Если провести сравнение между потреблением энергии из угля и водяной энергии, то можно подметить, что рост потребления угля несомненно носит более интенсивный характер. Правда, рост потребления последнего отстает от довоенного, но все же он превышает рост потребления водяной энергии. В то время как в 1913 г. общая мощность силовых установок германских силовых станций общественного пользования равнялась 2238 178 клв-ч, в 1922 г. она повысилась до 7 934 717 клв-ч, причем 40 % энергии было получено из бурого угля. Участие водяных сил в производстве электрической энергии в 1913 г. выразилось в 11,6 %, а в 1922 г., несмотря на широкое развитие гидростанций, всего лишь в 9,7 %. Несмотря на это процентное снижение доли водяной энергии в общей продукций тока, мощность гидростанций повысилась с 260 866 клв в 1913 г. до 699 834 клв в 1922 г., что, следовательно, означает рост на 170 %. Общее производство электрической энергии за 9 лет увеличилось приблизительно на 234 %. Доля бурого угля в этом росте составляет 480 %, а доля каменного угля — 140 %.
Итак, если в настоящее время мы еще не можем говорить об истощении угля в полном смысле этого слова, то все же в экономической жизни уже обнаруживаются опасные симптомы. Кризисы в угольной промышленности последних лет явились несомненно грозными предвестниками упадка, который нам еще не грозит, но безусловно тяжело отразится на наших потомках.
Переработка угля
Преобразование заложенной в угле энергии уже издавна было проблемой, над которой ломали себе голову как техники, так и экономисты. Ни один продукт современного хозяйства не возбуждал поэтому столь ожесточенных споров и не подвергался столь разнообразным опытам, как черный алмаз. Максимально экономное сжигание угля на транспорте и в производстве, химическое разложение угля на составные части, различнейшие изобретения, рационализирующие процесс сжигания угля, — все это указывает пути, по которым пойдет будущее топливное хозяйство.
Уже давно занялись проблемой использования угля в целях получения из него энергии не путем непосредственного сжигания, при котором, как известно, теряется очень много энергии, а каким-либо иным способом. В локомотивах и при других формах сжигания в хозяйстве может быть использована лишь совершенно ничтожная часть энергии угля, другая же часть безвозвратно теряется.
Вот почему уже с давних пор техника трудилась над вопросом использования энергии угля без его сжигания. Уже сто лет тому назад германский физик 3еебек изобрел элемент, со стоявший из двух различных металлических частей, которые различно нагревались на обоих концах и таким образом вызывали цепь электрического тока. На основе этого открытия были построены термоэлементы, состоявшие из двух металлических пластинок, концы которых с одной стороны спаивались и затем при нагревании вызывали ток. Разумеется, более или менее крупные установки этих термоэлементов обходились чрезвычайно дорого, так как тепло, тратившееся на нагревание, могло быть использовано лишь в небольшой части, тогда как остальная часть терялась.
Другим способом, привлекшим большое внимание особенно в последнее время, явилось использование угля в особых элементах в качестве горючего материала. Уже около семидесяти пяти лет тому назад французский химик Беккерель, которому принадлежит также честь открытия радиоактивности, занялся применением угля в элементах с горючим материалом. Изобретатель расплавил в металлическом тигле селитру и погрузил в эту жидкость угольную палочку. При соединении угля с железным тиглем возникал электрический ток. При этом Беккерель установил, что уголь расходовался очень быстро. Разумеется, подобный элемент был слишком дорог, но не столько из-за чересчур быстрого расходования угля, сколько из-за того, что необходимый для сжигания угля кислород получался из дорогой селитры и последняя также расходовалась. Другой французский химик Жак воспроизвел опыты Беккереля. Он применил однако для своих целей уже не селитру, а кислород воздуха. Его аппарат был наполнен едким натром, в котором находилась толстая угольная палочка. После того как едкий натр расплавлялся, в аппарат впускался воздух, после чего уголь соединялся с кислородом. Этот элемент давал ток силой в 150 ампер. Изобретатель был такого высокого мнения о значении своей работы, что пропагандировал устройство крупных силовых станций, оборудованных его горючими элементами. Вскоре однако пришлось убедиться в том, что горючие элементы Жака обладают совершенно ничтожным коэффициентом полезного действия.
Заслуженное внимание обратил на себя в 1925 г. проф. Уолл, англичанин, который уже и ранее был известен многими изобретениями в области электричества. По сообщению Шеффильдского университета, Уолл открыл новый способ получения электрической энергии, который, судя по сообщениям, должен произвести переворот во всей области энергетики. Новый аппарат основан, по-видимому, на идее, приписываемой германской науке. Уже до войны в Германии был изобретен сплав, который, будучи спаян с другим сплавом и доведен до известной температуры, развивал электрическую энергию. Проф. Уолл заявил, что он открыл практически применимый способ добывания энергии путем использования этого нового процесса. Он изготовил термоэлектрический генератор, состоящий из целого ряда труб, соединенных по особому плану. Этот аппарат, по его словам, нужно лишь наполнить углем, чтобы последний сам без сжигания развивал электрический ток. Таким образом имело бы место очень хорошее использование энергии, и получение электрической энергии весьма значительно удешевилось бы, особенно потому, что отпала бы необходимость в больших котельных установках. Оправдает ли это изобретение те надежды, которые на него возлагают, покажет будущее.
Проф. Фишер в «Прусских ежегодниках» (185-й т.) писал об элементах с горючим материалом следующее: «К сожалению, до настоящего времени отсутствуют практически применимые термоэлектрические батареи, которые посредством генераторного газа превращали бы тепло непосредственно в электрическую энергию, давая при этом хоть сколько-нибудь полезный эффект. До сих пор коэффициент использования не превышает 2–3 %».
Лучше обстоит дело с газовыми элементами. Элемент Монда и Лангера построен по образцу элемента Грове. Лабораторным испытаниям подвергались пористые каменные пластинки, насыщенные разведенной серной кислотой, обращенные друг к другу стороны которых выложены платиной. Но одно уже применение платины ставило препятствия применению этих элементов в широком масштабе. В другом типе элемента, работающем на холоду, пользуются вместо водорода окисью углерода, вместо платины — медью и вместо серной кислоты — раствором едкого натра. Но и этот элемент не удовлетворяет требованию неизменяемости электролитов. Кроме того, этот элемент обладает общим свойством всех холодных гальванических элементов, а именно, работа происходит сравнительно медленно, и для получения сильного тока элементу необходимо придать гигантские размеры. Аткинсон применил в качестве электролита расплавленную окись свинца, в качестве отрицательного электрода — расплавленное серебро и положительного — расплавленный свинец. Расплавленное серебро обладает свойством легко поглощать атмосферный кислород и в связи с этим превращаться в хороший кислородный электрод. При работе элемента свинец окисляется, серебро же восстанавливается. Путем вдувания воздуха в серебро и водорода в свинец восстанавливается первоначальное положение.