Энергетика большая и малая

Энергетика большая и малая

Электрохимические источники тока к концу прошлого века почти полностью потеряли свое значение как источники электроэнергии. Они не могли конкурировать с промышленными электростанциями. И все же ученые вынуждены были вернуться к ним и заняться их изучением и совершенствованием. Этого требовала жизнь. Переносной радиоаппаратуре требовались авто­номные (не связанные с электрической сетью) источники питания, надежные и удобные. В та­ких источниках испытывают нужду и средства транспорта — самолеты, автомобили, а теперь и космические корабли. За последние тридцать лет для этих целей созданы десятки типов галь­ванических элементов и аккумуляторов, доста­точно мощных и энергоемких.

Но как бы ни были совершенны гальвани­ческие элементы и аккумуляторы, если можно воспользоваться электроэнергией от сети, кон­курировать с электрогенераторами они не в си­лах. Поэтому наметилось совершенно четкое деление способов выработки и потребления энер­гии: в «большой энергетике» электрическая энергия вырабатывается на электростанциях и распределяется по сетям к потребителю, в «малой энергетике» применяют автономные, малогабаритные, но и относительно маломощ­ные источники электроэнергии для питания аппаратуры, которая не может быть присоеди­нена к электросети.

И в той и в другой области электроэнергию получают за счет химической энергии окисле­ния топлива. В электрохимических источниках тока превращение происходит прямо и непо­средственно, с большим к. п. д. Тепловым стан­циям, как мы уже убедились, свойственно много­ступенчатое превращение энергии, и к. п. д. там невысок. Создается парадоксальное поло­жение: энергетика отдает предпочтение не простому и выгодному электрохимическому ме­тоду, а сложному и неэффективному много­ступенчатому превращению.

Парадокс этот вызван прежде всего эконо­мическими соображениями. В котельных теп­ловых электростанций сжигают дешевое при­родное топливо; в электрохимических же источ­никах тока издавна использовали такие экзо­тические (с экономической точки зрения) виды «топлива», как цинк, магний, свинец или в луч­шем случае железо. Ясно, что никакой к. п. д. не окупит расходы на такое «топливо». Кроме того, тепловая энергетика пользуется даровым окислителем — кислородом воздуха, а электро­химические источники тока требуют в качестве окислителей все ту же «экзотику», например двуокись марганца, а иногда даже окись серебра.

Вторым существенным недостатком электро­химических элементов была прерывистость их действия. В элемент заложен определенный запас активных материалов («топлива» и окис­лителя), рассчитанный на выработку какого-то количества электрической энергии. Запас израсходован, и элемент надо заменять другим или перезаряжать. Тепловая же машина рабо­тает непрерывно, топливо и окислитель подво­дят к ней без перебоев.

Как же преодолеть эти противоречия? Очевидно, надо подумать над тем, как применить электрохимический метод к обычному топливу и как сделать процесс непрерывным. Если бы все это удалось, расход топлива на производ­ство электроэнергии сократился бы в полтора, а то и в два раза.