Альтернативная энергетика/Автогонка «Mille Miglia»
Понимая, что запасы ископаемых энергоресурсов уже в обозримом будущем начнут иссякать, а использование ядерных технологий связано – во всяком случае, пока, – со значительным риском, человечество в последние годы всё активнее пытается поставить себе на службу разного рода альтернативные источники энергии. Бесспорным лидером тут является Солнце. Прежде всего, потому, что мощность солнечного излучения огромна и составляет примерно 1 киловатт на каждый квадратный метр земной поверхности. Иными словами, за одни сутки наша планета получает от Солнца столько энергии, сколько всё человечество расходует за 8 лет. А кроме того, не следует забывать, что почти все доступные на Земле формы энергии – за исключением разве что атомной и геотермической, – представляют собой ни что иное как накопленную в прошлом солнечную энергию: нефть, газ и уголь образовались из растений, росших много миллионов лет назад благодаря Солнцу; это же относится и к современным растениям, используемым в качестве сырья для выработки электроэнергии или получения биотоплива; ветры и морские течения также являются следствием нагрева масс воздуха и воды Солнцем; даже приливы и отливы, хоть и не связаны с тепловым излучением нашего светила, всё же в значительной мере обусловлены силами солнечного притяжения. Взятые вместе, возобновляемые ресурсы обладают энергетическим потенциалом, в 3 тысячи раз превышающим сегодняшние потребности человечества. Правда, использованию поддаётся лишь незначительная часть этого потенциала, но и этого – даже при нынешнем уровне развития техники – достаточно, чтобы перекрыть потребности почти в 6 раз. Строго говоря, уже одной лишь солнечной энергии хватило бы с лихвой. Однако инженеры и конструкторы продолжают изыскивать всё новые альтернативные энергоресурсы – или возвращаются к старым идеям, некогда признанным бесперспективными и потому отвергнутым, а сегодня сулящим успех. Учёные Исследовательского центра GKSS, расположенного в окрестностях Гамбурга, активно разрабатывают технологию, которая позволила бы добывать энергию за счёт давления, возникающего при слиянии пресной и солёной воды там, где реки впадают в море. Речь идёт о так называемом осмосе. Наверное, далеко не все из вас, уважаемые радиослушатели, сразу же вспомнят из школьного курса химии, что же это такое. Обычно там, где река впадает в море, пресная вода просто перемешивается с солёной, и никакого давления, которое могло бы послужить источником энергии, там не наблюдается. Доктор Клаус-Виктор Пайнеман (Klaus-Viktor Peinemann), возглавляющий в Исследовательском центре отдел химии, поясняет, какие условия необходимы для возникновения осмотического давления:
«Если перед смешиванием морскую воду и пресную разделить фильтром, причём особым фильтром – специальной мембраной, способной пропускать воду, но непроницаемой для соли, – то стремление растворов к термодинамическому равновесию и выравниванию концентраций сможет реализоваться только за счёт того, что вода будет проникать в раствор соли, а соль в пресную воду не попадёт».
Если же это происходит в закрытом резервуаре, то со стороны морской воды возникает избыточное гидростатическое давление, называемое осмотическим. Чтобы использовать его для производства энергии, в месте впадения реки в море нужно установить большой резервуар с двумя камерами, отделёнными друг от друга полупроницаемой мембраной, пропускающей воду и не пропускающей соль. Одна камера заполняется солёной, другая – пресной водой. Возникающее при этом осмотическое давление может быть очень велико, – подчёркивает доктор Пайнеман:
«Оно достигает примерно 25-ти бар – это соответствует давлению воды у подножия водопада, низвергающегося с высоты в 100 метров».
Находящаяся под столь высоким осмотическим давлением вода подаётся на турбину генератора, вырабатывающего электроэнергию. Казалось бы, всё просто. Стоит ли удивляться тому, что идея использовать осмос как источник энергии зародилась более 40-ка лет назад, – говорит доктор Пайнеман:
«Одним из главных препятствий в то время стало отсутствие мембран должного качества. Мембраны были очень-очень медленными, так что и эффективность такого осмотического электрогенератора была бы крайне низкой. Но в последующие 20-30 лет произошло несколько технологических прорывов. Сегодня мы научились производить чрезвычайно тонкие мембраны, а это значит, что их пропускная способность стала значительно выше».
Ещё год назад многие специалисты не верили в возможность создания такой мембраны, которая позволила бы на практике реализовать осмотическое энергопроизводство. Но сегодня химики Исследовательского центра GKSS уверены, что решили проблему. В ходе экспериментов их мембрана, по составу мало отличающаяся от всем знакомой полиэтиленовой плёнки, проявила себя с самой лучшей стороны. Один из разработчиков, Карстен Бликке (Carsten Blicke), поясняет:
«Её толщина составляет около 0,1 микрометра. Для сравнения можно сказать, что, скажем, человеческий волос имеет толщину от 50 до 100 микрометров. Именно эта тончайшая плёнка и отделяет в конечном счёте морскую воду от пресной».
Понятно, что столь тонкая мембрана не может сама по себе выдержать высокое осмотическое давление. Поэтому она наносится на пористую, напоминающую губку, но прочную основу. В целом такая перегородка выглядит как глянцевая бумага, однако то, что на ней имеется плёнка, невооружённым глазом заметить невозможно. Карстен Бликке говорит:
«Она столь тонка, что действительно совершенно невидима. То есть её наличие можно обнаружить только благодаря её особым свойствам».
Для строительства пилотной установки были необходимы капиталовложения в размере нескольких миллионов евро. Инвесторы, готовые пойти на риск, хоть и не сразу, всё же нашлись. Финансировать новаторский проект вызвалась одна из крупнейших энергетических компаний Норвегии – фирма «Statkraft». Доктор Пайнеман рассказывает:
«Они услышали об этой технологии и пришли в восторг. Сейчас они не жалеют сил, чтобы доказать: электростанция, функционирующая на этом принципе, – вещь реально осуществимая. У нас с ними подписан договор. Европейский союз выделил на этот проект 2 миллиона евро, а остальные средства вносят фирма «Statkraft» и некоторые другие компании, в том числе и мы сами».
«Некоторые другие компании» – это научные центры Финляндии и Португалии, а также норвежская исследовательская фирма. Пилотная установка, возводимая в одном из фьордов на севере Норвегии, должна обеспечить электроэнергией 300 тысяч семей. Теоретически в одной только Норвегии за счёт осмоса может быть выработано столько энергии, что её хватит на 1,2 миллиона семей, – утверждает компания «Statkraft».
Совершенно иным, но тоже нетрадиционным, путём пошла Италия – страна, в которой альтернативные энергоресурсы до сих пор почти не использовались. В то же время Италия испытывает хронический дефицит электроэнергии, особенно после того, как в ходе референдума несколько лет назад большинство населения страны проголосовало за отказ от атомных электростанций. Поэтому теперь там реализуется экспериментальный проект, цель которого – использовать энергию морских течений. «Кобольд» – так называется это странное сооружение. Издали его можно принять за огромный буй или за лодку уж очень необычной формы, слишком узкую и высокую, чтобы бороздить морские просторы. Вблизи оно напоминает скорее лежащую на воде гигантскую стальную шляпу с антенной. На самом деле, «Кобольд» – это первый в мире надводный электрогенератор, работающий на энергии морских течений. Правда, пока это лишь прототип. Он установлен на якоре в Мессинском проливе, отделяющем Сицилию от Калабрии на юге Апеннинского полуострова и исстари известном своим буйным нравом. По одной из версий легенды об Одиссее, именно здесь обитали Сцилла и Харибда – мифические чудовища, едва не погубившие его самого и его спутников. Так или иначе, здесь всегда дуют сильные ветры, перемещающие огромные массы воды. Это как раз то, что нужно, – поясняет инженер Гаэтано Гаудиози (Gaetano Gaudiosi):
««Кобольд» – это проект, разработанный несколько лет назад специалистами Неапольского университета и испытываемый теперь в море. Устройство представляет собой плавучую платформу шириной 10 метров и высотой 2,5 метра, под которой расположены три турбины диаметром 6 метров. Они приводятся в движение силой морских течений».
Турбины погружены в воду на глубину от 20-ти до 25-ти метров. Конструктивно они мало чем отличаются от турбин, используемых на суше: их основным элементом также является рабочее колесо, состоящее из лопаток, укреплённых на втулке, которая, в свою очередь, присоединяется к валу. Только вместо ветра, газа или пара турбины приводятся в движение подводным морским течением. Здесь, в районе деревушки Ганцирри, его скорость составляет не менее 2-х метров в секунду – это около четырёх узлов, то есть почти 7,5 километров в час. Однако течение в Мессинском проливе имеет одну особенность: каждые 6 часов его направление меняется на противоположное. Понятно, что проектировщикам «Кобольда» пришлось учесть это обстоятельство, – говорит Гаэтано Гаудиози:
«Рабочие колёса турбин меняют своё положение, ориентируясь на направление течения. Эта юстировка осуществляется в автоматическом режиме. То есть никакого дежурного оператора, будь то на самой плавучей платформе или на берегу, для эффективной эксплуатации «Кобольда» не требуется. Всё отлично работает без участия человека».
Прежде чем приступить к монтажу реального «Кобольда» в море, инженеры испытали его уменьшенную модель в аэродинамической трубе Итальянского центра аэрокосмических исследований в Капуа близ Неаполя. Затем установка прошла испытания в специальном бассейне Неапольского университета, и лишь потом была выведена в Мессинский пролив. Предполагается, что за год опытной эксплуатации она произведёт 22 тысячи киловатт-часов электроэнергии. А затем, если эксперимент будет признан успешным, такие установки, возможно, начнут снабжать током и другие прибрежные районы Италии.
Мир автомобиля
Автогонка «Mille Miglia»
На этой неделе стартует очередная «Mille Miglia» – то ли легендарная автогонка, то ли самый большой автомобильный музей мира: каждый видит это по-своему. Название «Mille Miglia» переводится на русский как тысяча миль: такова длина трассы – 1600 км. В соревнованиях участвуют 375 автомобилей, выпущенных между 1927-м и 1957-м годами. По словам пресс-секретаря «Mille Miglia», отбор кандидатов и прост, и сложен...
«Каждая модель может быть представлена только в том случае, если она хоть раз стартовала в «Mille Miglia» до 1957-го года. Кроме того, на старт допускается только один автомобиль каждой модели. Поэтому можно себе представить, какая борьба разворачивается ещё до соревнований между обладателями олдтаймеров – старых машин, – кто кого опередит при подаче заявок».
Сами же соревнования высокими скоростями не отличаются – средняя скорость не превышает 70-ти километров в час. На «Mille Miglia» больше всего ценится умение двигаться равномерно, т.е. проходить контрольные пункты в заранее определённое время. Казалось бы, нетрудно, но нужно помнить, что машины не имеют никаких современных устройств, так облегчающих жизнь водителя.
Но вообще-то, глядя на сияющие лаком, бронзой и никелем антикварно-музейные машины, на элегантных водителей, словно сошедших с экрана кинохроники 30-х годов, трудно себе представить себе, что когда-то гонки «Mille Miglia» таили в себе опасность. Однако это так. Более того, дважды «Mille Miglia» закрывались именно из-за человеческих жертв.
Впервые гонка «Mille Miglia» была проведена в 1927-м году. Тогда в ней приняли участие всего лишь 77 машин. Премьеру выиграл автомобиль «ОМ», развивший среднюю скорость 77 км в час. В 1931-м году Рудольф Караджола выиграл соревнования на «Mercedes Benz SSKL» (super sport kurz leicht – супер спортивная короткая лёгкая) мощностью 340 л.с. 1635 км Караджола прошёл за 16 часов 10 минут 10 секунд, т.е. развил среднюю скорость в 101,1 км в час. Первый «Alfa Romeo» пришёл одиннадцатью минутами позже. Но в целом практически все довоенные соревнования выигрывали автомобили «Alfa Romeo». Соревнования 1938-го года закончились трагически – 10 человек погибли, 25 были ранены. Правительство запретило гонки на обычных улицах и дорогах. После этого соревнования под тем же названием проводились несколько лет на спортивной трассе – девять кругов по 165 километров, – а затем, из-за войны, вообще не проводились. Начиная с 1947-го года, победителями «Mille Miglia» чаще всего становились автомобили «Ferrari» – до 1955-го года, когда победу вновь вырвал «Mercedes». На сей раз это был знаменитый «300SLR» – алюминиевый кузов с начинкой автомобиля «Формулы 1». За рулём находился Стирлинг Мосс, на месте штурмана – Денис Дженкинсон. Cредняя скорость достигла 157,65 км в час. Кстати, Дженкинсон довёл до совершенства технологию «штурманского дела». Он заранее записал все особенности трассы в тетрадку – немцы называют её молитвенником – и благодаря этому давал очень чёткие команды Моссу. На «Mille Miglia» это было, как ни странно, новинкой. Но борьба за скорость вновь кончилась трагически. 12-го мая 1958-го года у «Ferrari», принадлежавшего племяннику испанского короля, на скорости в 250 км в час отлетело заднее колесо. Машина перевернулась и врезалась в группу зрителей. 12 человек погибли. Правительство вновь запретило гонки на улицах. Запрет продлился 20 лет.
Только в 1977-м году – через 50 лет после первых гонок – традиция возродилась. Для гонок используется старая трасса, но вводится принципиальное ограничение - главное не скорость, а равномерность движения, соблюдение графика. Причём участвовать могут только машины, выпущенные до 1957-го года. Теперь эти соревнования имеют не столько спортивное значение, сколько рекламное или просто развлекательное – наслаждение для любителей раритетов.