Знание-сила, 2003 № 05 (911)

Топливный элемент — универсальный источник питания. Он не только обогреет ваш дом, но и способен на многое другое.

*Так, американская фирма «Моторола» разработала ТЭ, который может служить раз в десять дольше, чем обычный аккумулятор мобильного телефона. Заряжают его сжиженным метанолом.

*В Германии создан миниатюрный ТЭ для ноутбука. Он рассчитан на десять часов непрерывной работы — аккумулятор сядет быстрее.

*Фирма «Боинг» ведет испытания ТЭ, которые могли бы питать бортовую аппаратуру самолета в случае ее аварийного отключения.

*В июне 2000 года со стапелей верфи в Гамбурге сошло на воду прогулочное судно «Гидра», работающее на ТЭ. Оно может принять на борт до 22 пассажиров. Запасов водорода на нем хватит на двухдневную морскую экскурсию.

*В марте 2002 года в Германии была спущена на воду первая в мире подводная лодка, оснащенная ТЭ. До 2006 года планируется выпустить шесть подводных лодок U31. Подобное судно может неделями находиться под водой. Его двигатели работают бесшумно, и потому противник не так легко обнаружит его, как обычную подлодку. Интерес к новой технике уже проявляют в Южной Корее, Испании, Португалии, Греции.

*В настоящее время в Японии ведется разработка ТЭ, которыми будут оснащены исландские траулеры. Сейчас 30 процентов всей нефти, закупаемой Исландией, идет на нужды рыболовного флота. Стремясь сэкономить на импорте нефти, власти страны обратились с необычной просьбой к японским инженерам.

Так выглядит домашняя электростанция

«Мерседес», работающий на товарных элементах, развивает спорость до 120 километров в час

Топливными элементами можно оснастить любые виды транспорта: мотоциклы, велосипеды, автобусы. Так, американская фирма «Palcan» выпускает ТЭ мощностью до одного киловатта, рассчитанные на любителей поберечь силы во время поездки на велосипеде. В некоторых городах США и Европы в последние годы появились автобусы, оснащенные ТЭ мощностью свыше 200 киловатт. Подобный транспорт может преодолевать расстояния до двухсот километров без всякой подзарядки. И конечно, нельзя забывать про обычные автомобили!

Правда, для них, по большому счету, нужно менять всю инфраструктуру, созданную в XX веке: вместо сети бензоколонок — строить такую же сеть станций, где заправляют водородом. По оценкам экспертов, только в Германии на это придется потратить около ста миллиардов евро. Пока там имеются всего две «водородные» колонки: в Мюнхене и Гамбурге. Не лучше положение и в других странах.

Получается замкнутый круг. На автомобили, работающие на водороде, нет спроса, потому что с ними мороки не оберешься — сервис для них не создан. А инвесторы не хотят вкладывать деньги в развитие сервиса, потому что на эти машины нет спроса. Впрочем, оптимисты считают, что уже лет через десять начнется серийный выпуск «водородных авто».

Выход все же есть: автомобиль — как и домашняя «котельная» — должен сам вырабатывать водород. В принципе, топливом для такой машины может стать любое вещество, содержащее атомы водорода: природный газ, метанол, бензин. Надо лишь оснастить ее «риформером», преобразующим соединения водорода в чистый водород.

В 2004 году фирмы «Опель», «Даймлер-Крайслер» и «Тойота» намерены начать выпуск электромобилей, работающих на топливных элементах. Так, «HydroGen 1» фирмы «Опель» успешно выдержал серию испытаний. Например, осенью 2001 года он участвовал в США в ралли для автомобилей с альтернативными двигателями, причем преодолел трассу длиной 442 километра, лишь однажды остановившись на заправку. «HydroGen 3» развивает скорость до 150 километров в час. Вместо выхлопных газов подобные машины выбрасывают в воздух клубы водяных паров.

Когда-то в романе «Таинственный остров» Жюль Верн предсказывал, что вода станет «углем будущего», «неисчерпаемым источником тепла и света». В ту пору эти слова казались фантастикой, но в XXI веке им наконец суждено сбыться.

Оптимисты добавляют: «Зачем цепляться за старые технологии? Если бы наши предки не изобретали ничего нового, а жили по старинке, мастеря каменные топоры да уповая на то, что запасов камня хватит надолго, мы бы все еще жили в каменном веке». Эта эпоха, как и многие другие, пройдена нами. Мы спешим навстречу «водородному веку».

Вехи внедрения топливных элементов

1839 — сэр Уильям Гров открывает принцип работы топливного элемента.

1965 — американский космический корабль «Джемини» впервые оснащен топливными элементами.

Середина 1980-х годов — в научных кругах пробуждается интерес к топливным элементам.

1991 — американская фирма ONSI впервые приступила к коммерческому выпуску топливного элемента тепловой мощностью 220 киловатт.

1999 — в США начато использование автобусов, работающих на топливных элементах. В 2003 году подобные автобусы появились на улицах восьми европейских городов: Амстердама; Барселоны, Гамбурга, Лондона, Люксембурга, Стокгольма и Штутгарта.

2001 — начаты испытания мини-электростанций (топливных элементов мощностью до пяти киловатт), рассчитанных на отопление и снабжение электрическим током многоквартирных домов и коттеджей.

2002 — в Германии начат выпуск подводной лодки U31 — первой серийной подлодки, оснащенной топливными элементами.

2006 — планируется закончить испытания миниэлектростанций и приступить к их серийному выпуску. 2010 — ожидается заметный рост интереса к домашним мини-электростанциям.

Все о топливных элементах: www.initiative-brennstofTzelle.de

Транспорт, работающий на топливных элементах:  www.fuelcelltoday.com

www.daimlerchiysler.de/news/- top/2002/t20204a_jg.htm (автобусы)

www.isi.fhg.de/pi/bz/index.htm (автомобили)

Подводные лодки, оснащенные топливными элементами: www.hdw.de/bau/marine.html

Игорь Андрианов

Усложнять просто, упрощать — сложно

В интереснейшей заметке М. Арапова «Когда текст обретает смысл» («Знание — сила», 2003, К© 1) отмечается: «Идея «грубой оценки» отсутствует в нашем курсе школьной математики. И органично ввести ее туда — очень сложно».

Затронутый вопрос настолько важен, что хочется продолжить разговор.

Эта проблема актуальна не только для нашей школьной математики и не только математики, и не только школьной. Известный физик Р. Пайерлс настаивал: «В процессе обучения физике мы переоцениваем роль совершенно исключительных проблем, поддающихся точному решению, и не уделяем достаточного внимания гораздо более общей ситуации, в которой используются различные приближенные методы решения. Искусство выбора подходящего приближения, проверки его непротиворечивости и отыскания, по крайней мере интуитивных соображений по поводу удовлетворительности данного приближения, является куда более утонченным, чем искусство нахождения строгого решения уравнения». Так что и в университетских, и в вузовских курсах мы сталкиваемся с такими же проблемами, причем не только в России.

Перед учениками школы встает, на мой взгляд, большая психологическая проблема Действительно, в реальной жизни нет ничего строгого и окончательно известного, с детства нам приходится действовать в условиях неполной информации. Исследования психологов показывают, что наш мозг отдает предпочтение быстрым приближенным алгоритмам, а не точным, но медленным. «Человеческий мозг работает предельно эффективно и экономно. Именно поэтому он совсем не заинтересован в накоплении максимума возможной информации об объекте. У Бонгарда я впервые прочла о том, что принципиальная задача любой узнающей системы — это не получение всей информации об объекте, а наоборот, способность системы выбросить всю несущественную информацию, то есть дать вырожденное описание объекта» (Р. Фрумкина, «Знание — сила», 1996, № 6).