Текст книги "Энергетика сегодня и завтра"

Автор книги: Александр Проценко

сообщить о нарушении

Текущая страница: 12 (всего у книги 14 страниц)

При медленной разморозке протекающие различные биохимические процессы существенно меняют питательные, диетические и вкусовые качества продуктов. А быстрая разморозка в СВЧ-печи мгновенно прерывает эти нежелательные процессы. К сожалению, пока так нельзя размораживать готовые блюда, продающиеся в нашей торговой сети. Причина? Они упакованы в металлическую фольгу, не пропускающую электромагнитное излучение. Нужно менять упаковку, как это уже сделано в ряде стран.

Поговорим еще об одной стороне жизнедеятельности человека, о которой мы почти ничего не знаем. Всевозможные упаковки от пищи, различные банки, бумага, старые вещи, в общем отходы, которые мы выносим из наших ЖРШИЩ, доставляют много хлопот.

Мы благодарны нашим далеким предкам за те "культурные слои", которые они оставили после себя. Свалки – благодатный материал для археологов. Они очень много могут рассказать о быте древних, их обычаях, уровне культуры. Но нас потомки вряд ли будут благодарить. Современную цивилизацию все чаще называют "цивилизацией мусора". Никогда не представлял себе, что каждый житель современного города производит в год около полутонны мусора. Эти пятьсот килограммов – не только потери многих нужных материалов, но и ущерб для ценнейших земель, которых всегда не хватает вблизи городов, источник загрязнения почвенных вод иногда на десятки километров. Удаление отходов, их переработка требуют больших затрат энергии и труда.

К сожалению, пока еще уровень техники не позволяет экономично замкнуть систему полностью и вернуть отходы в производство, подобно круговороту веществ в природе, но сделать основные шаги в этом направлении мы должны и можем. Сжигание мусора еще практикуется, но специалисты считают это столь же дорогой и неразумной процедурой, как и сжигание нефти.

Свалки в больших городах – очень дорогое удовольствие. Для Москвы они должны быть удалены на 60 километров от пригородной зоны. А ведь нужно перевезти за день до 10-15 тысяч тони! Правильно говорят работники коммунально-бытовых предприятий, что отходы получаются воистину "золотыми". Что можно сделать?

Многое. Расскажем о том, как поступают в Ленинграде. Там действует опытный завод по переработке бытовых отходов, полностью окупающий свою работу, и это уже очень большое достижение. Слово "опытный" – не совсем точное, потому что уже сейчас он перерабатывает более трети всех отходов города. И все же он еще опытный.

За рубежом существуют заводы по утилизации отходов. В США на них сжигают в сутки до 12 тысяч тонн предварительно обработанных отходов, которые оказываются неплохим топливом, близким по калорийности к бурому углю.

Но ленинградский завод переработку ведет наиболее комплексно. Из мусора отбираются черные металлы – до тысяч тонн в год. Проектируется цех, в котором можно будет извлекать до 20-30 тонн олова. Готовится линия по выделению из отходов меди, латуни, цинка.

С помощью активного анаэробного процесса, продолжающегося всего двое суток (естественный процесс разрушения таких же отходов длится годы), получается биологически активное вещество – компост. Благодаря проходящим в нем биологическим процессам в течение длительного времени выделяется тепло. Следовательно, компост можно закладывать в теплицы и выращивать в них за счет этого тепла два урожая. Затем компост (а его набирается 150 тысяч тонн в год) направляется на поля.

В процессе высокотемпературного сжигания резины, пластмасс, дерева на заводе получают хороший топливный газ, битумные смолы и пользующиеся особым спросом твердые соединения углерода.

Пока завод потребляет энергию. Но ее меньше, чем понадобилось бы для транспортировки отходов. Кстати, большая часть их попадает на завод по одиннадцатикилометровому пневмотранспортному контейнерному трубопроводу.

Стоимость трех слов – миллион

Мы уже привыкли к ставшей почти традиционной фразе, которую произносят дикторы телевидения: "Выключите ненужные электроприборы". Иногда после этого в Мосэнерго оказывались излишние мощности в 100, а иногда в 200 тысяч киловатт!

Отключенная мощность в 200 тысяч киловатт за 2,5 часа позволит сэкономить только в Москве полмиллиона киловатт-часов электроэнергии, а ведь электроприборы работают не только в Москве! Такое внимание к нашим жилищам со стороны телевидения не случайно.

Шестую часть всей вырабатываемой электроэнергии в стране потребляют наши квартиры и коммунально-бытовые предприятия. Только на освещение квартир в год уходит 30 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Нужно сказать, что электроэнергии в быту в нашей стране используется меньше, чем, скажем, в США, в шесть раз.

Немалую роль в этом играет ее экономное расходование, отсутствие расточительства. Кроме того, в США гораздо шире используются электроплиты, кондиционеры, электроотопление. Громадное количество ее тратится там на рекламу и освещение.

В последние годы в быту продолжается лавинообразный рост количества разнообразных приборов. До конца века электронасыщенность его возрастет в полтора раза.

Научить, убедить экономно пользоваться электричеством в быту – задача непростая. Ведь цена на него невысока, и соблазн бесконтрольно его расходовать – велик.

Вот и приходится напоминать ежедневно с экранов телевизоров о необходимости энергосбережения.

Конечно, не все в руках жителей домов. Допустим, лампы освещения в подъездах и на лестничных клетках горят по 12 часов, а то и полные сутки. А ведь сделать автомат выключения более чем просто. Вошел в подъезд, нажал кнопку – свет загорелся; через три минуты реле времени его выключит. Такие устройства уже есть в некоторых кооперативных домах, однако производится их совершенно недостаточно.

Расход электроэнергии в квартирах можно уменьшить, устанавливая лампы именно там, где нужен свет. Выпускается целый набор светильников: настольные лампы, бра, торшеры.

До 30 процентов экономии электроэнергии может дать плавный светорегулятор.

Пока все эти меры предлагается применять жителям.

А ведь неплохо бы подумать над этим и проектантам и запланировать оборудование системами оптимального освещения домов еще перед въездом жильцов.

Энергию на освещение можно экономить и другим, уже хорошо нам известным способом: в летние месяцы целесообразно начинать работу раньше. Однако изменение часов работы сопряжено с ломкой расписаний транспорта, радио, телевидения и даже с нарушением привычек человека Но есть способ проще. Сохраняя привычные расписание и уклад жизни, передвинуть стрелки часов на один час вперед. Это и было сделано во Франции в апреле 1916 года. Вскоре другие последовали примеру французов. Осенью часы возвращали назад, но потом решили, что не имеет смысла производить обратный перевод стрелок, так как этим ничего не выигрывается.

В Москве в апреле 1930 года стрелки циферблатов тоже были переведены на час вперед, а осенью их не тронули. С тех пор мы, находясь на краю второго часового пояса, живем на час вперед по времени третьего. Это и есть так называемое декретное время.

В основном на производстве середина рабочего времени приходится на 13 часов. Если считать, что в среднем мы встаем в 7 часов, а ложимся в 23 часа, то середина нашего активного дня близка к 15 часам. Значит, нужно было бы еще приблизить ее к полудню. Для этого надо снова передвинуть часы еще на один добавочный час летом, что и делается в последнее время у нас каждый год.

Понятно, что наибольший смысл это имеет для средних широт, так как в экваториальных странах летнее время не отличается от зимнего. Введению летнего врэмени у нас в стране предшествовало исследование множества вариантов. При их выборе учитывалась и необходимость равномерной нагрузки энергетической системы страны.

До введения нового отсчета времени на пульте управления Единой энергетической системы можно было наблюдать такую картину. Начиная с утра рабочего дня, нагрузки возрастают достаточно плавно. Движется солнце, и вместе с ним включаются поочередно часовые пояса страны и возрастают нагрузки. Но вот подходит время четвертого часового пояса, где много мощных энергетических потребителей, а нагрузка возрастает слабо. Наступает очередь третьего – то же самое. И вдруг, когда подошло время второго часового пояса, в котором расположена Москва, нагрузки резко пошли вверх, гораздо резче, чем этого можно было ожидать.

Оказывается, такую перегрузку вызвали "нарушители времени" – области, которые не подчинились декретному времени и захотели жить по времени, одинаковому с московским. Такрге области и вызывают перегрузку энергетической системы. Кроме того, в них расходуется больше энергии на освещение в вечерние часы. Попытки "йти из своего часового пояса наблюдаются и сейчас. Как правило, это недопустимо. Соблюдение декретного времени – залог экономии электроэнергии.

Кстати, при обсуждении различных вариантов перехода на летнее время телевидение выступило с предложением, которое вопреки его вечерним призывам приводило бы к перерасходу энергии. "Давайте объединим два часовых пояса в один, – говорили работники телевидения, – тогда одновременно одна и та же передача будет идти на территории в два раза больше, что удобнее для телевещания". Такое предложение энергетики не поддержали из-за больших перегрузок в системе. А перегрузки неизбежно связаны с потерями энергии.

После просчета ряда вариантов оказался оптимальным принятый теперь: сохранять постоянный декретный час и вводить один час временный – летний. Только пероход на летнее время дает экономию более 2 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. При учете постоянно действующего декретного часа общая экономия составляет уже около 7 миллиардов киловатт-часов. А ведь это почти четвертая часть энергии, тратящейся на освещение в жилых домах страны.

Возможно, в будущем придется еще раз вернуться к этой проблеме, поскольку существует ряд неучтенных факторов. Например, летнее время вводится во всех районах нашей страны одновременно, а само лето в иных местах приходит на месяц-дза раньше, а в других позже.

Со временем пз-за изменения размещения производительных сил и электростанций, совершенствования Единой энергетической системы ситуация может поменяться и оптимальным станет другой вариант.

Летнее время не только экономит энергию, но и самым непосредственным образом влияет на здоровье и активность человека. Медицина уверенно говорит о благотворном влиянии ультрафиолетовой части солнечного излучения. В умеренных дозах она усиливает способность организма по усвоению белков и минеральных веществ, способствует образованию антител, защищающих нас от инфекции. Ультрафиолет нормализует соотношение возбудительных и тормозных пропессов в коре головного мозга. Особенно необходим он детям.

Исследователи-медики доказали, что благотворное влияние оказывает не только ультрафиолетовая, но и видимая часть солнечного излучения, то есть собственно солнечный свет.

Замена его (даже прошедшего через оконное стекло, обедненного ультрафиолетом) искусственным ухудшает психическое и физическое состояние людей, ускоряет утомление. При искусственном свете тяжелее выполнять зрительную работу.

Птп абзацы о пользе солнечного света переписаны из медицинских книг не случайно. Речь пойдет о лампах дневного света. Ведь это сейчас наиболее экономичные источники света. Люминесцентная лампа расходует электроэнергии в 4-5 раз меньше, чем лампа накаливания. Устроена она просто. Стеклянная трубка, покрытая изнутри люминофором, заполняется инертным газом с небольшим количеством ртути. С обеих концов в трубку вводятся электроды. При подаче на них напряжения в трубке возникает разряд, в котором энергия электронов передается атомам ртути. Последние возбуждаются и испускают потоки квантов, но в невидимой глазом части спектра. Далее в работу вступает люминофор. Поглощая эти невидимые кванты излучения, он взамен испускает другие с меньшей энергией, а значит, и с большей длиной волны. А это уже кванты видимого света.

К сожалению, ничто не дается даром. Для работы этой простой лампы нужно еще пусковое устройство. А чтобы регулировать силу тока, нужно последовательно подключить еще и дроссель. Сюда и уходит до 30 процентов энергии.

Некачественно изготовленные дроссели еще и гудят.

Рассказывают, что при внедрении люминесцентных ламч в порядке эксперимента на новое освещение перевели одну из московских школ. Был получен неожиданный результат: под монотонный гул дросселей школьники начали чаще клевать носом.

Но это в прошлом, хотя лампы дневного света иногда и сейчас продолжают гудеть. Главное в том, что распространяются экономичные лампы дневнего света все еще очень плохо. Одна из причин – ее легко устранить – для домашних условий не подходят светильники только прямоугольной формы. Другое препятствие – необходимо переделывать уже установленную электроарматурудля использования ламп дневного света.

Многим дневной свет кажется искусственным, холодным. А мы привыкли к желтовато-красному, который дают наиболее распространенные лампы накаливания.

Однако сейчас и люминесцентные лампы излучают свет многих оттенков. Подбором люминофоров можно придать дневному свету и желтовато-красный оттенок.

Думаю, что есть еще одна причина малого распространения люминесцентных ламп – плохая реклама их достоинств. А ведь срок их службы достигает 15 тысяч часов – это в 5 – 15 раз больше, чем у ламп накаливания.

Главное же достоинство люминесцентной лампы не только в существенной экономии энергии, айв том, что это лампа дневного (!) света. В длительном процессе эволюции человеческий глаз сформировался для функционирования при солнечном освещении. Пока специалистам по электротехнике не удается создать такой источник света, который удовлетворял бы медиков, но уже разработаны лампы, цветовая температура которых близка к 6000 градусов. Но все же спектр такого света не совсем солнечный. Вспомним, что температура поверхности Солнца – около 6500 градусов.

Исследователи продолжают поиски. Видимо, скоро появятся компактные люминесцентные лампы, которые можно будет ввертывать в патрон как обычную лампу накаливания.Они уже выпускаются в ряде стран, например в Германской Демократической Республике, где около 65 процентов искусственного освещения обеспечивается люминесцентными лампами, налажено производство таких небольших ламп с двойной трубкой (длиной от 13 до 20 сантиметров) и мощностью от 7 до 11 ватт. Эквивалентная мощность ламп накаливания равна 40-75 ваттам.

Люди разными путями идут к экономии энергии в деле освещения. Нужно знать их, чтобы не повторять ошибок прошлого.

Два с половиной столетия назад указом сената в Москве введено искусственное освещение. Это были жестяные плошки с недешевым конопляным маслом и фитилем (мощность их – две свечи), горевшие неровно и тускло. Через столетие масло заменили на керосин. Еще через 20 лет сначала в Петербурге, а затем и в Москве было введено газовое освещение. Это была сенсация, и поэтому светильный газ нашел широкое применение для освещения.

Примерно в это же время была изобретена первая в мире керосиновая лампа. Произошло это событие во Львове. Многие знают, наверное, львовскую аптеку-музей, одну из старейших аптек Европы. Совсем недалеко от нее, на улице Коперника, расположилась еще одна менее известная аптека. Но именно с ней связана история создания лампы, происшедшая в 1852 году.

Фармацевты из этой аптеки Игнасий Лукасевич и Иван Зех занялись перегонкой нефти, пытаясь получить спирт и фармацевтическую мазь. Спирта извлечь не удалось, но энтузиасты выяснили, что одна из фракций нефти при горении дает хорошее освещение. Впоследствии эту фракцию назвали керосином. Тогда они и сконструировали первую в мире керосиновую лампу, имевшую почти все компоненты теперешней – фитиль, резервуар для керосина, расположенный в отличие от существовавших тогда масляных ламп, ниже горелки, фонарь из слюды.

В 1853 году в городской больнице была проведена первая ночная операция при керосиновом освещении.

И. Зех продолжил работы по перегонке нефти. К сожалению, кончились они трагично: в 1858 году в его лаборатории произошел взрыв. В пламени огня погибли помогавшие И. Зеху жена и свояченица. Над их могилой на Лычаковском кладбище во Львове стоит памятник: две прижавшиеся друг к, другу женщины пытаются оторваться от объятого пламенем шара.

В 1873 году на Одесской улице в Петербурге зажглись электрические лампочки Лодыгина с угольным стержнем накаливания. Толпы петербуржцев стремились той ночью посмотреть на новое чудо. Известный изобретатель Т. Эдисон в то время еще и не думал о таком источнике света.

Двумя годами позже Яблочков предложил электродуговую лампу. Ее назвали "русским светом" на Всемирной выставке в Париже в 1879 году. А лампы накаливания приобрели современный вид, когда в 1890 году А. Н. Лодыгин применил нити из тугоплавких металлов – вольфрама и молибдена.

Но вот история делает крутой поврот; пожалуй, слово "история" звучит слишком громко, скорее это исторический курьез. Судите сами. Совсем недавно муниципалитет города Палермо заказал 500 газовых фонарей для замены в центре города электрического освещения газовым.

Причина возврата к этим фонарям не дань моде на старину, а дешевизна газа по сравнению с электричеством.

Решение это не перспективное. Нет сомнений, что разница в стоимости газа и электроэнергии будет со временем изменяться в пользу электроэнергии. Использование люминесцентных ламп с высоким КПД еще больше ухудшит шансы газового освещения. Нет, не дальновидны отцы города Палермо.

Воздавая должное искусственному дневному свету, нельзя забывать о естественном. Авторы цюрихского проекта "Интенсивное использование дневного света" утверждают, что в Швейцарии большинство предприятий используют искусственный свет даже днем. А ведь этого можно избежать.

Так, в некоторых школах Швейцарии (заметьте – новые виды освещения опять апробируются в школах) проходят испытания системы специальных рассеивателей, устанавливаемых на окнах снаружи, которые направляют потоки дневного света в верхнюю часть помещений.

А вот сообщение из Японии. С помощью девятнадцати объединенных в одно целое линз солнечный свет концентрируется и подается в светопроводящий кабель из стеклянных волокон. Он доставляет солнечный свет в туннели, на станции метро, во все темные помещения, которые приходится освещать днем искусственным светом.

Есть предложения о более широком использовании солнечного света не только днем, но и ночью и вечером. Родилось это предложение 50 лет назад и разрабатывается сейчас в нашей стране. В космосе размещается зеркало с регулируемой ориентацией. Солнечный "зайчик" может по вечерам осветить всю Москву. Световой день продлится практически настолько, насколько это необходимо. Ненужным станет искусственное освещение, удлинятся рабочие смены на стройках, облегчится работа транспорта, улучшится здоровье жителей. Согласно расчетам подобная "солнечная лампа" над городом экономически может быть очень эффективной.

Зеленая энергетика

Литр нефти за два литра молока

Ни в одной отрасли нет стольких технологических тайн, как в сельском хозяйстве. С точки зрения энергетика, здесь происходят интереснейшие преобразования различных видов энергии. Многочисленные биохимические и химические взаимодействия в конце концов приводят к созданию пищевых продуктов, дающих калории человеческому организму в виде белков (мясо), углеводов (крахмал, глюкоза), жиров (масло). Совокупность всех этих процессов очень сложна, и многие из них или не могут быть воспроизведены человеком без помощи живой природы, или полученный искусственный продукт энергетически еще очень дорог.

Казалось бы, довольно простое дело – вырастить растение. Почти каждый, даже не связанный с сельским хозяйством, или сажал деревья, или выращивал цветы, овощи. Но когда речь идет не об огороде, а об индустриальном растениеводстве или животноводстве, то возникает множество сложнейших проблем. В каждой тех-, нологической цепочке – свои секреты и тонкости, свои возможности по экономии энергии и повышению эффективности ее использования. Только после длительных лабораторных исследований и опытно-промышленных работ отыскивается оптимальный вариант получения какого-либо продукта. Непросто повысить коэффициент полезного действия сельскохозяйственного производства, обеспечить больше качественной продукции при наименьших затратах энергии и труда.

Справедливости ради нужно сказать, что, например, в химической промышленности не меньше потоков энергии и веществ, чем в сельском хозяйстве, причем все детали и элементы промышленных агрегатов человек здесь должен придумать и сотворить сам. В сельском же хозяйстве во многих звеньях основательно трудится природа, облегчая заботы человека. За миллионы лет она достигла такого совершенства, что улучшить что-нибудь существенно очень сложно. И тем не менее человек продолжает познавать ее секреты, открывать новое в давно, казалось бы, известном.

Например, общепринято, что растительные клетки ассимилируют двуокись углерода только через фотосинтез. Когда на растения воздействует солнечный свет, то фотоны поглощаются молекулой порфиринового кольца, состоящего из атомов углерода, водорода, азота, кислорода. В центре кольца находится атом магния. Так устроено хлорофилловое зерно. Кстати, кислород в гемоглобине крови переносится гемом, в котором в такое же порфириновое кольцо вставлен атом железа.

Продолжим путь по энергетической цепочке растения. Энергия поглощенного светового кванта передается электронам, находящимся на внешних электронных орбитах, на более высоких энергетических уровнях. Эта энергия хлорофиллового зерна запускает длинную цепочку биохимических реаций. На выходе цепочки синтезируется глюкоза, состоящая из шести молекул углерода и такого же количества молекул воды. Отсюда происходит название, данное глюкозе и некоторым другим "сладким" веществам, – углеводы. При данной реакции фотосинтеза выделяется и свободный кислород.

Итак, общепринято, что синтез глюкозы совершается в растениях лишь подобным образом. Однако недавно датским исследователем А. Миллером была высказана гипотеза, что синтез может осуществляться не только за счет солнечного света, а и благодаря тепловой энергии.

Сверху зеленый лист нагревается солнцем, снизу он охлаждается при испарении влаги. Возникает разность температур. Термоэлектрические преобразователи, которыми могут быть биологические мембраны, инициируют ток, вызывающий химические превращения. Если предположение А. Миллера оправдается, то можно и нужно будет разрабатывать новые пути интенсификации синтеза углеводов и повышения КПД этого процесса. Могут появиться, например, и новые направления тепличного растениеводства. С процессом фотосинтеза и его КПД связан более общий вопрос о производительности всего сельского хозяйства.

Действительно, чтобы повысить эффективность использования энергии в сельскохозяйственном производстве, нужно проследить, куда она направляется сейчас.

В сельском хозяйстве трудно определить, где кончается энергетика и начинается агрономия, селекция, борьба за урожайность. И все же попытаемся выделить энергетическую составляющую.

Сельское хозяйство забирает около одной десятой всех добываемых природных энергетических ресурсов – около 160 миллионов тонн условного топлива. С учетом косвенных затрат энергии на различную продукцию и машины для сельского хозяйства эта величина существенно больше. Только для производства аммиака, используемого непосредственно или при получении азотных удобрений, затрачивается около 20 миллионов тонн условного топлива. Так что общая величина энергии, отдаваемой производителям сельскохозяйственных продуктов, скорее близка к 250-300 миллионам тонн условного топлива.

Сколько же энергии получает страна взамен? Мы не ошиблись – именно энергии. Основные "кирпичики", из которых состоят продукты сельского хозяйства, – углеводы и жиры – это топливо организма. Правда, когда его не хватает, в организме в качестве топлива могут использоваться и белки. Поэтому ценность или объем сельскохозяйственной продукции можно выражать в энергетических единицах – килокалориях или даже тоннах условного топлива. Сделаем такую оценку двумя способами.

Первый способ – по потребностям. Человек потребляет в день в среднем 2 тысячи килокалорий, а в год – 700 тысяч. Значит, все население страны 270 миллионов человек – потребит за год 200 триллионов килокалорий пищи, то есть около 30 миллионов тонн условного топлива.

На самом деле, если оценивать объем пищевых продуктов по их производству, эта цифра явно занижена.

Двести миллионов тонн зерна с калорийностью 200 килокалорий на килограмм – это основная часть сельскохозяйственной продукции, дающая 500 триллионов килокалорий. Затем сто миллионов тонн картофеля добавляют еще 80 триллионов килокалорий. Мясо и молоко дают около 50 триллионов. А еще сахарная свекла, подсолнечник, овощи, фрукты. Всего получится около 700 триллионов килокалорий, или 100 миллионов тонн условного топлива.

Что же получается? Потребляется 30 миллионов тонн условного топлива, а производится 100 миллионов. Конечно, цифры приближенные. В подсчетах допущены п различные неточности. Ведь значительная часть зерна используется как корм в самом сельском хозяйстве для получения мяса, молока, птицы, япц. Так что часть зерна учтена как бы дважды. Но как бы то ни было, в стране производится сельскохозяйственной продукции по крайней мере в полтора раза больше, чем потребляется. Думаю, что действительная разница еще больше.

Причины две. Во-первых, часть продукции сельского хозяйства используется не для продовольственных, а для технических нужд, во-вторых, очень большая часть просто теряется при транспортировке, первичной переработке, хранении, продаже, потреблении.

О потерях мы поговорим позже, а сейчас подсчитаем энергетический коэффициент полезного действия всего сельского хозяйства. Вкладывается в него 300 миллионов тонн условного топлива, а производится в нем 100 миллионов. Значит, КПД – 30 процентов.

Правда, до потребителя доходит в два раза меньше – скажем, всего 50 миллионов. Тогда КПД равен 15 процентам. Это очень высокая величина. На самом деле мы пока не учли основной энергетической составляющей – цепочки "солнце – фотосинтез – углеводы".

Над атмосферой земного шара мощность светового потока на квадратный метр – 1,4 киловатта. Для района Москвы при учете длительности светового дня, потерь в атмосфере и облаках в зависимости от географической широты эта величина почти в 10 раз меньше – всего 0,15 киловатт на квадратный метр. Если принять эту величину как среднюю для всей территории СССР, то получим, что 200 миллионов гектаров пашни за вегетационный период получают количество тепла, равное 100 миллиардам тонн условного топлива. Напомним, что продукция сельского хозяйства эквивалентна 100 миллионам тонн, то есть в тысячу раз меньше. Таким образом, усредненный КПД преобразования солнечного излучения в продукцию сельского хозяйства равен всего 0,1 процента. Куда же исчезает живительная сила солнца?

Энергобаланс при выращивании растений выглядит приблизительно следующим образом:

– из всего потока солнечной энергии на листья попадает только 20-30 процентов; – КПД фотосинтеза в полевых условиях – 1,5 – 2 процента; – от трети до половины полученной энергии растение тратит на собственные нужды и благодаря дыханию обеспечивает нормальный ток воды через собственные органы, совершает работу по преодолению сопротивления почвы; – из полученной растительной массы богатые энергией семена или плоды составляют около половины; – еще 10-30 процентов урожая теряется из-за поражения насекомыми и болезнетворными микроорганизмами.

Учет перечисленных потерь объясняет обнаруженную тысячекратную разницу между количеством поступающей солнечной энергии и ее долей, утилизованной в сельскохозяйственной продукции. Задача сельскохозяйственного производства – уменьшить эти потери.

Подведем промежуточный итог. Сельское хозяйство получает от солнца 100 миллиардов тонн, условного топлива, от топливного комплекса – еще 300 миллионов тонн, а энергоемкость производимой им продукции эквивалентна всего 100 миллионам тонн. Мы разобрались, куда "исчезают" 100 миллиардов тонн солнечного топлива, теперь посмотрим, на какие цели тратятся 300 миллионов тонн прямых энергетических затрат.

Мы уже подсчитали биоэнергетический КПД. Без учета вклада солнечной энергии он оказался равным 10– 15 процентам, то есть на каждую пищевую килокалорию затрачивается 7-10 килокалорий первичного топлива.

Для производства 1 килограмма мяса необходимо истратить 12 килограммов условного топлива. Литр молока можно получить, израсходовав пол-литра нефти, а для производства килограмма наиболее ценной части молока протеина – потребуется 25-30 килограммов условного топлива.

Во многих развивающихся странах с хорошим климатом биоэнергетические коэффициенты полезного действия существенно больше. Для некоторых же культур растениеводства они превышают единицу. Например, в Судане при выращивании сорго на каждую затраченную калорию энергии получают 14 пищевых калорий, а в Заире при культивировании маниоки биоэнергетический КПД еще больше – 37. Ясно, почему достигаются такие большие величины? Все делает сама природа. Человеку только остается снять плоды. При использовании примитивных орудий труда затраты энергии на уборку урожая невелики. Может быть, имеет смысл повсеместно перестроить сельское хозяйство в духе минимизации энергозатрат?

Нет, делать так нельзя. Главный и решающий недостаток примитивных немеханизированных систем – очень низкий выход продукции с единицы площади земли и очень низкая производительность труда.

Как раз для достижения высокой урожайности и производительности труда и необходим значительный рост энерговооруженности, которая характерна для современных агропромышленных комплексов.

Вернулись мы к общеизвестной истине. Но вопросов остается много. Какой должна быть эта энерговооруженность? Должна ли она расти или нужно стремиться ее снижать, достигая необходимых результатов другими способами?

Увеличивать или уменьшать!

Агропромышленный комплекс страны потребляет около 160 миллионов тонн условного топлива, если не учитывать расход энергии на коммунально-бытовые нужды и косвенные энергетические затраты. Поскольку основные затраты энергии прямо или косвенно связаны с пашней, удобно анализировать удельную величину – затраты энергии, отнесенные на 1 гектар.

В СССР они равны 0,8 тонны условного топлива, а в Соединенных Штатах 0,4. Значит, в США энергопотребление на гектар в два раза меньше. Возможно, здесь сказывается неодинаковый подход к вычислению затрат.