Отсюда и характерное название "черная страна" для промышленного района центральной Англии. Не менее "черными" из-за сжигания угля были Рурская область в Германии, северо-восток Франции в районе Лилля, район Шарлеруа в Бельгии, районы черной металлургии США - Питсбург в Пенсильвании, Бирмингем в Алабаме и др. Закопченными были и другие крупные города с их промышленными предприятиями, железными дорогами, многочисленными котельными, каминами и печами для отопления домов.
За последние 30-40 лет энергетическая база промышленности и городов значительно изменилась: доля угля и паровой энергетики сократилась. Главным видом топлива стали нефть и газ. Доля угля в добыче топлива во всем мире снизилась. Одновременно существенно возросла добыча нефти. Увеличилась доля природного газа.
Однако к концу текущего столетия, по-видимому, следует ожидать снижения доли нефти в добыче и потреблении топлива, учитывая постепенное истощение ее залежей. В перспективе доля газа будет возрастать. В частности, увеличится применение газа в качестве топлива для двигателей внутреннего сгорания, например установленных в автобусах. Одним из больших преимуществ работы двигателей на газе является снижение загрязнения атмосферы. Вместе с тем из-за нестабильной в последнее время работы АЭС возможно увеличение доли угля в потреблении. Чтобы не ухудшать состояние окружающей среды из-за сжигания его, потребуются проведение более радикального улавливания отходящих газов, отказ от сернистых углей и их обессеривание и другие мероприятия, которые повысят затраты на производство электроэнергии.
Одновременно с этим необходимо ускорить освоение новых видов энергии. Это прежде всего атомная энергетика и "мягкие" источники энергии, не приводящие к загрязнению окружающей среды, геотермальной и гелиотермальный виды энергии, использование энергии приливов ветра, которые можно эффективно применять благодаря современным достижениям техники.
Атомная энергетика - открытие века, за ней в перспективе большое будущее как экологически чистого производства электроэнергии. Чернобыльская катастрофа не должна стать причиной свертывания атомной энергетики. Вопрос заключается в совершенствовании технического прогресса управлением АЭС и обеспечении безопасности населения. Атомная энергетика имеет долговременные ресурсы.
На VII мировой энергетической конференции, проходившей в Москве в 1968г., была дана оценка содержания урана в морях и океанах на уровне 4*109 0т. Это значит, что данный вид топливно-энергетического ресурса практически неисчерпаем. Однако до недавнего времени мировые запасы определялись всего лишь 1.5 млн.т (металлический уран). В 1977г. в Японии предложены методы получения урана из морской воды. И вопрос в конечном счете сводится к удешевлению подобных процессов до уровня, приемлемого для широкого промышленного использования с учетом стоимости альтернативных источников энергии.
Учитывая недостаточную надежность работы АЭС и большую загрязненность окружающей среды от применения угля, в современных условиях общество обязано изыскать возможность применения в перспективе вышеназванных "мягких" источников энергии, не приводящих к загрязнению окружающей среды: геотермальной и гелиотермальной энергии , использования энергии приливов и ветра , которые можно эффективно применять благодаря современным достижениям техники.
Источникам геотермальной энергии служат радиоактивные процессы, химические реакции и другие явления в земной коре. Температура на глубинах 2-3 тыс.м превышает 100 5о 0С. Циркулирующие на таких глубинах воды нагреваются до значительных температур и могут быть выведены на поверхность по буровым скважинам. В районах вулканической деятельности глубинные воды, нагреваясь, поднимаются по трещинам в земной коре. В таких районах термальные воды имеют наиболее высокую температуру; они нередко расположены ближе к поверхности. Иногда они выделяются на поверхность в виде перегретого пара. Термальные воды с температурами до 100 5о 0С выходят на поверхность во многих районах России. Значительные запасы таких вод имеются в Западной Сибири, на Северном Кавказе и в Закавказье, в Восточной Сибири и на Дальнем Востоке. Еще далеко не полностью изучены все возможности получения термальных вод. Так, если учесть воды, залегающие на глубине более 3 тыс.м, а также воды с повышенной минерализацией, то их запасы можно было бы существенно увеличить. Известны ресурсы высокотемпературного пара и пароводяных смесей: они выведены на поверхность на Камчатке, Курильских островах и в Дагестане.
Первая в России геотермальная электростанция на юге Камчатки (Паужетская) мощностью 5 МВт была пущена в 1966г. Здесь используется пароводяная смесь, которая выводится через буровые скважины на поверхность и направляется в сепарационные устройства, где пар отделяется от воды при небольшом давлении. Пар приводит в движение турбогенератор, а вода при температуре выше 120 5о 0С применяется для теплофикации поселков, выращивания овощей в теплицах, бальнеологических целей и т.д.
Себестоимость добычи тепловой энергии таким способом в 2-2.5 раза ниже, чем тепловой энергии, получаемой от котельных. Себестоимость электроэнергии на Паужетской геотермальной электростанции в 4 раза ниже, чем на дизельных электростанциях в том же районе. Эти показатели могут быть значительно улучшены при условии более полного освоения геотермальной энергии. Имеются предположения об использовании более крупных месторождений термальных вод на Камчатке (Мутновское, Нижнекошелевское) с сооружением геотермальных электростанций мощностью 200 и 100 МВт.
О наличии геотермальной энергии давно известно в Дагестане. В 60-70-х гг. при бурении на нефть и газ в ряде скважин были обнаружены пароводяные смеси с температурами до 200 5о 0С. На базе одной из них (Тарумовской), по мнению специалистов, можно соорудить геотермальную электростанцию мощностью 250-500 МВт.
В Краснодарском крае пробуренные геологами скважины вместо нефти вскрыли запасы горячей воды. Сейчас термальные воды используют для многочисленных теплиц объединения "Плодоовощевод", для животноводческого комплекса, теплового орошения полей, промышленных предприятий и теплоснабжения населения. Крупные запасы термальных вод были обнаружены в Чечено-Ингушетии (Грозный) и других районах, но они пока слабо используются.
Большими потенциальными ресурсами тепловой энергии обладают нагретые глубинным теплом Земли горные породы ряда районов страны. Особо значительной теплотой сгорания обладают сульфидные руды и концентраты. Процессы автогенной плавки могут быть высокоэффективно применены в производстве меди, никеля, кобальта, свинца из сульфидного сырья, а также для безотвальной переработки пиритных концентратов с получением серной кислоты или элементарной серы, железного концентрата и цветных металлов. Практическое освоение такой энергии требует разработки способов извлечения тепловой энергии и создания опытных установок. Здесь пока сделаны первые шаги. Широкое использование геотермальной энергии, запасы которой практически неисчерпаемы, зависит от дальнейшего прогресса техники и нахождения экономичных путей ее применения.
Другим видом "мягкой" энергии является солнечная энергия.
Отопительные системы, применяющие солнечную энергию, могут удовлетворять 30-50% потребности в тепле в течение года, поэтому их приходится использовать совместно с традиционными системами обогрева.
Водонагреватели применяются для горячего водоснабжения. Солнечная энергия может быть использована и для отопления теплиц, опреснения воды, охлаждения. Часть тепла можно аккумулировать путем нагрева камней в условиях теплоизоляции. При этом существенно экономичны при условии достаточного в течение дня времени излучения солнечной энергии. В южных районах России, где время солнечной радиации составляет 2200-3000 ч (на Северном Кавказе, в Нижнем Поволжье), солнечные тепловые установки эффективны.
Солнечное излучение превращается также в электроэнергию. Это осуществляется, во-первых, путем получения тепловой энергии с последующим использованием ее для приведения в действие генераторов электрической энергии и, во-вторых, фотоэлектрическим методом прямого преобразования солнечного излучения в электрическую энергию. Проектируются опытные термодинамические солнечные электростанции с паровыми турбинами. Однако требуемые для этого удельные капитальные вложения в несколько раз больше, чем капитальные вложения в обычные теплоэлектростанции. По данным американских специалистов, капитальные вложения в гелиотермальные станции мощностью 5-400 МВт приблизительно в 10 раз дороже, чем на тепловой электростанции. Для получения энергии нужны большие площади зеркал - примерно 50 кв.км на 1 млрд.кВтч электроэнергии. В перспективе с учетом научно-технического прогресса в определенных районах окажется перспективной утилизация и солнечного излучения. В настоящее время применения полупроводников и интегральных схем позволяет значительно снизить затраты на получение электроэнергии за счет солнечной радиации (в десятки раз по сравнению с прежними результатами).
Что касается теплоэлектрического (прямого) метода получения электроэнергии, то он пока еще очень дорог. Солнечные батареи уже ряд лет используются для питания электроэнергией космических кораблей при КПД до 20%, что гораздо меньше теоретически возможного. Наземные электростанции на кремниевых солнечных батареях на 1 кВт установленной мощности в 100 раз дороже атомных. При сравнении с атомными гелиотермические электростанции вовсе не загрязняют окружающую среду. Перспектива их применения зависит от прогресса в области гелиотехники.
На состояние окружающей среды до определенного предела не влияет создание электростанций на энергии ветра. Согласно имеющимся данным особенно благоприятные условия использования энергии ветра у нас имеются на Крайнем Севере, в Азово-Черноморском районе, где дуют северо-восточные ветры, в районах Нижнего Поволжья.