Все формы энергии превращаются друг в друга, все могут быть измерены одними и теми же единицами: киловатт-часами, джоулями, килограммометрами, килокалориями. Различные источники энергии — различные ее формы. Но значит ли это, что, скажем, киловатт-час солнечной энергии, уловленный зеркальной установкой, равноценен киловатт-часу электрической, выработанному на тепловой электростанции? Нет. Киловатт-час тепловой энергии не равен киловатт-часу электрической энергии.

Энергия имеет качество. Из разных форм энергии ценнее та, которая, во-первых, с меньшими потерями может быть превращена в другие формы, во-вторых, легче и дешевле передается на большие расстояния.

И по первому и по второму признаку нет энергии лучше электрической. Она легко и с незначительными потерями превращается в другие формы. По проводам электрическая энергия передается практически на любые расстояния. Поэтому киловатт-час электрической энергии ценнее киловатт-часа любой другой энергии.

Откуда бы люди ни извлекали нужную им энергию — из каменного ли угля, или из морских приливов, из ядер ли атомов, или из отходов сельского хозяйства, — они прежде всего стараются прикинуть: а много ли при этом можно получить именно электрической энергии?

Обычно такая прикидка делается с помощью относительной величины, показывающей, какая доля содержащейся в источнике (и характерной для него) энергии может быть превращена в электрические киловатт-часы. Эту величину можно назвать электрическим кпд источника.

Максимальный электрический кпд для черного угля, например, равен 38%. Рассчитаны электрические кпд и для всех других цветных «углей». Интересно, что самым высоким кпд обладает «белый уголь» — 94—95%. Это значит, что почти вся энергия текущей воды может быть превращена в электрическую.

Величина полного электрического кпд — важная величина, характеризующая ценность энергетического источника. Но прежде всего «цветной уголь» характеризуется весовой (или объемной) плотностью энергии, то есть количеством энергии, содержащейся, скажем, в 1 кг (или 1 л) источника. Для топлива эта величина совпадает с его теплотворной способностью. Гораздо труднее подсчитать объемную плотность энергии для нетопливных источников. Здесь приходится вводить всякие условия и допущения. Приведу пример.

Для определения плотности энергии речной воды взяты данные Днепровской ГЭС имени Ленина. Турбины, установленные там, развивают каждая мощность 75 тыс. квт при расчетном напоре 36,3 м. При этом максимальный расход воды составляет 240 м3/сек.

Итак, 240 м3, или 240 т, падающей воды вырабатывают 75 тыс. квт-сек, или 75000:3600=20,8 квт-ч электрической энергии. Но 1 квт-ч равен 860 ккал. Значит, в переводе на ккал 240 тыс. кг воды на Днепровской ГЭС вырабатывают 20,8 X 860 = 17 900 ккал. С учетом кпд = 94%, плотность этого источника энергии составит 17 900 : (240 000 •0,94)=0,083 ккал/кг — в 100 тысяч раз меньше энергоемкости топлива!

Скорость ветра («голубой уголь») принималась равной 13,3 м/сек. При расчете энергоемкости «красного угля» исходили из данных геотермических установок в Лардерелло (Италия). Колебание уровня морей («синий уголь») принималось равным 2,6 м (установка в бухте Сан-Жозе, Аргентина). Для расчета плотности энергии в «фиолетовом угле» брались данные тропической установки в Абиджане (Западная Африка), где для турбины мощностью 7 тыс. квт требуется около 30 тыс. м3/час глубинной воды с температурой 8градС (температура же поверхностного слоя воды колеблется от 26 до 30°С) и т. д.

Плотность солнечной энергии подсчитана по формуле Эйнштейна, позволяющей переводить килограммы в единицы энергии. Но предельно большому значению этой плотности противостоит крайняя рассеянность «лучистой массы»: на 1 м2 земной поверхности приходится не больше 1 квт мощности за счет солнечной радиации.

Последнее, что характеризует источник энергии и что, конечно, не менее важно двух других характеристик,— это общие запасы данного источника на Земле (см. вкладку). Не все эти данные достаточно точны (особенно такие, как «запасы» «синего», «фиолетового», «красного» и некоторых других углей). Но общее сравнение между собою они все же позволяют сделать. Обращаю внимание читателей на то, что запасы углей так различны, что они сопоставляются лишь по логарифмической шкале.

Два важных замечания, которые необходимо сделать.

Первое — количества энергии, скрытые в невосполняющихся и восполняющихся запасах «углей», несравнимы между собой: данные о первых характеризуют их полные запасы, восполняющиеся же «угли» ежегодно возникают по меньшей мере в тех количествах, которые указаны на вкладке.

Второе —данные мировых запасов различных видов энергии нельзя складывать между собою. Очень часто они перекрывают друг друга (например, ветер «вырабатывается» за счет затрат солнечной энергии и т. д.). И если бы было возможно до конца использовать тот или иной вид энергии, это неизбежно пошло бы за счет убыли других, которые являются его продуктами.

Рис. М. ВИЛЬЧЕВСКОГО