Текст книги "Заклятие Фавна"

Автор книги: Анатолий Томилин

сообщить о нарушении

Текущая страница: 18 (всего у книги 18 страниц)

Солнце можно заставить работать не только с помощью фотоэлектрических преобразователей. Уже довольно давно люди используют непосредственно тепло солнечных лучей для нагревания парового котла, пар которого крутит классический турбогенератор. Что для этого нужно? Прежде всего для фокусировки солнечных лучей необходим так называемый гелиоконцентратор. Его задача – собрать, сфокусировать солнечные лучи, в результате чего повышается плотность довольно рассеянной солнечной радиации. Затем – паровой котел, турбогенератор, конденсатор и водяной насос.

Знакомая схема, правда? Это же ТЭС – теплоэлектрическая станция! Разница в наличии гелиоконцетратора, да еще в иной конструкции парового котла. Просто! Но почему тогда гелиоустановки не очень-то распространены? Снова экономика? Конечно, она. Пока электроэнергия, полученная от гелиоустановки, обходится раз в десять дороже, чем на обычных ТЭС. И тем не менее специалисты уверяют, что уже сегодня гелиоустановки могут быть рентабельны в зоне земного шара от 50° южной широты и до 50 градусов северной широты. А если вспомнить, что они «экологически чисты», то кажется, что готов пойти на любые расходы.

Сейчас в мире строятся несколько гелиостанций классического типа, то есть с паровым котлом. Одна – «Темпе» – во Франции, в Пиренеях, мощностью 23 мегаватта. Собственно, она уже построена и дает промышленный ток. Вторая – «Солар Уан» – в США, в пустыне Калифорнии, мощностью 119 мегаватт. Третья у нас, в Крыму, – СЭС-5, мощностью 5 мегаватт, будет носить экспериментальный характер.

СЭС-5 – это 89-метровая башня, вокруг которой в несколько рядов на поле диаметром 500 метров расположатся гелиостаты. По команде электронно-вычислительной машины гелиостаты будут поворачиваться вслед за нашим светилом и направлять свои солнечные зайчики на котел с водой, который установят на верху башни. Вода будет нагреваться градусов до 250 – 300, и ее пар под давлением 40 атмосфер направится в турбогенераторы. Возникает сразу вопрос: «А ночью?» Светом звезд воду не согреешь. И это предусмотрено: часть пароводяной смеси будет аккумулироваться в больших баках – тепловых аккумуляторах по 1000 кубометров каждый. Этого хватит, чтобы обеспечить работу турбин на половинной мощности в течение 10 часов.

И снова – вопрос: «А если дождь?» В жаркой = солончаковой пустыне, где возводится СЭС-5, около 2000 часов чистого солнца в году. Но если случится там ленинградская слякоть на неделю, то обслуживающему персоналу, боюсь, придется сесть на аккумуляторы… Впрочем, вероятность такого события вы можете подсчитать сами…

Станции «Темис» и «Солар Уан» работают по тому же принципу. И экономические показатели у них не сильно отличаются от нашей крымской. Они также носят экспериментальный характер. Французы и американцы рассчитывают с их помощью доказать рентабельность сооружений.

Уже сегодня американцы приступили к проектированию гелиостаиции того же типа – «Солар Ту» на мощность в десять раз большую. Предполагается, что она будет работать не на воде, а на растворе солей. Но пока решение это не окончательное, потому что все зависит от того, какие результаты покажут первые станции. Сегодня все больше и больше серьезных специалистов и научно-исследовательских подразделений начинают проявлять интерес к энергии ветра. Почему вообще бывает ветер? Различные участки земной поверхности неодинаково нагреваются солнцем. Неравномерный нагрев имеют и нижние слои атмосферы. Теплый воздух легче холодного. В результате давление воздуха в одном и том же слое оказывается неодинаковым. Большие массы воздуха растекаются из областей повышенного давления в области, где давление меньше, и возникает ветер…. .. Примерно 2 процента солнечной радиации, которая приходится на поверхность Земли, обращается, в энергию ветра. Это очень много. Причем использовать эту энергию можно почти во всех районах планеты.

Если посмотреть на карту ветровых условий нашей страны, то наиболее густо заштрихованные, участки окажутся по северной береговой линии, а это, не забудьте, несколько тысяч километров. Богаты ветром и районы, прилегающие к берегам Балтийского, Черного и Каспийского морей. Многие специалисты у нас в стране считают, что использование энергии ветра, в Советском Союзе – дело перспективное.

Среди возможных конструкций четко выделяются два направления. Одно – сооружение сравнительно небольших установок мощностью до 15 кВт. Они могут предназначаться для подъема и перекачки воды, для вспомогательной энергетики, такой, как подзарядка аккумуляторов и т.д. Второе – разработка и создание более мощных ветродвигателей для производства электроэнергии…

Наши конструкторы разработали проект электростанции мощностью 40 тысяч киловатт. Главное ее отличие от всех предшествующих заключается в том, что она сможет работать практически при любом ветре. Вместо одного рабочего колеса имеется восемь роторов. На них равномерно распределяется вся ветровая нагрузка. Высота металлических опор – 200 метров.

При сильном ветре установка развивает избыточную мощность. Использовать ее, наверное, придется для накапливания энергии в том или ином виде, потому что вслед за бурей придет на какое-то время и полный штиль. Чтобы застраховаться от безветрия, конструкторы собираются установить ее на Мархотском перевале под Новороссийском – там дует всегда.

Созданием ветровых установок в нашей стране занимается научно-производственное объединение «Ветроэн» в подмосковном городе Истре, в состав которого входит астраханский завод «Ветроэнергомаш». В ближайшем будущем объединение готовится к выпуску установки «Циклон-12» мощностью до 16 киловатт.

Большое внимание уделяют разработкам ветряных двигателей и в капиталистических странах. Здесь есть любопытные конструкторские предложения и проекты. Например, ведущий западногерманский аэрокосмический концерн «Мессершмитт-Бельком-Блом» разрабатывает однолопастный ветряной двигатель для гигантской экспериментальной установки «Гровиан-II». Ее мощность запланирована порядка 5 мегаватт. Лопасть длиной 73 метра и весом 26 тонн сбалансированная 35-тонным противовесом, будет установлена на башне высотой примерно 120 метров. Эта лопасть будет неторопливо вращаться со скоростью примерно 17 оборотов в минуту, вырабатывая до 17 миллионов киловатт-часов в год. Этого должно хватить для обеспечения энергией и теплом 350 жилых домов. Установка сэкономит примерно 5 миллионов литров жидкого топлива, сжигаемого на тепловых электростанциях.

Но почему одна лопасть, неужели, она лучше двух или трех? К мысли об однолопастном двигателе конструкторы пришли еще два десятилетия назад, когда фирма сконструировала экспериментальный однолопастной вертолет. Упрощенный ротор вполне оправдал себя в полете. Однако управляемость таким вертолетом была хуже, и потому дальнейшие paботы в этом, направлении были прекращены. Но управляемость, для воздушной турбины, не нужна. Применение одной лопасти в крупной воздушной турбине позволит снизить стоимость такой турбины без ухудшения ее аэродинамического качества, уверяют создатели «однорукого гиганта», существенно упрощается конструкция, головки ротора, уменьшаются изгибающие нагрузки во время маховых движений, Кроме того, одна лопасть может быть сделана более толстой и широкой, а значит, и более прочной. Наконец, одну лопасть проще балансировать…

Конечно, все это предположения. Неизвестен пока КПД установки. А следовательно, неясно, удастся ли ей быть конкурентоспособной, с ТЭЦ, работающей на нефтяном, топливе, каким будет уровень шума и какова, надежность этого огромного ветряка, насколько безопасной окажется его работа…

Жители прибрежных районов открытых водных бассейнов хорошо знакомы с приливами и отливами «хлябей морских». С большой точностью дважды в сутки воды наступают на берег и с неменьшей точностью дважды отступают. Происходит это благодаря силам притяжения – прежде всего Луны, поскольку она близка к Земле, а также в меньшей степени, Солнца.

Очертания береговой линии Мирового океана причудливы, и это обстоятельство значительно сказывается на величине приливов. Влияет на нее географическая широта и глубина моря. В некоторых точках побережья Белого моря высота прилива достигает 10 метров. В Пенжинской губе Охотского моря – 1.3 метров. На берегах Ла-Манша – 1.5 метров. А кое-где на атлантическом побережье Канады воды во время прилива поднимаются до 18 метров Это «дыхание океана» люди давно пытались использовать; строили на побережьях мельницы, лесопилки, колеса которых крутились под напором приливной волны.. Но вот в 1967 году во Франции построили первую приливную электростанцию – ПЭС, мощностью 240 тысяч киловатт, которая должна давать энергию в часы пикового потребления. Горизонтальные турбины, внешне напоминающие торпеды, в обратимом режиме использовали как приливную, так и отливную волны. Казалось бы, все хорошо. Но стоимость сооружения ПЭС оказалась выше, чем стоимость такой же по мощности обыкновенной речной ГЭС. Снова вмешалась экономика.

Общая мощность приливов и отливов всех морей и океанов оценивается примерно в 3 миллиарда киловатт. Это очень большая цифра. А вот число пунктов, где целесообразно строить приливные электростанции, не больше 30. И суммарная, их мощность не превысит 100 миллионов киловатт. Это на всю-то Землю! И тем не менее конструкторы не оставляют эту мысль.

В 1968 году на Дольском полуострове в Кислой губе вступила в строй небольшая приливная электростанция опытного образца мощностью 800 киловатт. Здание ПЭС собрали в стройдоке на берегу залива, отбуксировали в створ, где и водрузили на заранее приготовленное основание. Начался эксперимент…

Сегодня большинство специалистов считает, что широкое строительство приливных электростанций вряд ли целесообразно. Но на труднодоступных участках побережья, в точках с особенно высоким уровнем прилива они, без сомнения, будут построены.

На додходах к Гетеборгу, вблизи от маяка Виид, в зеленоватой воде плавает оранжевый пластмассовый ящик с изогнутой трубкой, из которой все время льется вода. Тут же неподалеку три желтых буя. Таков внешний вид опытной волновой электростанции, построенной шведскими инженерами.

Ветер рождает морские волны, средняя мощность которых довольно значительна. А вот использование их энергии долгое время недооценивалось специалистами. Считалось, что стоимость электроэнергии, полученной таким путем, будет слишком высокой. В чем смысл устройства? В использовании разности уровней воды на гребне волны и в промежутке. Представьте себе достаточно большой перевернутый и открытый снизу ящик, разделенный на воздушные секции. Волны, проходя под платформой-ящиком, поочередно сжимают воздух и гонят его в воздушную турбину, которая преобразует энергию воздушного потока в электрическую. Такие устройства питают энергией буи у берегов Японии.

Шведы пошли по другому пути. Уже в послевоенные годы два шведских инженера, Я. Перссон и П. Трофтен, изобрели насос необычайной простоты: армированный стальной проволокой резиновый шланг с обратными клапанами на концах. Если опустить его в, воду и начать периодически растягивать, то внутренний объем шланга начнет изменяться, и он будет работать, как помпа. Изобретатели так его и назвали: «Петро-помпа», включив в название первые слоги своих фамилий.

Оказывается, сооружение геотермальной электростанции не такое простое дело, как может показаться на первый взгляд. По-видимому, это должны быть две или несколько достаточно глубоких и удаленных друг от друга скважин, соединенных внизу хорошо нагретым фильтрующим слоем породы. Тогда, накачивая в одну из скважин воду, мы будем из другой или из других получать пар из просочившейся воды. Некоторые специалисты предлагали взрывом соединить концы скважин. Но тогда поверхность теплообмена будет слишком незначительной, и водя нагреется слабо…

Нерешенных проблем пока что много, тем не менее специалисты не теряют надежд их преодолеть. В настоящее время у нас в стране построены две такие электростанций на Камчатке – Паужетская геотермальная электростанция мощностью 11 тысяч киловатт и Паратунская мощностью всего 700 киловатт. В Италии работает геотермальная станция в Ларделло, во Франции – неподалеку от Орлеана. Но все это пока довольно непритязательные сооружения с неглубокими скважинами, достигающими лишь той глубины, где находятся разгоряченные очаги. Однако еще никто не дерзал разработать реальный проект достижения магмы с температурой порядка 1000 градусов. Правда, на пути к такому проекту стоят пока непреодолимые чисто технические сложности.

Кора Земли нагрета тоже очень неравномерно. Обычно считается, что каждые сто метров в глубину повышают температуру на 1-3°С. Но есть и термоаномальные участки, где температура на тех же ступенях поднимается на 30-40 °С. И подобных участков немало. На каждом из них можно в принципе построить геотермальные станции или разместить энергоблоки.

Советские специалисты обследовали такие участки в Дагестане, в Ставрополье, в Закарпатье, и на выбранных площадках уже заложены три небольшие геотермальные станции, или энергоблока, мощностью 10 мегаватт каждая. Сначала инженеры введут их в опытную эксплуатацию, проверят и подтвердят свое предположение о целесообразности использования внутреннего тепла Земли. Не исключено, что именно эти блоки явятся первыми ласточками, обещающими появление крупных геотермальных станций в нашей стране.

Среди новых источников электроэнергии сегодня все чаще упоминается внутреннее тепло Земли. Действительно, по современным представлениям, у нас под ногами бушует настоящее «адское пламя». Температура ядра Земли порядка 5000 °С. Известно, что с увеличением глубины температура земных слоев повышается. Так, на глубине 10-12 километров она достигает 200 – 250 °С, на глубине 50 километров – уже 700-800 °С. Глубже – еще выше… Стоит только пробурить скважину достаточной глубины, направить в нее воду и получить пар, который начнет вращать турбогенераторы, поставляя нам энергию, превращенную из тепла в электричество. Просто? Очень! В чем же дело? Почему до сих пор небольшие энергетические установки разбросаны всего в нескольких местах на Земле, где это тепло в виде гейзеров выбивается наружу?

Слово к читателю

Существует легенда, что некогда добрый древнеримский бог полей и лесов Фавн научил второго царя Рима Нуму Помпилия искусству отводить гнев Юпитера от храмовых кровель… Прошло время, и люди забыли «заклятие Фавна». Пришлось изобретать громоотводы заново.

Еще совсем недавно – двести с небольшим лет назад – Франклин запускал змея к грозовым тучам, а потом при свечах писал письма о таинственной «электрической субстанции», состоящей, по его мнению, из «чрезвычайно малых частиц». Русский гений Михаил Ломоносов в письме о пользе стекла с восхищением упоминал: «Вертясь, стеклянный шар дает удары с блеском, с громовым сходственно сверканием и треском…»

За два с лишним столетия все переменилось на Земле, все стало иначе в обществе.

Сейчас в разговорах то и дело слышится: «энергетический голод», «энергетический кризис». Что же.случилось с человечеством; не знало электричества – не было энергетического голода; узнало, понастроило электростанций – появился энергетический кризис. Впрочем, так ли правильно это утверждение? Недавно, просматривая одну из книг, посвященных истории металлургии, я натолкнулся на любопытный пример. Первый энергетический кризис, зафиксированный в истории, разразился в Египте задолго до нашей эры, когда оказались вырублены пальмы. Их древесина поставляла уголь для выплавки бронзы. На Земле шел еще только бронзовый век.

Металлургия съела большую часть лесов на земле, прежде чем научилась использовать каменный уголь.

В наши дни нехватка дешевого топлива носит еще более глобальный характер.

Мы уже не только вырубили леса на планете, но и чувствуем нехватку нефти, газа, каменного угля – традиционных и дешевых источников энергии. В сферу потребления вовлекаются все более и более отдаленные, а потому и менее выгодные энергетические ресурсы.

У нас много газа. Газ дешев. Но доставка его по трубопроводам обходится дорого. Нефти – меньше. Сжигать газ и нефть для получения просто тепла – варварский способ реализации богатства.

В связи с развитием промышленности возникает много неожиданных проблем – с той же энергетикой. Скажем, так: у нас достаточно угля, особенно низкосортного. Возить его чрезвычайно невыгодно. Значит, нужно наладить переработку на месте. Построить топливно-энергетические комплексы, сжигать уголь на местах, тепло превращать в механическую энергию, механическую – в электрическую, а электрическую энергию перебрасывать за тысячи километров, куда нужно, по проводам…

Сжигать уголь! А вы представляете экологические последствия работы такого комплекса? Проектировщики говорят: «Мы выстроим трубы высотой в полкилометра – все уйдет…» А куда уйдет? Ведь не в космос, все в ту же общую для всех нас многострадальную атмосферу, температура которой в результате нашей с вами антропогенной деятельности уже повысилась в среднем на один градус. А если повысится еще на два, на три? Растают льды. Уровень Мирового океана так поднимется, что если не все, то большая часть проблем разрешится сама собой…

Книга, которую вы только что прочли, посвящена тому, как люди от «заклятия Фавна» перешли к овладению электрической энергией. Мы с вами выразили свое восхищение прогрессом, мощными и сверхмощными электростанциями (чем они мощнее, тем дешевле киловатт), линиями электропередач сверхвысокого напряжения. Если в начале века инженеры с почтением говорили о напряжении в 100 тысяч вольт, то сейчас мы строим ЛЭП на тысячу киловольт и готовимся к 2000 году перейти к напряжениям в два миллиона вольт…

А может ли в таком электрическом поле вообще существовать живое? Выдержат ли его трава и деревья, звери и птицы, выдержим ли его мы с вами – люди. Ответ на эти вопросы пока неоднозначен. А представьте себе на минуту, что в такую линию вдруг ударила молния? Конечно, каждый провод защищается сверху еще двумя заземленными в качестве громоотвода проводами. На промежуточных подстанциях стоят разрядники и всевозможные иные предохраняющие устройства. Но дело даже, не в молнии. Подумайте на мгновение, что сможет натворить такая линия в момент экстренного отключения…

С каждым годом растет на Земле количество атомных электростанций. Но крупнейшей проблемой эксплуатации является проблема радиоактивных отходов: куда их девать?

И все-таки колесо истории, колесо прогресса повернуть вспять или хотя бы приостановить – невозможно. Энергетика и электрификация играют наиважнейшую роль в развитии материальной базы современного общества, Электрическая энергия универсальна. Ее легко и просто превратить во все другие виды энергии, удобно транспортировать. Если подсчитать, сколько потребляется всех первичных энергоресурсов, то есть солнечной энергии, энергии ветра, морских приливов и геотермальной энергии, то в результате получим огромную цифру – 78Е12 кВт*ч. Более половины всей потребляемой энергии используется в виде тепла на технические нужды, отопление и приготовление пищи; оставшаяся часть – в виде механической и электрической энергии. Человечество удивительно неэкономно расходует добываемые энергоресурсы и еще более расточительно тратит полученную с таким трудом энергию, а ее с каждым годом нужно все больше и больше. Где же выход из этой непрерывной гонки? Прежде всего – разумное сокращение энергетических потребностей, так называемая энергосберегающая политика. Это целый комплекс мероприятий, направленных на экономию топливно-энергетических ресурсов, на то, чтобы каждая килокалория тепла шла в дело, а не на ветер, не на подогрев атмосферы.

В тесной связи с энергосберегающей политикой находится дело охраны природы и рационального использования природных ресурсов. Курс Коммунистической партии Советского Союза на интенсификацию экономического развития всех отраслей социалистического хозяйства требует дальнейшего повышения эффективности охраны окружающей среды и разумно обоснованного, целесообразного использования природных запасов, источников деятельной силы нашей экономики.

3 июля 1985 года в Москве на третьей сессии Верховного Совета СССР одиннадцатого созыва было принято всеобъемлющее постановление «О соблюдении требований законодательства об охране природы и рациональном использовании природных ресурсов». В нашей стране система природоохранительного законодательства в этом направлении ведет свои традиции, начиная с ленинского Декрета о земле. Существуют законодательные акты, которые регулируют земельные, водные, лесные, горные отношения, есть законы об охране атмосферного воздуха, о бережном использовании животного мира. Главная задача, которая вытекает из них, – забота о здоровье и благосостоянии советских граждан.

Сложившаяся к настоящему времени система законов позволяет вполне успешно решать поставленные задачи в этой области. И у нас немало достижений. Но научно-технический прогресс слишком стремителен. И подчас, решая важные хозяйственные задачи сегодняшнего дня, мы забываем о будущем.

Именно потому Верховный Совет Союза Советских Социалистических Республик постановил: «Признать Необходимым принятие дополнительных экономических, организационных, правовых и иных мер по охране природы и рациональному использованию природных ресурсов, улучшению окружающей человека среды и безусловному соблюдению законодательства в этой области». В постановлении конкретно говорится: «При решении проблем развития народного хозяйства исходить из приоритета охраны здоровья настоящего и будущих юколений советских людей, создания наилучших условий для их жизни, нацелить на это научно-технический прогресс, обеспечить переход на ресурсосберегающие технологии, наиболее полно и бережно использоватЬ природные богатства, полученное из них сырье, материалы и продукцию».

Постановление предусматривает широкие меры по улучшению планирования и экономического стимулирования мероприятий по охране окружающей среды и рациональному использованию природных ресурсов, по усилению государственного контроля за соблюдением существующего законодательства на всех уровнях социалистической системы хозяйствования по улучшению экологического вослитания населения Наше социалистическое государство серьезно ставит вопрос, предупреждая, что проблемы сохранения природы на Земле стоят перед всем человечеством и требуют тесного международного сотрудничества. На Земле сложилась опасная обстановка не только для природы, но и для самой жизни во всепланетном масштабе. Империалистические силы, не желая внятъ голосу разума, продолжают гонку вооружений, стремятся перевести ее в космос, приближая тем самым мир к опасной черте термоядерной катастрофы. Именно поэтому Советский Союз рассматривает охрану и оздоровление окружающей среды как важнейшее направление внутренней и внешней политики.

Посланцы народа приняли постановление об охране природы и рациональном использовании природных ресурсов.

Дело всего народа, наше с вами дело неукоснительно выполнять наши же законы.