Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1987. január-június (20. évfolyam, 1-25. szám)
1987-02-13 / 6. szám
TUDOMÁNY A — ember mindig igyekezett r\jL legyőzni és uralni a természetet. Lehetőségeiben azonban izomereje korlátozott, amely mai szemmel nézve csupán egy 100 W- os villanyégő teljesítményével egyenlő. Hogy testi képességét felülmúló munkát végezhessen, állatokat szelídített meg és gépeket szerkesztett. Később megteremtette a korszerű technikát, melynek segítségével megsokszorozta erejét. Napjainkban azonban újból energiagondokkal küzd, mint akkor a kezdet kezdetén, amikor csak önerejére támaszkodva nézhetett szembe a természet erőivel. Cikksorozatunk az energiaproblémával foglalkozik. Mire fogyasztjuk el az energiát? Mit várhatunk a megújuló energiaforrásoktól? Meddig tartanak ki a nem megújuló energiaforrásaink? Először ezekre a kérdésekre próbálunk válaszolni, majd kitérünk az energia- átalakítási módszerek ismertetésére, szó lesz az energia szállításáról és tárolásáról, végül az új energetikai irányvonalakkal és az energetika, valamint a környezet viszonyával foglalkozunk. ENERGIAIGÉNYEINK TECHNIKA sei jár, de így csökkenthető az energiaráfordítás és végeredményben a termelés költsége is. Külön érdekességet jelent a szállítás energiaráfordítása. Általában az energiaszükségletet ezen a területen szállítási tonnakilométerre vagy utaskilométerre szokták megadni. A szállító berendezések tökéletesítésével az energiafelhasználás jelentősen csökkenthető. Ezen a területen napjainkban jelentős kutatások folynak. De van még egy kérdés, amit itt meg kell válaszolni: milyen sebességgel utazzunk? Logikus, hogy ugyanannyi utaskilométer különböző sebességgel különböző mennyiségű energiát igényel. A seéri a Föld felszínét. Ez az energia- mennyiség is visszakerül azonban a világűrbe a víz párolgása, a légköri mozgás, valamint az infravörös hősugárzás által. Másképp nem is történhetett, hiszen ha ez a mérleg nem egyezne, a Föld állandóan hűlne, vagy fordítva, melegedne. Némileg módosítja a mérleget a növények fotoszintéziséhez szükséges energia. Ennek részaránya azonban csupán a beeső sugárzás 0,2 %-a, amit a továbbiakban nem veszünk figyelembe. Az a kérdés, hogy a Föld felszínére érkező energiából mennyit használhat fel az ember, egyáltalán nem egyszerű. A hasznosításnak elég szíAz ember és az energia !■ Ma egy ország műszaki színvonalát legjobban a felhasznált energia mennyisége jellemzi. A gazdasági növekedés és a termelés műszaki színvonalának emelkedése elválaszthatatlan az energiafogyasztástól. 1971-ig a világ energiafogyasztása átlagosan 4-5 %-al nőtt évente, ami kb. 15 évenkénti megkétszereződést jelent. Emelkedett az egy főre vonatkoztatott energia- termelés, bár egyidejűleg természetesen nőtt a világ népessége is. Míg 1930-ban egy főre kb. 5000, 1975- ben 19 800 kWh energia jutott. Ezeket az értékeket az évi óraszámmal elosztva (8760) megkapjuk az egy főre eső átlagos teljesítményt, ami 1975-ben kb. 2 kW volt, 20-szor nagyobb az ember által kifejthető teljesítménynél. Az ország fejlettségi színvonalától, gazdaságának sajátosságától, földrajzi helyzetétől függően váltakozik az energiafogyasztás. A fejlett ipari országokban az energiafelhasználás szerkezetére jellemző az ipar nagy energiaigénye^a lakossági és kommunális fogyasztók, valamint a szállítás nagy energiafogyasztása. Azt, hogy mennyi energia kell az adott célra, éveken át az energiafogyasztó folyamat tulajdonságainak számításba vételével határozták meg. Ez megengedhető volt addig, míg az energia viszonylag olcsó volt. Ma, amikor az energia, valamint az energiahordozók drágulnak, az energiafogyasztás optimalizálására van szükség. Világosítsuk meg az elmondottakat egy példával. Nézzük a lakásfűtés höfelhasználását,. Ha egy ház hőszigetelését javítják, megfelelően tömörek a nyílászárók, nincs léghuzat, a hőenergia-felhasználás csökken. A szerkezeti korszerűsítések drágítják ugyan az épületet, de mérséklik a fútésráfordítást. Mindkét tétel együttes optimalizálása adja a fűtési hőfelhasználás feladatának legjobb megoldását. Hasonló a helyzet az ipari technológiák esetében is. A berendezések tökéletesítése ugyan némi áremelkedésbesség kiválasztása és a szállítás típusa ma nemcsak gazdasági kérdés, hanem életmódbeli is, és sok esetben presztízsszempontok befolyásolják. E kérdést elemezve néhány kutató arra a véleményre jutott, hogy túlságosan sokat utazunk. Például a szolgálati utak száma csökkenthető volna jobb és gyorsabb kapcsolatteremtéssel pl. videotelefonnal. Ez a példa is mutatja, hogy az energiafelhasználás kérdése nem tárgyalható elszigetelten más gazdasági és műszaki problémáktól. A nap-, víz-, szél-, hullám-, árapály- és geotermikus energia a megújuló energiaforrások sorába tartoznak. Bár teljesítőképességük összege jóval fölülmúlja igényeinket, felhasználásukra csak kis mértékben kerül sor. NAPENERGIA * 20 Csaknem minden, ma használatos energiafajta a Naptól származik. Csak az atomenergia (az urán és a tórium hasadási energiája a Föld keletkezési időszakában vele együtt jött létre) és az árapály-energia, amelyet a Hold vonzása vált ki, nem származik a Naptól. Természetesen a szerves tüzelőanyagokat (szén, kőolaj, stb.) a nem megújuló energiaforrások közé soroljuk, mert megújulási idejük semmiképpen sem hasonlítható felhasználásuk üteméhez. Bolygónk több millió év alatt halmozta fel a Nap energiáját a szerves tüzelőanyagokban, s mi rövid idő alatt elfogyasztjuk azt. Ezért a továbbiakban napenergiáról beszélve a folyamatos felhasználását vesszük csak figyelembe a sokéves felhalmozódás nélkül. A Naptól egy év alatt a Földre érkező összes sugárzási energia 1500.1 o15 kWh. Ez az érték kb. 20 000-szer nagyobb, mint a világ 1975. évi összes energiafelhasználása. Ezt az összes energiát azonban még elméletileg sem hasznosíthatja az ember, mivel a Földre érkező összes sugárzás 34 %-a közvetlenül visszaverődik a világűrbe a felhők tükrözése miatt, 19 %-át elnyeli a légkör, s csupán mintegy 47 %-a gorú határai vannak. A napenergia nagyfokú felhasználása esetén megváltozhat az energiamérleg, ami mind helyi, mind általános klímaváltozást hozhat. Természetesen ez a probléma nem a mára vonatkozik. Ma még az a gondunk, hogy a napenergiát kicsiben megtanuljuk hasznosítani. VÍZENERGIA A vízenergia úgy keletkezik, hogy a Nap elpárologtatja a tengerek, óceánok vizét, amely aztán csapadék formájában visszahull a Földre, létrehozva a természetben a víz körforgását. A vízenergiát az ember már az őskorban is hasznosította, jelentős helyet az energetikában csak a villamosenergia-termelés útján szerzett. A világ vízenergia-készletét évi 33 000 TWh-ra becsülik. Napjainkban ennek csak kb. 5 %-át hasznosítják vízi erőművekben. A vízi erőművek építése hatalmas földmunkákat kíván víztárolók, gátak, vízátfo- lyók létesítésére. Mindezek megvalósítása csak az utóbbi évtizedekben vált lehetségessé a technikai haladás által. De még a mai korszerű technika alkalmazásával is hosz- szú évekig tart egy-egy nagyteljesítményű vízi erőmű felépítése. Rendkívüli körültekintést igényel a környezetbe való beillesztésük, hiszen megváltoztatják a helyi klímát, a megszokott növény- és állatvilágot, a talaj állapotát stb. SZÉLENERGIA A légkör egyenlőtlen felmelegedése hatalmas levegőáramlásokat vált ki. Ezt nevezzük szélenergiának. Hasznosításának legfontosabb tényezője a szél sebessége. Mai korszerű formájában a szélenergetikai berendezés egy szélkerék, amelyet elég magasra helyeznek a föld fölé, mivel a szél sebessége a magassággal észrevehetően nő. Különböző tanulmánytervekben a szélkerék átmérője 30-100 méter között mozog. A szélkerék villamos generátort hoz forgásba, szokás szerint fordulatszámot növelő áttétellel. Nagy érdeklődést váltanak ki az önállóan működőképes 1 vagy néhány kW teljesítőképességű szélerőművek. Ezek nemcsak villamos- energia-termelésre hasznosíthatók, hanem mechanikai munkát is végezhetnek, pl. távoli legelőkön kutakból vizet szivattyúzhatnak velük. HULLÁMZÁSI ENERGIA A szélenergia előidézi a tengerek, óceánok, hullámzását. A mozgó víztömegeknek hatalmas tehetetlenségük van, s ezért a hullámzás a szélhez -viszonyítva sokkal állandóbb energiaforrás. Hasznosítása nem' partközeiben, ahová a hullám lecsillapodva érkezik, hanem nyilt tengeren kifizetődőbb. Az energiahaszno- sitás lényege úszó szigetek létesítése, ahol a sziget szerkezeti elemeinek egymáshoz való viszonylagos elmozdulását használják fel a víz átáramoltatására villamos generátorhoz kapcsolt vízturbinán. ígéretesnek látszik az az új hullámenergiát hasznosító berendezés, amelyet először Japánban próbáltak ki. Ez voltaképpen egy úszó láda fenékkel felfelé fordítva. így a ládában légpárna marad, amely a hullámzás hatására összenyomódik és kitágul. Közben a levegő légturbinát forgat, amely villanygenerátort hajt meg. ÁRAPÁLY-ENERGIA Eredete a Hold járásával függ össze. Már a középkorban is próbálták hasznosítani, de mindmáig nem értek él vele komolyabb eredményeket. Az árapály-erőmű egyszerűbb változata a következő elven alapszik: dagálykor a víz egy tartályt tölt meg, amely apálykor kifolyik belőle és vízturbinát forgat meg. Ez az ún. egymedencés-rendszerű árapály- erőmű. Kétmedencés erőmüvek is léteznek, amelyek dagálykor és apálykor is energiát termelnek. Ma a világon csak néhány árapály-erőmű működik. Közülük az egyik legnagyobb a kiszlogubszki erőmű a Szovjetunióban. Két, egyenként 400 kW teljesítményű turbinája van. GEOTERMIKUS ENERGIA A Föld belsejéből a felszínre törő höáramlást geotermikus energiának nevezzük. Ha erről az energiáról beszélünk két eltérő energiaforrásra gondolunk: a föld alatti forró vízre vagy gőzre 10-300 Celsius-fok hőmérséklettel és a petrotermális forrásra, vagyis a forró, száraz kőzetek hőenergiájára. Az esetek többségében a geotermikus energiát úgy hasznosítják, hogy mély fúrás útján a gőznek és forró víznek szabad utat biztosítanak a felszín felé. A hidrotermális kutak mélysége a helyi adottságoktól függően lehet 300-2000 m. Az így nyert gőzt vagy vizet közvetlenül a fogyasztóhoz juttatják, gőzturbinákban hasznosítják, vagy üvegházak, lakó- és irodaépületek fűtésére alkalmazzák. Amikor a nagymennyiségű termálvíz kiaknázásáról van szó, nem szabad figyelmen kívül hagyni, hogy sok ártalmas anyagot tartalmaz. Az ilyen vizet a természetes víztárolóba nem lehet bevezetni. Hatásos módszernek látszik a kitermelt víz visz- szatáplálása a kútba. Ez a megoldás viszont megdrágítja a geotermikus energia hasznosítását. (Folytatjuk) KOVÁCS ZOLTÁN villamosmérnök Nagyvárosok peremén gyakori látvány... (Gyökeres György felvétele) AGYSEBÉSZ ROBOTKAR Számítógéppel vezérelt robotkar vett szövetmintát egy rákbeteg agyából a kaliforniai Memorial Medical Centerben. A körülbelül 60 centiméter hosszú, hat ízülettel ellátott kart kifejezetten a sztereotaktikus műtétek céljaira szerkesztették: arra, hogy a műtéti műszereket a koponyán kialakított fúraton át a röntgenképek alapján kiszámított helyre juttassa. A robotkar századmilliméternyi pontossággal behatárolta egy agydaganatban szenvedő 52 éves beteg tumorát. A robotkar megkönnyíti a tályogok feltárását és leszívását is, de sohasem kellhet versenyre a gyakorlott idegsebészek finom tapintásával. ISMÉT ELEKTRONCSŐ? Kutatók szerint a régi, sokat szidott elektroncsövek ismét visszatérhetnek olyan alkalmazásokban, ahol a gyorsaság, a sugárzással szembeni érzéketlenség és a höállóság fokozott követelmény. Az elektroncsövek előnye, hogy az elektronok haladása sokkal gyorsabb bennük, mint a szilícium félvezetőben. Versenyképességük előfeltétele azonban a miniatürizálás. Elektroncsöves kis integrált áramköröket már kifejlesztettek, de ezek nagy katódot igényelnek, ami a méretcsökkentést korlátozza. SZÁMÍTÓGÉPES szabászat A számítógép betört a divat területére is! Franciaországban a Lectra Systemes cég már hírnevet is szerzett azokkal a butikjaival, amelyek a kirakatban bemutatott ruhákon kívül semmilyen raktárkészlettel nem rendelkeznek. Elektronikus próbafülkéikben képfeldolgozó és video tervezőrendszer található. Ha valaki ruhát szeretne csináltatni magának, nem kell a készletet végigpróbálnia: a tükör előtt állva a katalógus összes modelljét néhány perc alatt áttekintheti. A vevő méreteit lézeres letapogatással állapítják meg, és memóriakártyán tárolják, amelyet a terminálba helyezve a rendelés automatikusan megtörténik. Az üzletek mindegyike közvetlen összeköttetésben áll a gyártó üzemmel. A számítógép választja ki a kívánt modellt és a megfelelő anyagot, majd megadja a szükséges utasításokat a szabó- és varróautomatáknak. Emberi ellenőrzés után kerül a kész ruha a megfelelő üzletbe (2 nap alatt), ahol azt összehasonlítják a megrendelés adataival: az áru kifizetése a memóriakártya segítségével történik. A fentiek szerinti rendszer Japánban 1980 óta működik. LEGO BÚTOR Francia szakemberek a világsikert aratott Lego játékra emlékeztető bútorépító rendszert dolgoztak ki, amelynél az összesen tíz alapelemes készletből a bútorok százait lehet összeállítani. Az egységek ragasztóanyag, csavar és szeg nélkül illeszthetők. A kapcsolat oldható és így a belsőépítész vagy a bútor tulajdonosa fantáziáját szabadjára engedheti: az elemek cserélhetősége a szobabelső egyedi és változatos kialakítására ad lehetőséget. A rendszer első állványszerű berendezési tárgyaknál, asztalok és ülőbútorok összeállításánál jelent előnyt.
