Многие изобретатели мечтают научиться использовать энергию океанской волны, которая составляет немалую величину. Но, несмотря на то, что предлагается бессчетное число проектов и проявляется большая изобретательность в разработке механических способов, до сих пор не получено никакого результата, имеющего практическое значение, а с учетом технических сложностей и изменчивой природы этого источника энергии перспективы ничтожны.
Нам гораздо легче поставить себе на службу силу ветра, ведь она находит практическое применение с незапамятных времен. Она неоценима как движущая сила для судов, а ветряную мельницу следует всерьез считать генератором энергии. Если себестоимость этого продукта массового спроса будет существенно снижена, мы, вероятно, будем лицезреть страны, сплошь покрытые этими освященными веками устройствами.
К сожалению, ценность всех этих источников энергии в очень большой степени снижается по причине периодических и бессистемных колебаний, и мы вынуждены искать источник постоянной и круглосуточно поступающей энергии, сравнимой с энергией водопада. Таким образом, мы склонны рассматривать земную теплоту в качестве возможного источника постоянного энергоснабжения.
В соответствии с грандиозным проектом, представленным на этой иллюстрации, энергия забирается из морских глубин. Теплота поверхностного слоя, вступающего во взаимодействие с другим, холодным, слоем, используется для получения энергии, приводя таким образом в действие крупные электрические станции. В этой чрезвычайно важной статье представлен анализ перспектив практического осуществления замысла, а также теоретические основы функционирования [установки]
Заслуживает внимания тот факт, что еще в 1852 году лорд Кельвин обратил внимание на естественную теплоту как на источник энергии, доступный человечеству. Но вопреки своему правилу обращаться к сути каждого предмета своих исследований он довольствовался всего лишь предположением. Впоследствии, когда сложилось представление о законах термодинамики, стали часто рассматриваться перспективы использования разницы температур в океане, в твердом грунте или атмосфере. Известно, что в тропических морях разница температуры воды на поверхности и на глубине трех метров составляет 50° по Фаренгейту. Температура верхнего слоя подвержена изменениям и достигает в среднем 82° F, в то время как температура глубинных слоев обычно составляет как минимум 32° F или около того, что является результатом постепенного притока очень холодного полярного течения. В земле, твердом теле, это соотношение имеет обратную зависимость: температура повышается примерно на один градус по шкале Фаренгейта через каждые 64 фута углубления в недра земли. Известно об очень больших температурных расхождениях в атмосфере, где она снижается по мере удаления от поверхности земли в соответствии со всем комплексом происходящих в ней процессов.
Но несмотря на то, что это было общеизвестно в течение по крайней мере 75 лет, а использование теплоты Земли для получения энергии было предметом глубоких исследований, никакой решительной попытки ее использования не было предпринято до тех пор, пока некий американский инженер, имя которого я не в состоянии выяснить, не предложил заставить двигатель работать на паре, генерируемом в глубоком вакууме из теплого поверхностного слоя воды и конденсируемого холодной водой из глубин. Такой проект, в полном объеме и тщательно разработанный, подкрепленный чертежами и расчетами, он представил на рассмотрение видным капиталистам и бизнесменам Нью-Йорка около 50 лет тому назад. Он не только предполагал производство и распределение энергии для всеобщего потребления, но даже планировал приводить в движение суда с помощью энергии, получаемой таким способом, где в качестве рабочей жидкости предпочтительнее применять эфир. По причине его смерти или по другим причинам проект не был доведен до практического осуществления. Об этом я узнал намного позже, когда заинтересовал своим проектом переменного тока Альфреда С. Брауна, известного технического специалиста, приглашенного для оценки достоинств моих изобретений, и К.-Ф. Пека, знаменитого юриста, который создал компанию для их промышленного внедрения. Эти люди были одними из первых, к которым инженер обратился [в свое время] с предложением и которые сочли его проект целесообразным в принципе, но трубопроводы, насосы, двигатели, паровые котлы и конденсаторы требовали слишком больших затрат, и, кроме того, практически полезное размещение энергетической установки оказалось трудным вопросом, оставшимся без определенного ответа. Мое открытие вращающегося магнитного поля привело к изменению ситуации и отношения к ней с их стороны. Они полагали: если с помощью моей установки можно будет осуществлять рентабельную передачу энергии в отдаленные места, а стоимость океанской станции будет в значительной мере снижена, этот неисчерпаемый источник энергии можно успешно использовать. У г-на Пека были влиятельные знакомства, среди его клиентов был Джон С. Мур, основатель банкирского дома, носящего его имя. За исключением недавно умершего Дж. П. Моргана, который превосходил всех на Уолл-стрит и возвышался над другими людьми, подобно Самсону над филистимлянами, Мур был, вероятно, чрезвычайно сильной личностью. Мне дали понять, что если я смогу разработать проект, который удовлетворит г-на Брауна и других инженеров, то весь необходимый для этого широкомасштабного предприятия капитал будет безотлагательно предоставлен. Моим компаньонам не было нужды уговаривать меня взяться за решение этой задачи, так как идея с самого начала выглядела многообещающей, несмотря на то, что в этом не было ничего фундаментально нового.
Важнейшие условия, необходимые для работы паровой или другой термодинамической машины, были выполнимы, значительная разница температур имелась в наличии в любое время. Не было нужды в предъявлении доказательств того, что теплота будет непрерывно поступать с более высокого уровня на находящийся ниже и преобразовываться в механическую работу. Не требовалось также доказательств того, что вода поверхностного слоя, температура которого значительно ниже ее обычной точки кипения, равной 212° F, может с легкостью превращаться в пар под воздействием вакуума, вызывающего закипание при любой температуре, какой бы низкой она ни была. Общеизвестно, что вследствие того же фактора на высокогорье невозможно сварить бобы и яйца вкрутую. По той же причине выходят из строя турбины на паровых энергетических установках, в которых полностью отключаются котлы, когда слегка теплая вода в системе соединительных труб закипает под воздействием неосторожно примененного вакуума. Такое поведение воды, или вообще всякого рода жидкости, было прекрасно проиллюстрировано в широко известном устройстве, названном криофор, состоящем из двух сообщающихся сосудов, из которых откачан воздух и частично заполненных жидкостью, она выпаривается в одном сосуде и конденсируется в другом. Это изобретение принадлежит В.-Г. Вулластону, крупному английскому ученому и исследователю, впервые освоившему промышленное производство платины и имевшему в среде некоторых ученых репутацию открывателя (еще до Фарадея) вращения электромагнитного поля. В первом приборе, представленном в начале девятнадцатого века, один из сосудов был заполнен льдом, чтобы замораживать воду в другом. Согласно взглядам того времени бытовало мнение, что холод льда переносился на воду, поэтому прибору было дано греческое название, означающее «носитель холода». Но теперь мы знаем, что процесс протекает в противоположном направлении: охлаждение осуществляется путем переноса теплоты при парообразовании от теплого сосуда к холодному. Вы, естественно, придете к заключению, что процесс прекратится, как только замерзнет вода на поверхности, но, как ни странно, сам лед продолжает производить пар, и это именно то, отчего вся вода кристаллизуется. Можете представить, каким загадочным казался этот феномен более века тому назад!
Океанская электростанция, предложенная инженером, была не чем иным, как устройством Вулластона огромных размеров, приспособленным к непрерывной работе и имеющим двигатель, помещенный между двумя сообщающимися сосудами. Оценивая его термодинамические характеристики, я с блокнотом и карандашом в руках сразу же получил результаты, которые в какой-то степени привели меня в замешательство. Чтобы получить наглядное представление, предположим, что равные количества теплой и холодной воды, скажем, по полфунта, с температурой соответственно 82° и 32° по шкале Фаренгейта смешаны или приведены к одинаковой температуре другим способом. Тогда первая отдает второй 12,5 тепловых единиц, механический эквивалент которых равен 9 724 футо-фунтам — такое же количество работы было бы произведено при падении тела массой в один фунт с высоты, достигающей 9 725 футов. Мечтой моей жизни было использовать Ниагарский водопад в качестве источника электроэнергии, но здесь водопад был в шестьдесят раз выше и имел бесконечно большую массу. Чтобы поднять холодную воду на поверхность, какова бы ни была глубина, требовалось лишь незначительное усилие, и, поскольку другие расходы также представлялись ничтожно малыми, я пришел к заключению, что если только небольшая часть этого гипотетического водопада могла быть использована, то одна из величайших проблем, стоящих перед человечеством, была бы решена на все грядущие времена. Я понимал, что это было бы слишком хорошо, чтобы быть истиной, но все же в течение ряда лет преследовал эту призрачную надежду, пока постепенно, путем вдумчивых рассуждений, расчетов и экспериментов я не нашел твердую точку опоры в трясине своего неведения и сомнения. Тогда этот план использования океана для получения энергии открылся моему сознанию во всей его незрелости, какую только можно вообразить. Только для перемещения небольшого количества теплоты вода должна накачиваться и сбрасываться в количествах столь огромных, что крупная установка такого типа привела бы к новым проблемам в разработке и эксплуатации. Вопреки