Энергия волн

Глава 3. Назад — к водяному колесу

Волновая энергетика означает в определенном смысле, что мы возвращаемся к водяному колесу. Мы оказываемся, таким образом, в ирреальной обстановке отголосков шума, сопровождавшего появление гидроэнергетики, шума, в котором звучали «религиозные» возражения и протесты против использования водяного пара. Можно провести параллель с концом XVIII в., когда паровая машина Джеймса Уатта выдавала энергию мощностью только 11 кВт, а текстильной фабрике требовалось 190 кВт. В то время была нужна немалая проницательность, чтобы понять, что основным источником энергии станет пар, одержав победу над водой. Водяная мельница была самой ранней формой механизации труда, освободившей животных и рабов от однообразной механической работы и крестьян от перемалывания зерна вручную. Гидроэнергетика жила в сознании поколений. Она неохотно освободила место пару, но и сегодня вода в гидроэлектростанциях представляет основной источник электроэнергии.

К 1086 г. — во времена «Книги судного дня»[17] — в Британии было 5624 действующие мельницы, почти все — водяные, обслуживающие двухмиллионное население, т.е. одна мельница приходилась на 400 человек. Затем начался прогресс. Пар был пленен, и его притягательная сила оказалась непреодолимой. Но стало ли это прогрессом?

М-р Давид Брайсвэйт, архитектор и издатель, суммирует ситуацию в своем введении к «Ветряным и водяным мельницам» Джона Рейнольдса. «Если верно то, что открытие новых источников энергии составляет основу развития цивилизации и скорость прогресса определяется изменением количества энергии, приходящейся на человека, то вытеснение энергии воды и ветра энергией пара следует безусловно приветствовать. Но неопровержимый факт состоит в том, что использование сил огня и пара для моторов и турбин будет расточительством и невообразимо загрязнит нашу атмосферу». Заметим, что м-р Брайсвэйт не считает наше ископаемое топливо достойным упоминания. Он писал это в 1930 г., до наступления энергетического кризиса.

Великое обещание волновой энергетики состоит в том, что впервые после изобретения водяного колеса появилась возможность осознать концепцию, именуемую прогрессом, не проливая слезы по поводу ее побочных нежелательных эффектов. Все экологические последствия, насколько это известно сегодня, в нашем случае благоприятны и проблемы, связанные с ними, разрешимы. Вопросы ставятся так: могут ли волны когда-нибудь стать основным источником энергии? Какой тип или типы устройств предпочтительней? Каковы социальные последствия? И наконец, говоря о том, что почти всегда замалчивается, является ли морально приемлемым безнаказанное использование природных ресурсов? Последний аргумент выражает современное преломление взглядов древних римлян на гидроэнергию — «религиозный» аргумент, вновь сегодня появившийся и отягощенный коллективным чувством вины. Попросту говоря, в этом чувствуется заковыка.

Первое водяное колесо, известное как персидское колесо, восходит к 200 г. до н.э. Оно работало точно так, как представляет себе это большинство людей сегодня, если вообще себе это представляет. Колесо, помещенное в поток, приводилось в движение текущей водой. С обода колеса свисали бадьи, подобно сиденьям в аттракционе «Большое колесо». Бадьи черпали воду и при подходе к наивысшей точке опорожнялись либо на площадь, подлежащую ирригации, либо в акведук. Прошло еще сто лет, прежде чем в 85 г. до н. э. появилось первое упоминание об использовании колеса в его обычном механическом назначении.

В поэме Антипатра из Фессалоник говорится:

Мельницей называлось место, где девушки перетирали зерно между камнями вручную. Первые мельницы, работавшие по принципу пестика и ступки, эволюционировали в примитивные седловые — ручные мельницы; нижний камень имел углубление, а верхний камень, хорошо пригнанный, вращался на нижнем, перетирая зерно. Затем к верхнему камню приделали рукоять и приспособили ослов вращать его, как добрый пес Миро вращал вертел в харчевне «Королева Гуселапа». И наконец, человеческий гений соединил воедино водяное колесо, вращаемое силой природы, и жернов. Человечество получило хлеб и гидрохозяйство.

В нашем распоряжении нет источников, свидетельствующих о реакции девушек Антипатра на техническую революцию, но впоследствии использование водяного колеса в Риме для облегчения труда вызвало заметное смятение. В «Архитектуре» Витрувия имеется ссылка на колесо, причем он упоминает о зубчатой шестерне, что указывает на значительное усовершенствование римлянами первоначальной идеи. Но они не внедрили ее. Одна из причин состояла в том, что рабы, занятые на молотьбе, воспротивились этому, а при обеспеченном рынке рабов никто особенно не был заинтересован в механизации. Другой же причиной, по-видимому, был страх перед вмешательством в естественный порядок в природе.

Джон Рейнольдс в цитированной работе говорит об этом так: «Механизация встретила сильную официальную оппозицию. Было объявлено, что государству будет грозить опасность, если большое количество рабочей силы окажется незанятой». Что касается зубчатых передач, представлявших еще большую угрозу естественному порядку, то римляне, по-видимому, обрели собственное равновесие в использовании их для тех целей, где средства оправдываются результатом, т.е. целей, которые, по выражению м-ра Рейнольдса, «кажутся непонятно легкомысленными, по современным представлениям, такие как управление воротами храмов или театральная техника. Древние смотрели на силы природы с глубоким религиозным благоговением, которое породило тенденцию запрета экспериментов, использующих силу воды. Если каждая река или водопад заселены своими собственными genius loci,[18] то устанавливать водяное колесо в водоемах означало бы заставлять богов служить людям. Однако чисто практические соображения, возможно, в сочетании с растущим цинизмом постепенно сделали водяные мельницы приемлемыми».

Закономерно, что самые первые акты кощунства совершались далеко от Рима, в Британии. «По-видимому, в Хедриэн-Уолле[19], — где местное население, поставляющее рабов, относительно немногочисленно, — испытывались некоторые затруднения в содержании большого гарнизона, — пишет составитель «Индустриальной археологии водяных мельниц и гидроэнергии». — Таким образом, в Хедриэн-Уолле имелся побудительный мотив для развития механизации, экономящей труд, и именно вблизи Хедриэн-Уолла располагались две мельницы, более ранние, чем те, что были обнаружены в Риме».

Когда император Константин принял христианство, рабство было уничтожено и тяжесть обмолота уменьшилась. Вдобавок языческое почитание духов воды прекратилось. Дорога для развития гидроэнергетики оказалась расчищенной.

Римляне первыми осознали преимущества водяного колеса, вращающегося потоком воды, стекающей сверху, когда к напору течения добавляется вес падающей воды. Коэффициент полезного действия выброса водяного колеса, как мы говорим сегодня, может достигать 70-90%, тогда как коэффициент выброса обычного колеса составляет лишь 30%. Стоит остановиться и прикинуть, что потребовалось около 200 лет, прежде чем был осознан эффективный путь использования водяного колеса. Но даже и сегодня большинство людей представляет себе водяное колесо не иначе, как колесо у края старой мельницы в плоском, непроизводительном потоке.

Это приобретает значение сегодня, когда различные конкурирующие устройства претендуют на внимание в области волновой энергетики. Проекты разительно отличаются друг от друга, и некоторые из них вызывают естественный скептицизм. Почему же, удивляется непосвященный, потребовалось так много времени, чтобы построить нечто столь привлекательное, простое, бросающееся в глаза? Но, как это видно на примере водяного колеса, очевидность иллюзорна. А двухсотлетний срок ретроспективы еще не истек.

В Англии обращение к гидроэнергетике вызвало значительное общественное трение. Мельник был видной социальной фигурой, но в средние века почти всю свою продукцию он передавал феодалу, владевшему мельницами, оставляя себе незначительную ее часть в качестве платы за помол. Никому другому не разрешалось молоть зерно, но крестьяне, нарушая закон — как всегда бывает, когда он переступает некоторую черту, — тайком пользовались дома каменными ручными мельницами. Настоятель монастыря св. Олбанса как-то, конфисковав их у владельцев, вымостил ими монастырский двор. Во время Крестьянского восстания камни были выворочены и разбиты.

Колесо, так сказать, совершило полный оборот, когда пар бросил вызов воде. Долгое время мощь воды была больше. Не далее как в 1854 г. водяное колесо было установлено Лэксейской угольной компанией на острове Мэн для откачки воды из главной шахты. Оно имело в диаметре 21 м, весило 100 т, а мощность составляла 172 кВт. Спустя десять лет другое колесо мощностью 190 кВт было поставлено в Ришворт-Миллс, вблизи Галифакса. В Соединенных Штатах одно водяное колесо имело мощность 7,5 МВт, т. е. 7500 кВт. Но пар победил.

Сила пара оказалась такой, что по производству энергии он одержал верх над водяным колесом в большинстве стран. Дренаж почвы изменил режим рек, ставший неустойчивым, и потребность в воде возрастала с ростом населения. Глядя в прошлое, можно заметить, что у промышленности не было реальной альтернативы. Прогресс XIX и XX вв. не достиг бы действительного уровня без паровой энергии, однако многие нежелательные последствия ее использования были обнаружены потом.

Сегодня мы находимся в другой поворотной точке. Едва ли кто-либо сегодня, знакомый с фактами, сомневается, что нам остается либо преодолеть кризис, вызванный истощением природных ресурсов, либо примириться с ним. Есть немало приверженцев концентрации основных усилий на ядерной энергетике; они будут говорить и утверждают сейчас, что опасность ее гиперболизирована. По иронии судьбы Руководящий комитет по волновой энергетике расположен в Харуэлле[20], где считается святотатством представлять радиацию иначе, чем нечто весьма хорошее и дешевое. Вас проведут до учреждения, где сидят специалисты по волновой энергии, мимо буквенных кубиков, сложенных в предостережение: ОПАСНО — РАДИАЦИЯ, и ваш провожающий примется уверять, что беспокоиться совершенно не о чем, что это безопаснейшее место в мире. Брр…

Апологеты угля, перекопав Вэйл и Йорке и сделав Селби угольной ямой, — что вызывает сегодня гораздо больше возмущений, чем объявление о начале работ, — смотрят вперед, призывая день, когда могут приняться за Вэйл в Бельвуаре. А геологи управления угольной промышленности сделали некоторые интересные открытия, о которых предпочитают не особенно распространяться. Поговаривают, что город Оксфорд уселся на верхушку богатого угольного пласта и потому не будет ничего удивительного, если нас начнут уверять, что ему не грозит оседание и эти старые здания находятся в полной безопасности.

Национальный профсоюз горняков, да и управление, похоже, обеспокоены тем, что все больше мужчин должно будет всю жизнь работать под землей, в опасных и неприятных условиях, неприемлемых для человеческого существования.

М-р Артур Скаржил, этнолог, возможно, несколько неожиданно побил все рекорды, когда оказалось, что ядерная энергетика может стать вероятным соперником угольной промышленности по числу предоставляемых рабочих мест. Требуется все-таки умственное усилие, чтобы представить этнолога, верящего, что работа в шахте есть показатель цивилизации.

Почти любой альтернативный источник энергии находит потенциальных оппонентов среди специалистов по окружающей среде, преданных делу. Сами-то они, конечно, не замечают этого и далеки от таких намерений. Действительно, они в первых рядах борцов за альтернативные источники. Но многие из них склонны предполагать, что и с дополнительными источниками конец света близок. Они представляют собой современный эквивалент религиозных фанатиков в языческом Риме, считавших кощунством обращаться к духам воды, если надо удовлетворить потребности человека. Можно уважать аргументацию пессимистов и восхищаться их готовностью вернуться к патриархальным условиям существования. К несчастью, всем не хватит места, если вернуться к природе.

Сегодня есть инженеры и ученые, работающие над решением, может быть, не менее революционным, чем изобретение парового котла. Правительство, несмотря на свою осторожность, признало, что для Англии развитие волновой энергетики — наиболее перспективно. Против этой немногочисленной и не влиятельной группы выступают современные эквиваленты рабов, крестьян и мельников, которые потеряли работу с появлением водяных мельниц и небрежно игнорировались обществом.

То же самое может случиться и теперь, если общество проявит равнодушие к будущему. Любое развитие техники либо угрожает занятости, либо обеспечивает большой досуг. Найти правильное решение — наша общая задача. Идейные позиции рабов и крестьян в этом вопросе сегодня занимают ядерщики, руководители управления угольной промышленности и национального профсоюза горняков; этой идеологии служит инстинкт самосохранения общественных деятелей и политиков вкупе со смятенными эмоциями людей, не доверяющих никаким формам технического прогресса. Вместе они образуют устрашающий конгломерат. Но волны не отступают от препятствий.