana pelepasan ini hanya akan dikaitkan dengan penjanaan tenaga yang diperlukan untuk mendapatkan hidrogen. Tetapi di sisi lain, sebagai hasil dari proses tersebut, jumlah penggunaan bahan bakar fosil yang tidak boleh diperbaharui hanya akan bertambah!kerana pelepasan ini hanya akan dikaitkan dengan penjanaan tenaga yang diperlukan untuk menghasilkan hidrogen. Tetapi sebaliknya, sebagai hasil daripada proses tersebut, jumlah penggunaan bahan bakar fosil yang tidak boleh diperbaharui hanya akan bertambah!kerana pelepasan ini hanya akan dikaitkan dengan penjanaan tenaga yang diperlukan untuk menghasilkan hidrogen. Tetapi di sisi lain, sebagai hasil dari proses tersebut, jumlah penggunaan bahan bakar fosil yang tidak boleh diperbaharui hanya akan bertambah!
Keadaan dengan "bioenergi" tidak lebih baik. Dalam kes ini, kita bercakap sama ada mengenai menghidupkan semula idea lama menggunakan lemak sayuran dan haiwan untuk menghidupkan enjin pembakaran dalaman ("diesel" pertama Diesel yang menggunakan minyak kacang tanah), atau mengenai penggunaan etil alkohol yang diperoleh dengan penapaian yang semula jadi - biji-bijian, jagung, beras, tebu dan lain-lain. - atau mengalami hidrolisis (iaitu penguraian serat menjadi gula) - produk pertanian.
Bagi pengeluaran minyak, ini adalah pengeluaran kecekapan yang sangat rendah, menurut "kriteria Kapitsa". Contohnya, hasil kacang tanah paling tinggi 50 c / ha. Walaupun dengan tiga penuaian setiap tahun, hasil kacang tidak akan melebihi 2 kg per tahun per meter persegi. Dari jumlah kacang ini, paling baik, 1 kg minyak akan diperoleh: output tenaga sedikit lebih daripada 1 watt per meter persegi - iaitu, dua pesanan magnitud kurang daripada tenaga suria yang tersedia dari meter persegi yang sama. Pada waktu yang sama, kami tidak memperhitungkan fakta bahawa memperoleh tanaman tersebut memerlukan penggunaan baja intensif tenaga, penggunaan tenaga untuk penanaman tanah dan pengairan. Maksudnya, untuk memenuhi keperluan umat manusia saat ini, adalah mustahak untuk menabur sepenuhnya beberapa dunia dengan kacang tanah. Menjalankan pengiraan yang serupa untuk tenaga "alkohol", mudah untuk memastikannyabahawa kecekapannya lebih rendah daripada kitaran agro "diesel".
… Tetapi sangat bermanfaat bagi ekonomi "gelembung sabun".
Kita adalah milik kita, kita akan membina dunia baru
Hasil pembatasan tenaga suria adalah pengetahuan yang tersedia dengan baik pada tahun 1975: sebenarnya, dari satu meter permukaan bumi, tidak lebih dari 100-200 watt tenaga suria harian dapat dikumpulkan. Dengan kata lain, untuk memenuhi keperluan manusia sekarang, kawasan pembangkit tenaga suria yang terletak di permukaan Bumi akan sangat besar.
Di samping itu, sebidang permukaan bumi di sepanjang khatulistiwa bumi - atau di kawasan tropika padang pasir, sementara kebanyakan pengguna tenaga suria berada di zon beriklim Hemisfera Utara - akan sangat sesuai untuk meletakkan panel suria. Akibatnya, "kotak" abstrak panel suria di Sahara, yang begitu gemar menggambar permintaan maaf tenaga suria tanpa had, ternyata tidak lebih dari sekadar anggapan maya.
Tetapi ini sama sekali menghentikan mereka yang belum sepenuhnya menguasai kursus fizik sekolah. Projek-projek untuk pengembangan surya Sahara telah muncul dan muncul dengan keteraturan yang patut ditiru.
Sebagai contoh, syarikat Eropah Desertec, yang ditubuhkan pada tahun 2003, berusaha melaksanakan projek besar untuk pembinaan loji tenaga suria di Tunisia, Libya dan Mesir untuk membekalkan elektrik solar ke Eropah Barat, walaupun terdapat penyertaan dalam projek syarikat dan bank besar seperti Siemens, Bosch, ABB dan Deutche Bank, sepuluh tahun kemudian, pada tahun 2013, secara senyap muflis. Ternyata biaya membangun dan menyelenggara loji janakuasa di Sahara dan biaya mengangkut elektrik selama ribuan kilometer, bahkan dengan pemalar suria "bebas" di Sahara, tidak digelapkan oleh awan atau kabut, sangatlah melarang.
Situasi ini tidak lagi cerah dengan industri tenaga suria di Eropah Barat sendiri, di mana untuk dekad kedua berturut-turut, pelbagai negara dan dana telah memperuntukkan trilion dolar untuk pengembangan tenaga solar dan angin. Walaupun terdapat "hujan emas" yang melimpah di sektor tenaga boleh diperbaharui (RES) dan sokongan politik menyeluruh untuk tenaga yang boleh diperbaharui (walaupun disebabkan oleh penutupan paksa loji tenaga nuklear dan loji tenaga terma yang dibakar oleh arang batu), "penamat pertengahan" untuk RES pada tahun 2016 sama sekali tidak begitu mengagumkan.
Oleh itu, pada tahun 2015, Jerman dan Denmark, yang memasang jumlah turbin angin dan panel suria maksimum, juga mempunyai harga elektrik tertinggi - 29,5 euro dan 30,4 euro per kWh. Pada masa yang sama, Bulgaria dan Hungaria, "mundur" dari segi pemasangan sumber tenaga boleh diperbaharui, di mana loji tenaga nuklear yang kuat dibina pada era Soviet, dapat membanggakan harga elektrik yang sama sekali berbeza - masing-masing 9,6 dan 11,5 euro per kWh.
Hari ini kita berbicara mengenai fakta bahawa program ambisius "2020" mengenai tenaga boleh diperbaharui, yang diadopsi oleh Kesatuan Eropah dan yang menjelang tahun 2020 20% elektrik di EU harus dihasilkan dari sumber yang boleh diperbaharui, diletakkan di bahu pembayar cukai Eropah, yang ditandatangani untuk membayar tarif yang dinaikkan khas untuk elektrik. Cukuplah untuk mengatakan bahawa, dari segi realiti Rusia, orang Jerman dan Denmark membayar 20-21 rubel untuk setiap kilowatt-jam yang digunakan).
Oleh itu, ternyata kejayaan semasa sumber tenaga boleh diperbaharui tidak dikaitkan dengan realiti ekonomi keuntungan mereka dan bahkan tidak dengan kemajuan yang mengagumkan dalam meningkatkan kecekapan atau mengurangkan kos pengeluaran dan penyelenggaraan mereka, tetapi, pertama sekali, dengan dasar proteksionis negara-negara EU berhubung dengan sumber tenaga boleh diperbaharui dan penghapusan sebarang persaingan. di pihak industri tenaga termal atau nuklear, yang dikenakan tekanan cukai tambahan (bayaran untuk pelepasan karbon dioksida), atau bahkan larangan langsung (seperti tenaga nuklear di Jerman).
Nah, saintis Amerika tidak tahu jumlah dan prospek ini? Sudah tentu mereka melakukannya. Richard Heinberg, dalam bukunya yang terkenal PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (terjemahan makna yang paling tepat - "Akhir Dunia: Kemungkinan dan Tindakan di Dunia Pasca Karbon") mengulangi analisis Kapitza dengan cara yang paling terperinci dan menunjukkan bahawa tidak ada bioenergi dunia tidak akan menyelamatkan.
Jadi apa yang berlaku? Inilah yang: hanya orang yang sangat naif yang percaya bahawa ekonomi hari ini, seperti 150 tahun yang lalu, berfungsi menurut prinsip Marxis: "wang - komoditi - wang." Formula wang-wang baru lebih pendek dan lebih cekap. Hubungan yang menyusahkan dalam bentuk pengeluaran barang nyata, yang memiliki kegunaan nyata bagi orang dalam arti kata biasa, dengan cepat dikeluarkan dari "ekonomi besar". Hubungan antara harga dan utiliti dalam pengertian material - kegunaan barang seperti makanan, pakaian, perumahan, alat pengangkutan atau perkhidmatan sebagai alat untuk memenuhi beberapa keperluan sebenar - semakin hilang sama seperti hubungan antara denominasi duit syiling dan jisim yang pernah hilang. logam berharga yang tertutup di dalamnya. Dengan cara yang sama, "perkara" zaman baru dibersihkan dari semua utiliti. Satu-satunya kemampuan penggunaan "perkara" inisatu-satunya "kegunaan" mereka yang mempertahankan makna dalam ekonomi zaman moden adalah kemampuan mereka untuk dijual, dan inflasi "gelembung" menjadi "pengeluaran" utama yang membawa keuntungan. Kepercayaan sejagat terhadap kemampuan menjual udara dalam bentuk saham, opsyen, niaga hadapan dan banyak "instrumen kewangan" lain menjadi daya penggerak utama ekonomi dan sumber modal utama bagi para imam agama ini.
Setelah bertubi-tubi meletupkan "dot-com" dan harta tanah, dan "nanoteknologi", menarik prospek yang luar biasa, sebahagian besarnya terus menarik mereka tanpa wujud, para pemodal Amerika, nampaknya, serius mengalihkan perhatian mereka ke sumber tenaga alternatif. Melaburkan wang dalam "projek hijau" dan membayar iklan berasaskan sains, mereka mungkin bergantung pada fakta bahawa banyak Pinocchio akan menyuburkan bidang keajaiban kewangan dengan emas mereka.
