Далі в цьому товаристві наводяться витяги з Доповіді, що була проголошена в далекому 1975 році і мала повну назву
ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА
Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР
Автором доповіді був видатний радянський вчений-фізик Пьотр Лєонідовіч Капіца. Або ж, якщо перекласти це російське прізвище простою руською мовою, то не менш видатний українець Петро Копиця. Відомо, що його син С. П. Капиця іноді виправляв співбесідників, що звали його так: Ну, какой я КАпица - я КопЬІця! Але в письмових джерелах закріпилося спотворене "великим і могутнім" написання прізвища вченого - Капица.
Доповідь П. Капиці містила низку положень, які стосуються перспектив використання і розвитку відновлюваних джерел енергії. Цікаво час від часу кидати короткий погляд в ретроспективу. Це не тільки дає уяву про спосіб мислення та розуміння відомих проблем тим поколінням. Це також дозволяє розділити "невтілене - обмежене сьогоднішніми поки що куцими можливостями", "невтілене - обмежене тогочасним баченням та рівнем знання" і геніальні (майже надприродні
) наукові пророцтва. І сприяє в деякій мірі розумінню стану сьогоднішніх проблем у взаєминах людства з великими і таємничими силами природи, раціональних напрямів його руху у подоланні енергетичного "голоду" і таке інше.
Сама доповідь у повному обсязі не менш цікава, але її загальна тема і обсяг змушують помістити її окремо. Отож, далі фрагменти доповіді...
1. Сейчас в качестве основных энергетических ресурсов используются торф, уголь, нефть, природный газ. Установлено, что запасенная в них химическая энергия была накоплена в продолжение тысячелетий благодаря биологическим процессам. Статистические данные по использованию этих ресурсов показывают, что в ближайшие столетия они будут исчерпаны. Поэтому, на основе закона сохранения энергии, люди, если они не найдут других источников энергии, будут поставлены перед необходимостью ограничения ее потребления, и это приведет к снижению уровня материального благосостояния человечества.
І дотепер людство бере більшу частку енергії з викопних ресурсів. Але найдошкульнішою проблемою замість перспективи їх повного вичерпання тепер постало розуміння того, що зовсім не земні надра є "найтоншою ланкою". Трохи кумедно, але якраз самому людству світить просто не дожити, навіть і близько, до вичерпання викопних енергетичних ресурсів. Незворотні зміни клімату, викликані нагріванням планети від спалювання викопного палива, а також парниковим ефектом, спричиненим зміною складу атмосфери за рахунок продуктів згоряння згаданих ресурсів (в основному СО2), як стверджують кліматологи, можуть призвести до розладу екосистеми (підтоплення, стихійні лиха, жорсткий ультрафіолет) та вимирання великої частини живого на планеті, включно із самим людством. Принаймні саме висновки кліматологів є зараз головним рушієм розвитку альтернативних видів енергетики, оформленим політично у вигляді численних кліматичних домовленостей і протоколів. Тож тепер задача людства полягає в тому, щоб частку енергетики, що базується на вугіллі, нафті і газі, не збільшувати. А зростання потреб у енергії забезпечувати виключно видами енергетики, що не спалюють викопних палив і не додають в атмосферу СО2.
2. Неизбежность глобального энергетического кризиса сейчас полностью осознана, и поэтому энергетическая проблема для техники и науки стала проблемой № 1. Сейчас в ведущих странах отпускаются большие средства на научно-технические исследования в этой области.На жаль, усвідомлення цієї проблеми обмежувалося залом, де виступав пан Капиця, та його аудиторією. Поза тим залом, навпаки, чергові з'їзди мудрої партії намічали щораз більші задачі безглуздого росту видобування вугілля, нафти, газу. Комуністичне майбутнє чомусь ніяк не уявлялося без виплавки нових мільйонів тон металу. Цей метал (чи то зібраний піонерами брухт, чи то вивезений і покинутий на величезних просторах у місцях планованого будівництва всіляких об'єктів) іржавів потім роками під відкритим небом. Бездумно закопувався у шахтах. Закладався у "найпередовіші" радянські технічні мастодонти із запрограмованим рівнем металомісткості. Особливо гостре "розуміння" неминучої кризи енергетичних ресурсів також спостерігалося серед простих представників радянського народу. Це і водії, котрі зливали невикористане пальне у тріщини в землі, щоб не допустити скорочення норм і лімітів централізованого виділення того пального на майбутні періоди. Комунальники, що з тих же мотивів цілодобово палили вуличне світло... Або шахтарі, котрі іноді, щоб, не дай боже, на свою голову не показати плановій економіці пласти та жили унікально чистого вугілля, що зрідка траплялися, транспортували породу з поверхні у шахту, і "розбавляли" те вугілля до статистично середньої чистоти.
3. Энергия, которой пользуются люди, делится теперь на две части. Первая - это так называемая бытовая энергия. Она непосредственно обеспечивает культурный образ жизни. Эта энергия используется для освещения, для питания холодильников, телевизоров, электробритв, пылесосов и большого количества других приборов, которыми пользуются в повседневной жизни. Используемая в быту мощность исчисляется обычно киловаттами.
4. Другой вид энергии - это промышленная энергия, энергия больших мощностей. Ее используют в металлургии, на транспорте, в машиностроении, в механизации строительства и сельского хозяйства. Эта энергия значительно больше бытовой, мощность ее исчисляется в мегаваттах, ее масштабы и стоимость определяют уровень валового продукта в народном хозяйстве страны. Конечно, предстоящий кризис будет вызван недостатком ресурсов энергии только в энергетике больших мощностей; обеспечение получения этой энергии в достаточном количестве и является основной проблемой, которая, ставится перед наукой.
Знову ж таки, про нестачу ресурсів поки не йдеться. Чіткого акценту на розмежування цільового призначення об'єктів зеленої енергетики для промисловості чи побуту не робиться. Енергогенеруючі потужності на базі відновлюваних ресурсів, що вводяться в експлуатацію в наш час, діляться на великі СЕС і ВЕС, що інтегруються у національну електромережу своїх країн, невеликі місцеві, що забезпечують окремі об'єкти інфраструктури чи промисловості, та індивідуальні, що працюють на окремі домогосподарства. Два останні типи можуть бути автономними або з можливістю віддавати надлишки у загальну мережу.
5. Сейчас главный интерес привлекают те методы генерирования энергии, которые не зависят от количества энергии, запасенной в прошлом в топливе различного вида. Здесь главным из них считается прямое превращение солнечной энергии в электрическую и механическую, конечно, в больших масштабах. Опять же осуществление на практике этого процесса для энергетики больших мощностей связано с ограниченной величиной плотности потока энергии. Оптимальный расчет сейчас показывает, что снимаемая с одного квадратного метра освещенной Солнцем поверхности мощность в среднем не будет превышать 100 Вт. Поэтому, чтобы генерировать 100 МВт, нужно снимать электроэнергию с площади в один квадратный километр. Ни один из предложенных до сих пор методов преобразования солнечной энергии не может этого осуществить так, чтобы капитальные затраты могли оправдаться полученной энергией. Чтобы это было рентабельно, надо понизить затраты на несколько порядков, и пока даже не видно пути, как это можно осуществить. Поэтому следует считать, что практическое прямое использование солнечной энергии в больших масштабах нереально.
Велика геліоенергетика - реальність! Справді, у 1976 р. ціна 1 кВт х год енергії фотоелектричних панелей складала 50...70 $ США. У 2000 році цей показник знизився у 10 разів. А у 2016 році сягнув рівня від 2-3 центів в країнах з високим рівнем інсоляції до 6-7 центів у помірному кліматі. Технологія виготовлення кремнієвих фотоелементів зазнала вже не одну хвилю вдосконалень. Затрати знижено. Масовий випуск кремнієвих модулів з прийнятною ціною тепер не становить труднощів. ККД найпередовіших зразків кремнієвих модулів становить на сьогодні вже 26 %. Типовий їх ККД 15...20 %. Це означає, що в умовах інсоляції 1 кВт х год / кв.м. за світловий день (що характерно, припустимо, для Півдня України взимку) є можливість щодня отримувати з квадратного метра панелі 0,15 - 0,2 кВт х год електоенергії. Які типи панелей на сьогодні справді лишаються надзвичайно дорогі (але й дуже перспективні) це багатоперехідні (багатошарові плівкові) сонячні модулі, для яких в лабораторних умовах вже досягнуто ККД 43 % при тому, що розрахункова межа їх ефективності складає 80 %. I поки що не видно реальних шляхів здешевлення цих передових типів панелей, бо для їх виробництва потрібні такі елементи, як кадмій, телур, індій, галій, яких, на відміну від кремнію, мало в земній корі. 6. Но по-прежнему это остается возможным через ее превращение в химическую энергию, как это испокон веков делается при содействии растительного мира.Тепер це робиться свідомо у великих масштабах. Вирощення енергетичних рослин одна з перспективних галузей зеленої енергетики в деяких країнах Європи.
7. Конечно, не исключено, что со временем будет найден фотохимический процесс, который откроет возможность более эффективно и проще превращать солнечную энергию в химическую, чем это происходит сейчас в природе. Такой процесс химического накопления будет иметь еще то большое преимущество, что даст возможность использования солнечной энергии вне зависимости от изменения ее интенсивности в продолжение дня или от времен года.Браво, пане Капице! Людство погодилося з Вами, що йому цікаво буде мати у своєму арсеналі такий процес. 8. Сейчас также идет обсуждение вопроса использования геотермальной энергии. Преимущество этого метода для энергетики больших мощностей, несомненно, очень велико, энергетические запасы здесь неистощимы, и, в отличие от солнечной энергии, которая имеет колебания не только суточные, но и в зависимости от времен года и от погоды, геотермальная энергия может генерироваться непрерывно. Современный подход к этой проблеме основывается на том, что в любом месте земной коры на глубине в 10-15 км достигается температура в несколько сот градусов, достаточная для получения пара и генерирования энергии с хорошим к. п. д. При осуществлении этого проекта на практике мы опять наталкиваемся на ограничения, связанные с плотностью потока энергии. Как известно, теплопроводность горных пород очень мала. Поэтому при существующих внутри Земли градиентах температур для подвода необходимого тепла нужны очень большие площади, что весьма трудно выполнимо на глубине в 10-15 км. Вот почему возможность нагрева необходимого количества воды сомнительна.
Сейчас тут выдвигается ряд интересных предложений. Например, на этой глубине взрывать атомные бомбы и этим создавать либо большую каверну, либо большое количество глубоко проникающих трещин 
. Осуществление такого проекта будет стоить очень дорого; но, ввиду важности проблемы и больших преимуществ геотермального метода, я думаю, что, несмотря на эти расходы, следует, по-видимому, рискнуть осуществить этот проект.Може здатися трохи кумедним почути про такий підхід від людини, яка трохи згодом говорить про велику небезпеку радіації для всього живого. Але не слід забувати, що у ті часи як підземні, так і наземні ядерні вибухи були справою досить буденною. Хоча і не в масових ЗМІ, але у вузьких колах результати таких випробувань, як воєнного, так і невоєнного значення, широко обговорювалися багатьма зацікавленими спеціалістами, ну а фізиками-ядерниками і поготів. Тож навряд чи слід дивуватися або засуджувати науковця, творця і людину свого часу за припущення про можливість застосування такого інструмента, як мирна атомна бомба. Але й добре, що це "задоволення" дороге 9. Кроме солнечной и геотермальной энергий, не истощающих запасы, есть еще гидроэнергия, получаемая при запруживании рек и при использовании морских приливов. Накопленную таким образом гравитационную энергию воды можно весьма эффективно превращать в механическую. Сейчас в энергетическом балансе использование гидроэнергии составляет не более 5 %, и, к сожалению, дальнейшего увеличения не приходится ждать. Это связано с тем, что запруживание рек оказывается рентабельным только в горных местах, когда на единицу площади водохранилища имеется большая потенциальная энергия. Запруживание рек с подъемом воды на небольшую высоту обычно экономически не оправдывает себя, в особенности когда это связано с затоплением плодородной земли, так как приносимый ею урожай оказывается значительно более ценным, чем получаемая энергия.А от і ні. Цей вид енергії теж належить до екологічно чистих вічно поновлюваних способів. Ріст частки гідроенергетики у світовій енергетиці за минулі 40 років є. Вона складає в наш час близько 20 %.
10. Использование ветра также оказывается экономически неоправданным из-за недостаточной плотности энергетического потока. Конечно, использование солнечной энергии, малых водяных потоков, ветряков часто может быть полезным для бытовых нужд в небольших масштабах.Що тут сказати... Згідно з прогнозом цього року встановлені потужності тільки геліоенергетики в усьому світі збільшаться на 70 ГВт і складуть 295 ГВт. Встановлені потужності вітроенергетики ще у 2015 р. складали в усьому світі 435 ГВт. Нагадаю, що таке 1 ГВт. Один гігават == велика сучасна вугільна електростанція або АЕС. Залізниця Нідерландів працює зараз винятково на вітровій електриці. Здається, побутовий масштаб зелена енергетика все-таки переросла. Навпаки, вона ніяк не може дійти до побуту пересічних громадян переважно через їх незаможність. 11. Из приведенного анализа следует, что нужно искать новые источники энергии для энергетики больших мощностей взамен истощающихся в природе запасов химической энергии. Очевидно, можно и следует более бережно относиться к использованию энергетических ресурсов. Конечно, желательно, например, не тратить их на военные нужды. Однако все это только отсрочит истощение топливных ресурсов, но не предотвратит кризиса.Наскільки глибока зацикленість саме на вичерпанні енергоресурсів... І блаженне невідання екологічних наслідків...
12. Как это уже становится общепризнанным, вся надежда на решение глобального энергетического кризиса - в использовании ядерной энергии. Физика дает полное основание считать, что эта надежда обоснованна.
13. Как известно, ядерная физика дает два направления для решения энергетической проблемы. Первое уже хорошо разработано и основывается на получении цепной реакции в уране, происходящей при распаде его ядер с выделением нейтронов. Это тот же процесс, которой происходит в атомной бомбе, но замедленный до стационарного состояния. Подсчеты показали, что при правильном использовании урана его запасы достаточны, чтобы не бояться их истощения в ближайшие тысячелетия. Электростанции на уране уже сейчас функционируют и дают рентабельную электроэнергию.Правда. І теж не абсолютна. В той час як деякі країни (серед яких і Україна) у довготривалій перспективі роблять ставку саме на атомну енергію, інші країни (як от Німеччина в особі кацлера А. Меркель) анонсують дату, коли закриється їхня остання АЕС.
14. Но также хорошо известно, что на пути их дальнейшего широкого развития и перевода всей энергетики страны на атомную энергию лежит необходимость преодоления трех основных трудностей:а. Шлаки от распада урана являются сильно радиоактивными, и их надежное захоронение представляет большие технические трудности, которые еще не имеют общепризнанного решения. Самое лучшее было бы отправлять их на ракетах в космическое пространство, но пока что это считается недостаточно надежным.б. Крупная атомная станция на миллионы киловатт представляет большую опасность для окружающей природы и в особенности для человека. В случае аварии или саботажа вырвавшаяся наружу радиоактивность может на площади многих квадратных километров погубить все живое, как атомная бомба в Хиросиме. Опасность сейчас расценивается настолько большой, что в капиталистическом мире ни одна страховая компания не берет на себя риск таких масштабов.
в. Широкое использование атомной электроэнергии приведет также к широкому распространению плутония, являющегося необходимым участником ядерной реакции. Такое распространение плутония по всем странам земного шара сделает более трудным контроль над распространением атомного оружия. Это может привести к тому, что атомная бомба станет орудием шантажа, доступным даже для предприимчивой группы гангстеров.В утилізації ядерних відходів жодних зрушень немає. Їх так само залишають на десятки років у великих закритих "каструлях", розміщених у різних "відхожих місцях" і відомих як сухі сховища відходів ядерного палива. Небезпека АЕС вже зовсім скоро вивчатиметься людством на практиці: Три Майл Айленд, Чорнобиль, Фукусіма... Ну, а враховуючи ленінградські зв'язки з кримінальним світом нинішнього президента однієї сусідньої ядерної держави, згадана Капицею третя небезпека виглядає майже як пророцтво...
15. ...две последние трудности можно было бы преодолеть, располагая атомные электростанции на небольших необитаемых островах в океане, далеко от густонаселенных мест. Эти станции находились бы под тщательным контролем, и в случае аварии ее последствия не представляли бы большой опасности для людей. Энергией, вырабатываемой электростанцией, можно было бы, например, разлагать воду и полученный водород в жидком виде транспортировать и использовать как топливо, которое при сгорании не загрязняет атмосферу.
О, так, водень! У розробці технологій і розбудові інфраструктури для водневої енергетики саме зараз повним ходом працюють у світі. І японці цим шляхом пройшли, здається, далі ніж інші. Але все ж як не було, так і немає задовільного способу транспортування і тривалого зберігання великих кількостей водню. Тому то і атомні станції збудовано під боком великих міст і столиць. А безпека може досягатися лише високою культурою виробництва і обслуговування станцій. Ось чому околиці штатно працюючих АЕС, як правило, є зараз екологічно чистими місцями природи. Набагато чистішими, ніж околиці димлячих ТЕС і ТЕЦ.
16. Следует признать, однако, что лучшим выходом из создавшегося положения нужно считать получение энергии путем термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия и трития, Известно, что этот процесс осуществляется в водородной бомбе, но для мирного использования он должен быть замедлен до стационарного состояния. Когда это будет сделано, то все указанные трудности, которые возникают при использовании урана, будут отсутствовать, потому что термоядерный процесс не дает в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, не представляет большой опасности при аварии и не может быть использован для бомбы как взрывчатое вещество. И наконец, запас дейтерия в природе, в океанах, еще больше, чем запас урана. Но трудности осуществления управляемой термоядерной реакции пока еще не преодолены.
17. Пока нет оснований считать, что трудности нагрева ионов в плазме не удастся преодолеть, и мне думается, что термоядерная проблема получения больших мощностей будет со временем решена. Основная задача, стоящая перед физикой, - это более глубоко экспериментально изучить гидродинамику горячей плазмы, как это нужно для осуществления термоядерной реакции при высоких давлениях и в сильных магнитных полях. Это большая, трудная и интересная задача современной физики. Она тесно связана с решением энергетической проблемы, которая становится для нашей эпохи проблемой физики № 1.Так, термоядерна реакція гарна штука, але може існувати, наскільки пам'ятаю, частки секунди, і поки що тільки забирає масу енергії, але не дає.
) наукові пророцтва. І сприяє в деякій мірі розумінню стану сьогоднішніх проблем у взаєминах людства з великими і таємничими силами природи, раціональних напрямів його руху у подоланні енергетичного "голоду" і таке інше.
