Как могла бы выглядеть атмосферная электростанция? Один из возможных способов ее создания состоит в запуске в атмосферу группы высотных воздушных шаров, способных притягивать элек­тричество. Эти шары соединяются электропроводами, которые также

закрепляют шары на земле в резервуарах, содержащих раствор воды и электролита (рис. 13.7). Если такой шар поднимется достаточно высоко, до нижних ионизированных слоев атмосферы, постоянный электрический ток потечет по проводу через растворенный электро­лит, что приведет к разложению воды на водород и кислород. Далее эти газы можно будет собрать так же, как в любом другом элек­тролитическом устройстве. Водород можно использовать в качестве горючего для топливных элементов или для автомобилей на водо­родном топливе. Кислород можно применять в промышленных или медицинских целях.

ПРЕИМУЩЕСТВА АТМОСФЕРНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

• Земельно-ионосферный суперконденсатор постоянно подза­ряжается с помощью возобновляемых источников энергии — солнца и радиоактивных элементов земной коры.

• Атмосферная электростанция не выбрасывает в окружающую среду никаких загрязнителей.

• Оборудование атмосферных станций не бросается в глаза. Воз­душные шары находятся слишком высоко для того, чтобы их увидеть невооруженным глазом. Для этого понадобится теле­скоп или бинокль.

• Атмосферная электростанция способна вырабатывать энергию постоянно, если поддерживать шары в воздухе.

НЕДОСТАТКИ АТМОСФЕРНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

• Атмосферное электричество, как и энергию солнца или ветра, трудно запасать. Его необходимо либо использовать сразу же, на месте получения, либо преобразовывать в любую другую форму, например в водород.

• Значительная разрядка земельно-ионосферного суперконденса­тора может нарушить баланс глобального электрического кон­тура. В этом случае последствия для окружающей среды будут непредсказуемы.

• Высокое напряжение в системах атмосферных электростанций может быть опасным для обслуживающего персонала.

• Воздушные шары необходимого размера сложно обслуживать и поддерживать на необходимой высоте. Кроме того, они могут представлять опасность для авиации.

• Общее количество электроэнергии, которую можно получать из атмосферы, ограниченно. В лучшем случае атмосферная энергетика может служить лишь незначительным дополнением к другим источникам энергии.

Задача 13.4

Что произойдет, если воздушный шар вместе с проводом попадет в сильную грозу (не говоря об урагане или торнадо), как показано на рис. 13.8?

Решение 13.4

Параметры тока, протекающего по проводу в резервуары с элек­тролитом, вероятнее всего, изменятся вследствие локальных грозо­вых электрических зарядов. Под действием турбулентных потоков воздуха провод будет испытывать серьезное механическое напряже­ние. Если он порвется, то его часть упадет на землю в районе «элек­тростанции», а та, что привязана к воздушному шару, опустится на землю вместе с ним где-то далеко. Это может привести к значитель­ным разрушениям.

Если атмосферная электростанция когда-либо будет построена, то наиболее вероятным местом ее расположения окажется некий остро­вок в океане, а воздушные шары будут крепиться к земле двумя - тремя проводами. Так что не стоит пытаться соорудить подобную электростанцию дома.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

Отвечая на эти вопросы, вы можете пользоваться текстом книги. Восемь правильных ответов — хороший результат. Ответы помеще­ны в конце книги.

1. Что из перечисленного ниже не является хорошим источником для топлива из биомассы?

(а) микроскопические водоросли;

(б) кукуруза;

(в) песок;

(г) сахарный тростник.

2. Разница потенциалов между поверхностью Земли и ионизиро­ванными слоями атмосферы (в целях производства электриче­ства на атмосферных электростанциях) составляет порядка:

(а) нескольких вольт;

(б) нескольких сотен вольт;

(в) нескольких тысяч вольт;

(г) нескольких сотен тысяч вольт.

3. Насколько глубокими должны быть скважины для эффективной работы обычной геотермальной электростанции?

(а) достаточно глубокой для того, чтобы достичь активно кипя­щих подземных вод;

(б) достаточно глубокой для того, чтобы температура земной коры достигла или превысила точку кипения воды;

(в) достаточно глубокой для того, чтобы достичь свободной магмы;

(г) достаточно глубокой для того, чтобы достичь пара, подни­мающегося к поверхности Земли под собственным давлением.

4. Гроза производит (в среднем по времени) электрический ток, примерно сравнимый с тем, что потребляет 250-ваттная элек­тролампа из электросети. Однако пиковые значения силы тока в разряде молнии гораздо выше. Почему?

(а) разница потенциалов между грозовым облаком и поверхно­стью Земли гораздо выше, чем напряжение в электросети;

(б) отдельные разряды молнии прерывисты и кратковременны, а не постоянны, как разряды, проходящие через лампу;

(в) земельно-ионосферный конденсатор содержит гораздо более высокий заряд, чем может произвести любой генератор;

(г) по всем вышеперечисленным причинам.

5. Уровень электростатического заряда, который может нести кон­денсатор, зависит от всего перечисленного ниже, кроме:

(а) разницы потенциалов между двумя проводящими поверхно­стями;

(б) общей поверхности двух проводящих пластин (слоев);

(в) природы материала между двумя проводящими поверхнос­тями;

(г) среднего расстояния между двумя проводящими поверхно­стями.

6. Предположим, температура почвы у поверхности Земли состав­ляет 20 °С. Насколько глубокой должна быть скважина, для того чтобы достичь точки кипения воды?

(а) 286 м;

(б) 350 м;

(в) 2,86 км;

(г) 3,5 км.

7. В обычной геотермальной электростанции нагнетательная сква­жина:

(а) служит для закачивания воды в земную кору, где вода на­гревается;

(б) позволяет перегретой магме подняться к поверхности Земли;

(в) позволяет пару подняться к поверхности Земли;

(г) рассеивает избыточное тепло, возникающее в процессе про­изводства энергии.

8. Что из перечисленного ниже не подходит в качестве источника энергии в тепловых элементах?

(а) метанол;

(б) водород;

(в) гелий;

(г) метан.

9. Набор топливных элементов (не один топливный элемент) про­изводит электричество почти того же напряжения, что:

(а) большой электрогенератор;

(б) имеется в бытовой розетке;

(в) батарейка карманного фонарика;

(г) автомобильный аккумулятор.

10. В паротермальной электростанции:

(а) нет необходимости в котле;

(б) пар закачивается через нагнетательную скважину;

(в) по пути вниз по нагнетательной скважине пар вращает лопа­сти турбины;

(г) происходит все вышеперечисленное.