Получение бесплатного электричества из океана кажется очевидным, ведь внизу океана — чудовищное давление, а наверху — почти обычное.
Интуиция тут же рисует простую систему: если соединить зоны высокого и низкого давления трубой, то вода хлынет с огромной силой. А если поставить в трубу турбину — получится бесплатное электричество.
Океан как вечный генератор, работающий сам по себе.
Звучит настолько логично, что странно даже: почему этого до сих пор никто не сделал.
✓ Наш мозг любит простые решения.
Есть «много» и есть «мало». Есть «высокое давление» и есть «низкое». Между ними хочется провести трубу — как шланг между полным баком и пустым ведром. Очевидно: раз есть разница, значит будет поток. А где поток — там энергия.
Это ощущение не глупое. Оно вырастает из повседневного опыта:
вода течёт из крана, воздух вырывается из надутого шара, дверь хлопает от сквозняка.
Разница давлений в быту почти всегда сопровождается движением. Именно поэтому наша интуиция делает аналогичные выводы.
А достоверны ли они - эти выводы?
1️⃣ Разность давления сама по себе создаёт энергию.
Думается давление — это активная сила, которая «толкает». Мозг рисует картинку пружины, которая разжимается и делает работу. Но давление — не мотор. Это состояние системы, а не источник энергии.
2️⃣ Если вода движется — значит энергия появилась.
Мы видим движение и автоматически приписываем ему «бесплатность». Но движение воды — это как подъём груза лифтом: вопрос не в том, движется ли он, а за чей счёт.
3️⃣ Океан — это бесконечный резервуар.
Кажется, что его размеры сами по себе гарантируют неисчерпаемость. Но размер системы не отменяет законов баланса — так же как огромный склад не делает товар бесплатным.
Везде скрыта одна и та же ошибка: давление воспринимается как активный источник, а не как следствие других сил.
Однако,
Разность давления — не источник энергии.
Это форма хранения уже затраченной энергии.
Не как батарейка, которая «сама по себе»,
а как поднятый противовес - груз, который когда-то уже поднимали.
Давай представим
ту самую трубу от дна океана к поверхности. Пока она пустая, внутри — почти вакуум, снаружи — вода под огромным давлением.
Что произойдёт если открыть кран?
Вода мгновенно начнёт заполнять трубу. Интуиция радуется: вот он, поток! Вот она, энергия!
Но давай посмотрим внимательнее.
Чтобы вода поднялась на километр вверх, её нужно поднять против силы тяжести. Каждый метр подъёма — это работа. Не абстрактная, а вполне конкретная.
Какая еще работа?
Мы же используем давление…
Да, но давление на дне океана возникает не «из ниоткуда». Его создаёт вес воды, которая находится сверху.
Это как стопка книг на столе. Нижняя книга испытывает давление не потому, что она заряжена какой-то энергией, а потому что сверху лежат другие книги, и гравитация тянет их вниз.
Океан — это та же стопка, только жидкая и в миллионы раз выше. Давление — это просто форма, в которой проявляется потенциальная энергия поднятой воды.
А что там с «бесплатной» энергией
Когда вода заходит в трубу и поднимается вверх, она тратит ровно столько энергии, сколько потребовалось бы, чтобы вручную поднять этот же объём воды с глубины на поверхность.
Если ты поставишь турбину и начнёшь отбирать энергию, поток замедлится. А когда система достигнет точки равновесия поток остановится совсем.
Представь бочку с водой и шлангом подсоединённом у дна бочки.
На выходе из шланга давление огромное. Но если ты поднимешь конец шланга вверх, вода поднимется ровно до уровня воды в бочке — и остановится.
Ты можешь поставить мельницу, колесо, турбину — что угодно. Но уровень не станет выше уровня в основном резервуаре. Потому что давление внизу — это просто «память» о том, сколько воды находится сверху.
Почему тогда работают ГЭС и ветряки
Здесь мы, как и наши древние предки, выходим за пределы океана.
Гидроэлектростанции действительно используют разность давлений. Давление воды в резервуаре гораздо больше чем давление снаружи. А сам резервуар неизменно пополняет Солнце испаряя воду которая потом, проливаясь дождями снова попадает в водохранилище.
С ветряками чуть иначе, но похоже.
Ветры возникают из-за разности давлений в атмосфере. Но эти разности создаются нагревом планеты солнечным светом.
Тут есть внешний «двигатель» - Солнце. В океанской трубе — нет.
Идея добывать энергию из давления океана кажется гениальной ровно до тех пор, пока мы не задаём главный вопрос: кто оплатил это давление? Ответ оказывается простым и немного разочаровывающим: гравитация и уже поднятая вода.
Однако, у океана есть и другая - подвижная энергия. приливы, волны, испарение, течения... Почему мы не вырабатываем электричество из Гольфстрима? И сколько мегаватт дало бы нам это течение?
Об этом в следующих статьях.