Лекции статьи посвящение к Белградскому изданию 1956 г

ПОПЫТКИ ПОЛУЧИТЬ БОЛЬШЕ ЭНЕРГИИ ИЗ УГЛЯ — ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ПРИВОД — ГАЗОВЫЙ ДВИГАТЕЛЬ — ХОЛОДНАЯ УГОЛЬНАЯ БАТАРЕЯ


Я помню, что одно время считал производство электричества за счет сжигания угля в батарее величайшим достижением на пользу развития цивилизации, и я был удивлен, насколько продолжительное исследование этих вопросов изменило мои взгляды. Теперь мне кажется, что сжигание угля в батарее, каким бы эффективным оно ни было, стало бы только временным усовершенствованием, промежуточным шагом в движении к чему-то более совершенному. Помимо всего прочего, получая электричество этим способом мы будем уничтожать сырье, и это будет варварский процесс. Мы должны мочь добывать потребную нам энергию без затрат сырья. Но я далек от того, чтобы недооценивать значение такого эффективного метода сжигания топлива. В настоящее время основная движущая энергия получается из угля, и либо непосредственно, либо через свои производные, он дает огромный вклад в человеческую энергию. К сожалению, во всех принятых ныне процессах большая часть энергии угля бесполезно рассеивается. Самые лучшие паровые двигатели используют лишь малую часть полной энергии. Даже в газовых двигателях, в которых, особенно в самых новейших, достигаются еще лучшие результаты, все равно процесс идет варварский. В наших электрических осветительных системах мы едва используем одну треть одного процента, а в газовом освещении и того меньшую часть энергии угля. Если рассмотреть всевозможные способы применения угля в нашем мире, то мы определенно не используем больше, чем два процента его энергии, которая доступна теоретически. Тот, кто прекратит эти бессмысленные потери, станет величайшим благодетелем человечества, пусть даже предложенное им решение и не сможет стать вечным, потому что оно непременно ведет к истощению запасов сырья. Сейчас попытки получить больше энергии из угля ведутся главным образом в двух направлениях — путем генерации электричества, и путем получения газа для использования его в целях движущей энергии. На обоих направлениях уже достигнут заметный успех.
Приход передачи электрической энергии с помощью переменных токов знаменует новую эпоху в экономии энергии, которую человек может добыть из угля. Очевидно, что вся электрическая энергия, получаемая от падающей воды, сберегающая так много топлива, — это чистая выгода для человечества, которая делается тем более эффективной, что она достигается ценой небольших затрат человеческих усилий, и что этот наиболее совершенный из всех известных способов получения энергии от солнца вносит всемерный вклад в развитие цивилизации. Но электричество позволяет нам еще и получать из угля энергии больше, чем давали старые способы. Вместо перевозки угля в удаленные места, где он потребляется, мы сжигаем его рядом с шахтой, получаем электричество в динамо, и передаем в другие места ток, что дает заметную экономию. Вместо того, чтобы приводить в движение машины на фабрике с помощью ремней и трансмиссий, мы энергией пара генерируем электричество и приводим в движение электрические моторы. Этим путем несложно получать движущую энергию из топлива в два или три раза более эффективно, не говоря уже о прочих многочисленных преимуществах. Именно в этой области, а также в передаче энергии на большие расстояния, и несет промышленную революцию переменная система с ее идеально простой техникой. Но на многих направлениях этот прогресс пока еще не ощущается. Например, паровозы и поезда все еще движутся паровой энергией, непосредственно воздействующей на валы или оси. Можно было бы преобразовывать в движущую энергию намного большую часть тепловой энергии, если вместо нынешних корабельных двигателей и локомотивов использовать динамо, приводимые в движение специальными паровыми или газовыми двигателями высокого давления, и применяя для движения сгенерированное электричества. Этим способом можно получить выигрыш от пятидесяти до ста процентов от эффективной энергии, получаемой от угля. Трудно понять, почему на столь простой и очевидный факт инженеры не обращают большего внимания. В океанских пароходах такое усовершенствование было бы особенно желательным, потому что оно помогло бы избавиться от шума и существенно увеличило бы скорость и грузоподъемность лайнеров.
Еще больше энергии сейчас получается из угля с помощью последнего усовершенствован- ного газового двигателя, экономичность которого в среднем примерно вдвое больше, чем у луч- шего парового двигателя. Введению газового двигателя очень сильно способствует важность газовой индустрии. С ростом использования электрического света больше и больше газа при- меняется в целях получения нагревательной и движущей энергии. Часто газ добывается вбли- зи угольных шахт и переправляется в удаленные места его потребления.
Это дает существенную экономию и в расходах на транспортировку, и в использовании энергии топлива. При нынешнем положении дел в механике и электричестве самым рациональным способом получения энергии из угля очевидно является производство газа рядом с залежами угля, и использование его, прямо на месте или где-то еще, для генерации электричества для индустриального использования в динамо, приводимых в движение газовыми двигателями. Коммерческий успех такого завода сильно зависит от производства газовых двигателей большой номинальной мощности, что, судя по энергичной активности в этой области, скоро произойдет. Вместо непосредственного потребления угля, как обычно, из него следует производить газ и сжигать его для экономии энергии.
Но все эти усовершенствование не могут быть ничем, кроме переходных этапов в развитии в направлении чего-то более совершенного, потому что в конечном итоге мы должны научиться получать электрическую энергию из угля более прямым способом, не содержащим в себе больших потерь его тепловой энергии. Можно ли окислять уголь в холодном процессе, — пока еще остается под вопросом. Его соединение с кислородом всегда идет с выделением тепла, а может ли соединение углерода с каким-либо другим элементом быть напрямую преобразовано в электрическую энергию, пока еще не выяснено. При определенных условиях азотная кислота сжигает углерод, генерируя электрический ток, но раствор при этом не остается холодным. Предлагались и другие пути окисления угля, но они не дали новых перспектив получить эффективный процесс. Я потерпел полную неудачу, хотя возможно и не настолько полную, как те некоторые, кто "изобрел" холодную угольную батарею. Это задача в основном для химика. Не для физика, который все свои результаты рассчитывает заранее, и поэтому, если эксперимент ставится, то провалиться он не может. Химия, хотя это и позитивная наука, пока еще не располагает такими позитивными методами разрешения проблем, которые есть в распоряжении для решения многих физических проблем. Успех, если он вообще возможен, достигается путем упорных попыток нежели посредством дедукции или расчетов. Тем не менее, скоро настанет время, когда химик сможет следовать четко прочерченному и заблаговременно проложенному курсу, когда процесс достижения им нужного результата станет чисто конструктивным. Холодная угольная батарея даст огромный импульс развитию электричества; от нее очень недалеко до осуществления летающей машины, и она чрезвычайно будет способствовать развитию автомобиля. Но эти и многие другие проблемы решаются еще лучше, и еще более научным образом, световой аккумуляторной батареей.