Не на все такие и другие вопросы можно дать сейчас вполне определенные ответы. Важно вовремя выявить те тенденции в энергетике, которые могут привести к негативным последствиям, и вовремя принять нужные меры.
Энергетика после сельского хозяйства - один из наиболее крупных потребителей воды. Электростанция мощностью миллион киловатт при охлаждении конденсаторов турбин проточной водой потребляет в юд около 1.5 кубического километра воды, подогревая эту воду.
Это означает, что если бы все существующие ныне электростанции страны использовали проточную воду, то нужно было бы иметь полмиллиона кубоытлометров воды в год. Много это или мало?
Вот некоторые данные. Всего на Земле полтора миллиарда кубокилометров воды. Очень много! Недаром иногда пашу Землю называют водяной планетой. Однако пресных вод уже в 50 раз меньше, а полезный доступный запас их (озера, реки, грунтовые воды на глубине до километра) -- всего 3 миллиона кубических километров.
Ежегодный водозабор на хозяйственно-бытовые нужды в нашей стране - 300 кубокилометров (в том числе на орошение - 200 кубокилометров в год), а весь сток рек юга европейской части СССР - около 650 кубокилометров в год. Вот теперь можно сравнить и понять: вода - дефицит, и серьезнейший дефицит! Если Землю представить в виде сферы диаметром 5 метров, то вся вода Земли заполнила бы только наполовину 200-литровую бочку.
Поэтому энергетические системы нужно ориентировать на процессы, использующие минимальное количество воды. Например, применять воздушное охлаждение, оборотные системы. А это, как правило, приводит к удорожанию энергетики.
Водные ресурсы планеты растрачиваются во многих звеньях энергетики. И везде приходится прилагать усилия к тому, чтобы вернуть природе чистую воду.
С нарушением водного режима связана добыча угля, урана в открытых карьерах. Да и шахтные воды, откачиваемые из глубин земли, могут загрязнять поверхностные. Количество таких подземных вод громадное кубокилометры в год. А ведь они кислые или щелочные и перед сбросом в водоемы должны пройти специальную очистку.
Нужно заметить, что очень большие затраты воды в том или ином производственном процессе, связанные как с прямым ее расходом в технологическом процессе, так и с обезвреживанием с ее помощью грязных потоков, образовавшихся на производстве. Водоиспользование в этом случае подобно айсбергу, невидимая часть которого - объем разбавляющей воды. Количество ее для заводов черной металлургии или при производстве картона в 200 раз больше расхода воды, идущей на основной технологический процесс.
Все больше добывают нефти со дна морей, перевозят ее танкерами. И в связи с этим все больше средств вкладывается в различные устройства, предотвращающие попадание нефтепродуктов в моря и океаны. Опасность здесь весьма велика. Всего одна тонна нефти может покрыть тонкой полумикронной пленкой от 3 до 10 квадратных километров водной поверхности. Ежегодное же поступление нефти в океан равно 6-10 миллионам тонн.
Другие специалисты называют величину в 25 миллионов тонн, но эта оценка считается пессимистической.
Из общего количества нефти, попадающей в Мировой океан, только 1-1.5 миллиона тонн просачивается из подводных месторождений и выпадает с атмосферными осадками. Остальная нефть - антропогенного происхождения: сбросы по рекам с заселенных территорий, сливы с прибрежных промышленных и коммунальных предприятий, сбросы с танкеров, утечки из терминалов и во время разведочного бурения и эксплуатации скважин.
При бурении нефтегазовых скважин в морских условиях основной загрязнитель - токсичный шлам, образующийся при очистке буровых растворов от пустой породы, выходящей из скважины.
Такие выбросы нефти поддаются регулированию и контролю. Сложнее обстоит дело с выбросами нефти в море в результате аварий танкеров или скважин. В среднем это дает 0,4 миллиона тонн в год. Но иногда этот показатель резко подскакивает. Так, по данным ИМО - Международной морской организации, в 1979 году потерпело аварию 1009 наливных судов. В результате в моря попало 0,5 миллиона тонн нефти. В том же году при аварии на скважине в Мексиканском заливе вылилось еще 0,5 миллиона тонн.
Что же происходит с нефтью при попадании на поверхность океана? Она испаряется, растворяется, окисляется, разрушается микробами, выпадает в осадок. В зависимости от условий результирующее время разложения нефти составляет от нескольких суток до нескольких месяцев. Особенно долго "живет" нефть при низких температурах. Поэтому большую опасность она представляет для арктических морей, на шельфах которых в последнее время интенсивно разведываются нефтяные месторождения.
Очеиь коварна нефтяная пленка. А ведь ее много:
40-50 миллионов квадратных километров из 360 миллионов всей поверхности океана. Она существенно изменяет потоки газа, тепла и паров воды, которыми океан обменивается с атмосферой, что сильно влияет на климат планеты. Эта тончайшая пленка заметно снижает интенсивность фотосинтеза одноклеточных водорослей, снабжающих кислородом и органическим веществом всех остальных обитателей морей и океанов.
Хотя и существуют механизмы, позволяющие океану самоочищаться, но они не безграничны. Вероятно, что эти возможности уже превышены. Стали появляться первые признаки неблагополучия: ухудшение качества воды, снижение уловов, а иногда и массовая гибель рыбы.
Пожалуй, наше "путешествие" по океану немного затянулось. Прервем его на этом месте, чтобы вернуться на сушу. Много ли земель, в том числе пригодных для хозяйственного использования, отводится на нужды энергетики, скажем угольной?
В среднем по стране каждый миллион тонн добытого угля влечет за собой нарушение 7,5 гектара земель. Наибольшей "агрессией" обладают угольные карьеры. Величина как будто бы небольшая. Ведь на Земле человеком освоено около половины оуши: 80 миллионов квадратных километров. Из них интенсивно используется под пашни, застройки, коммуникации только одна четверть: в расчете на одного человека э.то 0,6 гектара. Площадь пахотных земель в нашей стране около 200 миллионов гектаров. В сравнении с ней ежегодно нарушаемая площадь под угольные карьеры невелика, если только своевременно и качественно проводить рекультивацию земель, что не всегда делалось. Еще совсем недавно, в 1975 году, рекультивировалось только 37 процентов треть нарушенных земель. Но уже в 1980 году эта величина достигла 90 процентов. Больше половины рекультивируемых земель передается под сельскохозяйственные угодья.
Как правило, урожайность культур на таких землях не ниже, чем на окружающих ненарушенных почвах.
Написал я этот абзац о, казалось бы, небольшом влиянии добычи угля на величину площади нарушаемых земель и понял, что психологически и фактически поступил неправильно.
Психологически это неправильно потому, что такой подход часто расхолаживает многих специалистов, администраторов, не развивает у них активной действенной позиции. Не посчитайте это надуманным аргументом.
По роду деятельности мне довольно часто приходится общаться со специалистами, руководителями предприятий, технических и промышленных управлений различных министерств. И когда беседа касается необходимости принятия самых активных мер по экономии энергетических ресурсов и сохранению объектов природы, часто приходится слышать и такое: "Наше министерство потребляет всего (?) 6 процентов газа, производимого страной.
Без этого газа отрасль работать не сможет. Так что наши предприятия всегда будут обеспечены газом. Нам его дадут в первую очередь. А природу пусть сохраняют добывающие отрасли".
Но такие рассуждения неправомерны. Ведь потребление энергетических ресурсов в большинстве случаев довольно равномерно среди отраслей и среди предприятий.
Так что ответственным за свою, пусть очень небольшую, долю должен быть каждый.
Похожие аргументы высказывают представители добывающих отраслей. Но если угольные карьеры отнимают всего (?) 7,5 гектара на каждый добытый миллион тонп угля, то это уже много. Нужно спасать и эту территорию! К сожалению, не все удается спасти. В последние годы добытчики угля вернули 50 тысяч гектаров рекультивированной земли. Но удалось ли вернуть ландшафт, родники, подземные реки?
Это о психологии. Теперь о фактах и числах.
Современная ТЭС на угле мощностью, скажем, один миллион киловатт потребляет в год окото 4-4,5 миллиона тонн угля. Значит, для нее в карьерах в год должно быть вскрыто 30-35 гектаров земли. Да сама ТЭС с учетом золоотвалов, подъездных дорог, водохранилищ может занимать 300 гектаров земли. А если просмотреть весь технологический процесс угольной электроэнергетики, то в поле зрения попадут и комплексы по переработке шахтных вод, фабрики обогащения угля с отстойниками шлама и хранилищами отходов обогащения. И каждое звено этого процесса отнимает какую-то площадь.
Если говорить о потере земли от деятельности всего комплекса угольной энергетики, то, конечно, не нужно забывать, что и она только часть всей горнорудной промышленности страны. А масштабы горной добычи растут и будут расти более быстрыми темпами, чем потребности в минеральном сырье. Происходит это из-за того, что со временем приходится разрабатывать породы с понижающейся концентрацией сырья.
Сейчас в мире добывается 12-14 миллиардов тонн полезных ископаемых и перемещается 15-18 миллиардов кубометров пустых пород, а к концу столетия эта величина может вырасти до 40 миллиардов тонн полезных ископаемых и 70 миллиардов кубометров пустых пород.
В этом случае до 2000 года из недр земли будет извлечено около 900 миллиардов тонн полезных ископаемых и около 1000 миллиардов кубометров пустых пород.
Без введения экономических ограничений и существенных изменений в технике и технологии при создании безотходной добычи будут отторжены значительные площади земли, неконтролируемо распространятся различные виды геохимических аномалий из-за влияния отвалов на почвы, воду, а также и атмосферу.
Вот мы подошли к одной из главных точек критического взаимодействия энергетики с природой - атмосфере, которой не повезло больше всех. Ее атакует и промышленность, и быт, и транспорт, и, наконец, энергетика. Тут целый набор орудий атаки: пыль, тепло, влага и десятки различных химических веществ.
Исследователи подсчитали, что в одном кубическом сантиметре парижского воздуха содержится сто тысяч пылинок! В сельской местности пыли в десять раз меньше, а над поверхностью океана - в тысячу!
Надо думать, парижане примут соответствующие спасительные меры. Но если сделать такой подсчет в тысячах других городов, то успокоения не наступит.
Сейчас человечество ответственно за поступление в атмосферу 400-500 миллионов тонн пыли в год. По сравнению с естественными источниками это немного - всего одна десятая. Главные "поставщики" пыли - это извержения вулканов, эрозия почвы, землетрясения, пожары, попадание в воздух морской соли. Влияние пыли на природу велико. Извержения вулканов приводят к изменению температуры воздуха на несколько градусов. Так, в XVII веке извержение одного из тихоокеанских вулканов сказалось на погоде в Англии. В ее истории этот год называют годом, в котором не было лета.
Энергетика "поставляет" сейчас около половины антропогенной пыли, получающейся прежде всего при переработке углей и их сгорании. Если мощности угольной энергетики вырастут в 2-3 раза, то поступление антропогенной пыли возрастет в полтора раза. Как будто бы немного?
Опасное заблуждение. Ведь практически все антропогенные выбросы пыли происходят вблизи человеческого жилья. В районе Тихого и Атлантического океанов действительно мало что изменится. А в Кемерове, Дзержинске, Чикаго, Туле, Марселе и других промышленных районах?
Одна из труднейших проблем энергетики связана с загрязнением атмосферы двуокисью серы. Здесь "силы"
энергетики и природы уже сравниваются. Энергетика "ответственна" за 160 миллионов тонн двуокиси серы в год, природа - за 300 миллионов.
Увеличение содержания в воздухе серы не только приводит к повышенной коррозии металлических конструкций, приносящей миллиардные убытки, к замедлению и даже прекращению роста лесов. Но главное, конечно, повышается заболеваемость и сокращается срок жизни людей.
О проблемах, которые стоят перед энергетикой в ее взаимоотношениях с природой, можно говорить еще долго. И к этому разговору нам еще придется вернуться.
А теперь нужно посмотреть, какие же оптимальные способы решения проблем энергетики выгодны, как повернуть ее на дороги, предусмотренные Энергетической программой.
Самоограничение! Нет - энергосбережение
Эпоха изобилия и дешевизны энергии кончилась.
За энергию нужно платить, и платить много. Сейчас и в ближайшем будущем гораздо выгоднее направить усилия на ее экономию, дать энергии вторую жизнь. Первый пункт Основных положений Энергетической программы СССР предусматривает "проведение активной энергосберегающей политики на базе ускоренного научно-технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства и в быту, всемерную экономию топлива и энергии, обеспечение на этой основе значительного снижения энергоемкости национального дохода".
В быту человек, чтобы приобрести какую-либо дорогую вещь, экономит, сокращает расходы на что-нибудь другое, менее обязательное для него. Поэтому для многих людей понятие "энергосбережение" ассоциируется с определенными лишениями, ограничениями, уменьшением комфорта. Однако в народном хозяйстве - транспорте, различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве - просто так отказаться от части энергии, ничего для этого не предприняв, нельзя. Начнет давать сбой теснейшим образом связанная цепочка технологических процессов производства национального продукта. Такое самоограничение ничего, кроме вреда, не принесет. Сбережение энергии полезно, если оно будет тщательно подготовлено. Каким образом?
У тех, кто потребляет энергию, долж-ны быть разработаны и установлены машины, аппараты, процессы с меньшим потреблением энергии при том же выпуске продукции. У тех, кто производит энергию - энергетиков, - должны быть созданы установки, производящие то же количество энергии - тепла, электричества - при меньшем расходе топлива. В этом основное содержание политики энергосбережения.
Есть и такие резервы экономии, реализовать которые совсем просто. Для этого практически не нужно никаких материальных затрат. Речь идет о ликвидации прямого расточительства энергии: кто из вас не видел работающие на стоянках двигатели автомашин, бесполезно вращающиеся электродвигатели, проезжающий мимо порожний транспорт, лишние включенные осветительные приборы, пустые горящие газовые конфорки домашней плиты.
На первый взгляд все кажется очень простым и ясным - устрани перечисленные моменты - и готово! Подождите с выводами. В целом энергосбережение - очень сложная и даже не всегда достаточно определенная сфера деятельности в народном хозяйстве.
Само собой, без усилий в разных направлениях оно осуществляться не будет. Вспоминается показательный пример. В экспертной комиссии по энергосбережению Госплана СССР шло очередное заседание экспертов специалистов по энергетике. Рассматривались планы различных отраслей по энергосбережению. Вел заседание известный энергетик страны член-корреспондент АН СССР Д. Жимерин. При обсуждении планов Министерства газовой промышленности возник вопрос о том, как министерство готовится к переводу перекачивающих компрессорных станций с газотурбинного привода на электро- или парогазовый. Суть этого вопроса в следующем.
На магистральных газопроводах, подающих топливо из Западной Сибири в центральные районы страны, в том числе на известном многим по своим рекордным срокам строительства газопроводе Уренгой - Помары - Ужгород, через каждые 100-150 километров устанавливается газоперекачивающая компрессорная станция. На ней работают 5-10 компрессоров с газотурбинными двигателями мощностью до 10 или даже 25 тысяч киловатт. Общая мощность компрессорных станций единой газоснабжающей системы страны около 25 миллионов киловатт. Такие станции надежно обеспечивают перекачку в различные районы страны, но обладают существенным недостатком - низким КПД, всего около 25 процентов!
Это значит, что на каждой станции три четвертых мощности "работает" на подогрев атмосферы: из турбины выбрасываются в воздух продукты сгорания, разогретые до 150-200 градусов.
А ведь используемый для турбин природный газ - второе по ценности после нефти химическое сырье!
На компрессорных установках им пользоваться нецелесообразно, не по-хозяйски! Какой же выход?
Для вновь строящихся станций нужно устанавливать вместо газовых турбин электромоторы. У них выше КПД, даже если учитывать термодинамические потери при выработке электроэнергии на электростанциях. И еще - для получения электроэнергии может быть использован не природный газ, а менее дефицитные виды топлива:
ядерная энергия, уголь, вода. Уже в одиннадцатой пятилетке было запланировано таких агрегатов с электроприводами на общую мощность 4 миллиона киловатт. А что же делать с теми станциями, где уже установлены газотурбинные приводы?
Можно улучшить эффективность их работы, использовав сбрасываемое тепло для выработки пара и получения в турбогенераторе дополнительной энергии. Этой электроэнергией можно обеспечить собственные нужды станции или привести в действие еще один компрессор с электроприводом.
Вернемся в зал заседания экспертной комиссии. Неожиданно для многих выявилось, что в планах министерства по экономии энергии и замене газа другими видами топлива проведение реконструкции с вводом парогазовых приводов предусматривается в очень малых размерах. Это вызвало недоумение и возражение.
Было известно, что подготавливается пуск первой такой станции. Так что необходимый технический опыт практически был получен. Поэтому член комиссии известный энергетик академик М. Стырикович спросил:
- Почему не внедряется и не планируется такая высокоэффективная реконструкция?
Присутствовавший на заседании представитель Министерства газовой промышленности ответил довольно неожиданно:
- Это мероприятие невыгодно министерству. Оно ухудшает экономические показатели его работы. Срок окупаемости капиталовложений на реконструкцию приближается к 20 годам. Зачем же планировать такие невыгодные работы по экономии энергии и газа?
Как же так? Для государства выгодно, а для министерства нет?! Причиной расхождения народнохозяйственных и ведомственных интересов оказалась низкая цена, установленная специально Министерству газовой промышленности для газа, который используется этой промышленностью для собственных нужд; в данном случае - как топливо на газоперекачивающих станциях. Зта цена в несколько раз меньше той, по которой он отпускается другим отраслям.
Нужно сказать, что подобные ситуации выявлялись на экспертной комиссии и в некоторых других случаях, например в нефтеперерабатывающей промышленности, где самым энергичным образом нужно внедрять различные новые процессы и устройства для экономии нефти.
Эти примеры частично дают ответ еще на некоторые вопросы, иногда возникающие, когда заходит речь об энергосбережении. Почему вдруг об энергосбережении заговорили именно сейчас, а не пять, десять лет назад? Почему раньше не нужно было экономить энергию, а сейчас это важно? Что это - упущение?
Давайте разберемся. Сначала о том, что продемонстрировали обсуждения в экспертной комиссии. Если говорить кратко, то они еще раз подтвердили тот факт, что масгатабы энергосбережения тем более велики и оно само тем более выгодно, чем дороже сберегаемое топливо. Ведь большая часть работы по энергосбережению - это не просто организационные меры, хотя они важны и в некоторых случаях очень эффективны, а разработка и создание новых машин, аппаратов, процессов, приводящих к экономии энергии. А эти меры требуют материальных и трудовых затрат, в одних случаях больших, в других меньших, но требуют. И эффективными эти затраты будут в том случае, если выгода от экономии энергии (нефти, газа, электроэнергии, пара) будет большей, чем затраты.
Теперь ясно, что чем дороже энергия, топливо, тем большее количество различных мер по экономии энергии становится целесообразным. Именно по этой причине должны расширяйься масштабы энергосбережения. Ведь капиталовложения на создание мощностей по добыче новой тонны нефти, кубометра природного газа удвоились, утроились.
Конечно, энергосбережение проводилось и ранее. Ведь это основная забота энергетиков. С 1960 по 1980 год за счет энергосбережения было сэкономлено около аОО миллионов тонн условного топлива. Энергетической программой предусматривается экономия 540-570 миллионов тонн, то есть почти что та же величина. Однако и суть политики энергосбережения, и ее организация будут совсем другими.
В 60-е и 70-е годы, как говорят энергетики, энергосбережение шло "естественным" путем, то есть почти само по себе. А поскольку топливо было дешевым, то и энергосберегающие меры были, как правило, такими, какие почти не требовали затрат. Главную часть экономии получали за счет таких мер, как замена на железнодорожном транспорте паровозов электровозами и тепловозами.
Все это происходило очень хармоничио. Экономия энергии на пассажирском железнодорожном транспорте одновременно привела и к улучшению комфортных условий.
Исчезла угольная пыль, постоянный спутник паровозов, ускорилось движение поездов. В это же время происходило и резкое повышение экономичности электростанций па органическом топливе. Очень большую экономию топчивл дало простое расширение применения нефти и газа, которые были тогда экономичнее и эффективнее угля или дров.
Такая "естественная" экономия энергоресурсов, происходящая как бы сама собой и являющаяся просто обязательным спутником технического прогресса, продолжится и дальше, но действенность ее снизится. Ведь сливки уже сняты. И вот это последнее - "сливки сняты" - уже почувствовалось в десятилетии с 1970 по 1980 год.
В это время энергии было сэкономлено в четыре раза меньше, чем в предыдущее десятилетие.
Теперь видно, что задачи экономии, которые поставлены Энергетической программой, гораздо сложнее:
"Сэкономить больше при значительном исчерпании прежних, просто реализуемых резервов экономии". Положение усугубляется и тем, что если ранее большая часть экономии получалась при производстве энергии, то теперь центр тяжести смещается на энергопотребляющие отрасли.
Краткий экскурс в прошлое помог нам понять и причину, по которой энергосбережение было включено в Энергетическую программу как одна из главных задач.
Ранее основная часть экономии получалась путем технической реконструкции и развития всего четырех отраслей: железнодорожного транспорта, электроэнергетики, нефтяной и газовой промышленности. Теперь уже пять топливно-энергетических отраслей и пять транспортных смогут дать только 40 процентов экономии. А большая ее часть падает на все остальные отрасли. Все народное хозяйство должно будет включиться в борьбу за экономию энергии, причем успехи в экономии одной отрасли будут очень тесно связаны с работой других отраслей, поставляющих необходимые материалы и оборудование.
Работа по энергосбережению состоит из двух этапов.
Сначала реализуются идеи и планы, не требующие больших затрат или значительной перестройки экономики. Затем главным станет освоение новых энергосберегающих технологий, улучшение схем транспортных перевозок, создание новых энергоэкономичных машин и механизмов, изменение структуры экономики.
Как и во всяком трудном деле, в энергосбережении есть главное направление атаки - нефть. Кстати, это и общемировая задача. "Преодолеть синдром Прометея", "разорвать связь экономики и нефти", "уход от нефти" эти выражения вошли уже во многие официальные документы различных международных энергетических организаций и конференций. В некоторых западных странах, особенно не обладающих собственными запасами нефти, в последние годы, после повышения мировых цен на нее, снижение потребления нефти стало чуть ли не единственным способом спасения экономики. Расходы жидкого топлива удалось им сократить на 20-30 процентов. Но без серьезного ущерба для экономики не обошлось.
Наша страна - единственная промышленно развитая страна мира, обеспечивающая народное хозяйство собственными энергетическими ресурсами. Относится это и к нефти. И тем не менее именно сейчас, а не позже должна быть развернута активная борьба за нефть. Слово "борьба" употреблено здесь не случайно. "Само собой"
проблема уже не решится.
Еще один важный вопрос - какое соотношение выбрать между энергосбережением и добычей новых ресурсов? Специалисты-энергетики подсчитали, что в предстоящий период необходимый прирост добычи органического топлива составит не более одной трети от потенциального прироста энергопотребления. Остальные потребности будут обеспечены ядерной энергетикой и за счет энергосбережения.
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года записано: "Снизить энергоемкость национального дохода не менее чем в 1,4 раза". В 1970 году, чтобы получить 1000 рублей национального дохода, нужно было затратить 4,9 тонны условного топлива, в 1980-м эта величина уменьшилась и составила уже 3,6 тонны. Теперь предстоит следующий и более серьезный скачок.
Энергетика после сельского хозяйства - один из наиболее крупных потребителей воды. Электростанция мощностью миллион киловатт при охлаждении конденсаторов турбин проточной водой потребляет в юд около 1.5 кубического километра воды, подогревая эту воду.
Это означает, что если бы все существующие ныне электростанции страны использовали проточную воду, то нужно было бы иметь полмиллиона кубоытлометров воды в год. Много это или мало?
Вот некоторые данные. Всего на Земле полтора миллиарда кубокилометров воды. Очень много! Недаром иногда пашу Землю называют водяной планетой. Однако пресных вод уже в 50 раз меньше, а полезный доступный запас их (озера, реки, грунтовые воды на глубине до километра) -- всего 3 миллиона кубических километров.
Ежегодный водозабор на хозяйственно-бытовые нужды в нашей стране - 300 кубокилометров (в том числе на орошение - 200 кубокилометров в год), а весь сток рек юга европейской части СССР - около 650 кубокилометров в год. Вот теперь можно сравнить и понять: вода - дефицит, и серьезнейший дефицит! Если Землю представить в виде сферы диаметром 5 метров, то вся вода Земли заполнила бы только наполовину 200-литровую бочку.
Поэтому энергетические системы нужно ориентировать на процессы, использующие минимальное количество воды. Например, применять воздушное охлаждение, оборотные системы. А это, как правило, приводит к удорожанию энергетики.
Водные ресурсы планеты растрачиваются во многих звеньях энергетики. И везде приходится прилагать усилия к тому, чтобы вернуть природе чистую воду.
С нарушением водного режима связана добыча угля, урана в открытых карьерах. Да и шахтные воды, откачиваемые из глубин земли, могут загрязнять поверхностные. Количество таких подземных вод громадное кубокилометры в год. А ведь они кислые или щелочные и перед сбросом в водоемы должны пройти специальную очистку.
Нужно заметить, что очень большие затраты воды в том или ином производственном процессе, связанные как с прямым ее расходом в технологическом процессе, так и с обезвреживанием с ее помощью грязных потоков, образовавшихся на производстве. Водоиспользование в этом случае подобно айсбергу, невидимая часть которого - объем разбавляющей воды. Количество ее для заводов черной металлургии или при производстве картона в 200 раз больше расхода воды, идущей на основной технологический процесс.
Все больше добывают нефти со дна морей, перевозят ее танкерами. И в связи с этим все больше средств вкладывается в различные устройства, предотвращающие попадание нефтепродуктов в моря и океаны. Опасность здесь весьма велика. Всего одна тонна нефти может покрыть тонкой полумикронной пленкой от 3 до 10 квадратных километров водной поверхности. Ежегодное же поступление нефти в океан равно 6-10 миллионам тонн.
Другие специалисты называют величину в 25 миллионов тонн, но эта оценка считается пессимистической.
Из общего количества нефти, попадающей в Мировой океан, только 1-1.5 миллиона тонн просачивается из подводных месторождений и выпадает с атмосферными осадками. Остальная нефть - антропогенного происхождения: сбросы по рекам с заселенных территорий, сливы с прибрежных промышленных и коммунальных предприятий, сбросы с танкеров, утечки из терминалов и во время разведочного бурения и эксплуатации скважин.
При бурении нефтегазовых скважин в морских условиях основной загрязнитель - токсичный шлам, образующийся при очистке буровых растворов от пустой породы, выходящей из скважины.
Такие выбросы нефти поддаются регулированию и контролю. Сложнее обстоит дело с выбросами нефти в море в результате аварий танкеров или скважин. В среднем это дает 0,4 миллиона тонн в год. Но иногда этот показатель резко подскакивает. Так, по данным ИМО - Международной морской организации, в 1979 году потерпело аварию 1009 наливных судов. В результате в моря попало 0,5 миллиона тонн нефти. В том же году при аварии на скважине в Мексиканском заливе вылилось еще 0,5 миллиона тонн.
Что же происходит с нефтью при попадании на поверхность океана? Она испаряется, растворяется, окисляется, разрушается микробами, выпадает в осадок. В зависимости от условий результирующее время разложения нефти составляет от нескольких суток до нескольких месяцев. Особенно долго "живет" нефть при низких температурах. Поэтому большую опасность она представляет для арктических морей, на шельфах которых в последнее время интенсивно разведываются нефтяные месторождения.
Очеиь коварна нефтяная пленка. А ведь ее много:
40-50 миллионов квадратных километров из 360 миллионов всей поверхности океана. Она существенно изменяет потоки газа, тепла и паров воды, которыми океан обменивается с атмосферой, что сильно влияет на климат планеты. Эта тончайшая пленка заметно снижает интенсивность фотосинтеза одноклеточных водорослей, снабжающих кислородом и органическим веществом всех остальных обитателей морей и океанов.
Хотя и существуют механизмы, позволяющие океану самоочищаться, но они не безграничны. Вероятно, что эти возможности уже превышены. Стали появляться первые признаки неблагополучия: ухудшение качества воды, снижение уловов, а иногда и массовая гибель рыбы.
Пожалуй, наше "путешествие" по океану немного затянулось. Прервем его на этом месте, чтобы вернуться на сушу. Много ли земель, в том числе пригодных для хозяйственного использования, отводится на нужды энергетики, скажем угольной?
В среднем по стране каждый миллион тонн добытого угля влечет за собой нарушение 7,5 гектара земель. Наибольшей "агрессией" обладают угольные карьеры. Величина как будто бы небольшая. Ведь на Земле человеком освоено около половины оуши: 80 миллионов квадратных километров. Из них интенсивно используется под пашни, застройки, коммуникации только одна четверть: в расчете на одного человека э.то 0,6 гектара. Площадь пахотных земель в нашей стране около 200 миллионов гектаров. В сравнении с ней ежегодно нарушаемая площадь под угольные карьеры невелика, если только своевременно и качественно проводить рекультивацию земель, что не всегда делалось. Еще совсем недавно, в 1975 году, рекультивировалось только 37 процентов треть нарушенных земель. Но уже в 1980 году эта величина достигла 90 процентов. Больше половины рекультивируемых земель передается под сельскохозяйственные угодья.
Как правило, урожайность культур на таких землях не ниже, чем на окружающих ненарушенных почвах.
Написал я этот абзац о, казалось бы, небольшом влиянии добычи угля на величину площади нарушаемых земель и понял, что психологически и фактически поступил неправильно.
Психологически это неправильно потому, что такой подход часто расхолаживает многих специалистов, администраторов, не развивает у них активной действенной позиции. Не посчитайте это надуманным аргументом.
По роду деятельности мне довольно часто приходится общаться со специалистами, руководителями предприятий, технических и промышленных управлений различных министерств. И когда беседа касается необходимости принятия самых активных мер по экономии энергетических ресурсов и сохранению объектов природы, часто приходится слышать и такое: "Наше министерство потребляет всего (?) 6 процентов газа, производимого страной.
Без этого газа отрасль работать не сможет. Так что наши предприятия всегда будут обеспечены газом. Нам его дадут в первую очередь. А природу пусть сохраняют добывающие отрасли".
Но такие рассуждения неправомерны. Ведь потребление энергетических ресурсов в большинстве случаев довольно равномерно среди отраслей и среди предприятий.
Так что ответственным за свою, пусть очень небольшую, долю должен быть каждый.
Похожие аргументы высказывают представители добывающих отраслей. Но если угольные карьеры отнимают всего (?) 7,5 гектара на каждый добытый миллион тонп угля, то это уже много. Нужно спасать и эту территорию! К сожалению, не все удается спасти. В последние годы добытчики угля вернули 50 тысяч гектаров рекультивированной земли. Но удалось ли вернуть ландшафт, родники, подземные реки?
Это о психологии. Теперь о фактах и числах.
Современная ТЭС на угле мощностью, скажем, один миллион киловатт потребляет в год окото 4-4,5 миллиона тонн угля. Значит, для нее в карьерах в год должно быть вскрыто 30-35 гектаров земли. Да сама ТЭС с учетом золоотвалов, подъездных дорог, водохранилищ может занимать 300 гектаров земли. А если просмотреть весь технологический процесс угольной электроэнергетики, то в поле зрения попадут и комплексы по переработке шахтных вод, фабрики обогащения угля с отстойниками шлама и хранилищами отходов обогащения. И каждое звено этого процесса отнимает какую-то площадь.
Если говорить о потере земли от деятельности всего комплекса угольной энергетики, то, конечно, не нужно забывать, что и она только часть всей горнорудной промышленности страны. А масштабы горной добычи растут и будут расти более быстрыми темпами, чем потребности в минеральном сырье. Происходит это из-за того, что со временем приходится разрабатывать породы с понижающейся концентрацией сырья.
Сейчас в мире добывается 12-14 миллиардов тонн полезных ископаемых и перемещается 15-18 миллиардов кубометров пустых пород, а к концу столетия эта величина может вырасти до 40 миллиардов тонн полезных ископаемых и 70 миллиардов кубометров пустых пород.
В этом случае до 2000 года из недр земли будет извлечено около 900 миллиардов тонн полезных ископаемых и около 1000 миллиардов кубометров пустых пород.
Без введения экономических ограничений и существенных изменений в технике и технологии при создании безотходной добычи будут отторжены значительные площади земли, неконтролируемо распространятся различные виды геохимических аномалий из-за влияния отвалов на почвы, воду, а также и атмосферу.
Вот мы подошли к одной из главных точек критического взаимодействия энергетики с природой - атмосфере, которой не повезло больше всех. Ее атакует и промышленность, и быт, и транспорт, и, наконец, энергетика. Тут целый набор орудий атаки: пыль, тепло, влага и десятки различных химических веществ.
Исследователи подсчитали, что в одном кубическом сантиметре парижского воздуха содержится сто тысяч пылинок! В сельской местности пыли в десять раз меньше, а над поверхностью океана - в тысячу!
Надо думать, парижане примут соответствующие спасительные меры. Но если сделать такой подсчет в тысячах других городов, то успокоения не наступит.
Сейчас человечество ответственно за поступление в атмосферу 400-500 миллионов тонн пыли в год. По сравнению с естественными источниками это немного - всего одна десятая. Главные "поставщики" пыли - это извержения вулканов, эрозия почвы, землетрясения, пожары, попадание в воздух морской соли. Влияние пыли на природу велико. Извержения вулканов приводят к изменению температуры воздуха на несколько градусов. Так, в XVII веке извержение одного из тихоокеанских вулканов сказалось на погоде в Англии. В ее истории этот год называют годом, в котором не было лета.
Энергетика "поставляет" сейчас около половины антропогенной пыли, получающейся прежде всего при переработке углей и их сгорании. Если мощности угольной энергетики вырастут в 2-3 раза, то поступление антропогенной пыли возрастет в полтора раза. Как будто бы немного?
Опасное заблуждение. Ведь практически все антропогенные выбросы пыли происходят вблизи человеческого жилья. В районе Тихого и Атлантического океанов действительно мало что изменится. А в Кемерове, Дзержинске, Чикаго, Туле, Марселе и других промышленных районах?
Одна из труднейших проблем энергетики связана с загрязнением атмосферы двуокисью серы. Здесь "силы"
энергетики и природы уже сравниваются. Энергетика "ответственна" за 160 миллионов тонн двуокиси серы в год, природа - за 300 миллионов.
Увеличение содержания в воздухе серы не только приводит к повышенной коррозии металлических конструкций, приносящей миллиардные убытки, к замедлению и даже прекращению роста лесов. Но главное, конечно, повышается заболеваемость и сокращается срок жизни людей.
О проблемах, которые стоят перед энергетикой в ее взаимоотношениях с природой, можно говорить еще долго. И к этому разговору нам еще придется вернуться.
А теперь нужно посмотреть, какие же оптимальные способы решения проблем энергетики выгодны, как повернуть ее на дороги, предусмотренные Энергетической программой.
Самоограничение! Нет - энергосбережение
Эпоха изобилия и дешевизны энергии кончилась.
За энергию нужно платить, и платить много. Сейчас и в ближайшем будущем гораздо выгоднее направить усилия на ее экономию, дать энергии вторую жизнь. Первый пункт Основных положений Энергетической программы СССР предусматривает "проведение активной энергосберегающей политики на базе ускоренного научно-технического прогресса во всех звеньях народного хозяйства и в быту, всемерную экономию топлива и энергии, обеспечение на этой основе значительного снижения энергоемкости национального дохода".
В быту человек, чтобы приобрести какую-либо дорогую вещь, экономит, сокращает расходы на что-нибудь другое, менее обязательное для него. Поэтому для многих людей понятие "энергосбережение" ассоциируется с определенными лишениями, ограничениями, уменьшением комфорта. Однако в народном хозяйстве - транспорте, различных отраслях промышленности, сельском хозяйстве - просто так отказаться от части энергии, ничего для этого не предприняв, нельзя. Начнет давать сбой теснейшим образом связанная цепочка технологических процессов производства национального продукта. Такое самоограничение ничего, кроме вреда, не принесет. Сбережение энергии полезно, если оно будет тщательно подготовлено. Каким образом?
У тех, кто потребляет энергию, долж-ны быть разработаны и установлены машины, аппараты, процессы с меньшим потреблением энергии при том же выпуске продукции. У тех, кто производит энергию - энергетиков, - должны быть созданы установки, производящие то же количество энергии - тепла, электричества - при меньшем расходе топлива. В этом основное содержание политики энергосбережения.
Есть и такие резервы экономии, реализовать которые совсем просто. Для этого практически не нужно никаких материальных затрат. Речь идет о ликвидации прямого расточительства энергии: кто из вас не видел работающие на стоянках двигатели автомашин, бесполезно вращающиеся электродвигатели, проезжающий мимо порожний транспорт, лишние включенные осветительные приборы, пустые горящие газовые конфорки домашней плиты.
На первый взгляд все кажется очень простым и ясным - устрани перечисленные моменты - и готово! Подождите с выводами. В целом энергосбережение - очень сложная и даже не всегда достаточно определенная сфера деятельности в народном хозяйстве.
Само собой, без усилий в разных направлениях оно осуществляться не будет. Вспоминается показательный пример. В экспертной комиссии по энергосбережению Госплана СССР шло очередное заседание экспертов специалистов по энергетике. Рассматривались планы различных отраслей по энергосбережению. Вел заседание известный энергетик страны член-корреспондент АН СССР Д. Жимерин. При обсуждении планов Министерства газовой промышленности возник вопрос о том, как министерство готовится к переводу перекачивающих компрессорных станций с газотурбинного привода на электро- или парогазовый. Суть этого вопроса в следующем.
На магистральных газопроводах, подающих топливо из Западной Сибири в центральные районы страны, в том числе на известном многим по своим рекордным срокам строительства газопроводе Уренгой - Помары - Ужгород, через каждые 100-150 километров устанавливается газоперекачивающая компрессорная станция. На ней работают 5-10 компрессоров с газотурбинными двигателями мощностью до 10 или даже 25 тысяч киловатт. Общая мощность компрессорных станций единой газоснабжающей системы страны около 25 миллионов киловатт. Такие станции надежно обеспечивают перекачку в различные районы страны, но обладают существенным недостатком - низким КПД, всего около 25 процентов!
Это значит, что на каждой станции три четвертых мощности "работает" на подогрев атмосферы: из турбины выбрасываются в воздух продукты сгорания, разогретые до 150-200 градусов.
А ведь используемый для турбин природный газ - второе по ценности после нефти химическое сырье!
На компрессорных установках им пользоваться нецелесообразно, не по-хозяйски! Какой же выход?
Для вновь строящихся станций нужно устанавливать вместо газовых турбин электромоторы. У них выше КПД, даже если учитывать термодинамические потери при выработке электроэнергии на электростанциях. И еще - для получения электроэнергии может быть использован не природный газ, а менее дефицитные виды топлива:
ядерная энергия, уголь, вода. Уже в одиннадцатой пятилетке было запланировано таких агрегатов с электроприводами на общую мощность 4 миллиона киловатт. А что же делать с теми станциями, где уже установлены газотурбинные приводы?
Можно улучшить эффективность их работы, использовав сбрасываемое тепло для выработки пара и получения в турбогенераторе дополнительной энергии. Этой электроэнергией можно обеспечить собственные нужды станции или привести в действие еще один компрессор с электроприводом.
Вернемся в зал заседания экспертной комиссии. Неожиданно для многих выявилось, что в планах министерства по экономии энергии и замене газа другими видами топлива проведение реконструкции с вводом парогазовых приводов предусматривается в очень малых размерах. Это вызвало недоумение и возражение.
Было известно, что подготавливается пуск первой такой станции. Так что необходимый технический опыт практически был получен. Поэтому член комиссии известный энергетик академик М. Стырикович спросил:
- Почему не внедряется и не планируется такая высокоэффективная реконструкция?
Присутствовавший на заседании представитель Министерства газовой промышленности ответил довольно неожиданно:
- Это мероприятие невыгодно министерству. Оно ухудшает экономические показатели его работы. Срок окупаемости капиталовложений на реконструкцию приближается к 20 годам. Зачем же планировать такие невыгодные работы по экономии энергии и газа?
Как же так? Для государства выгодно, а для министерства нет?! Причиной расхождения народнохозяйственных и ведомственных интересов оказалась низкая цена, установленная специально Министерству газовой промышленности для газа, который используется этой промышленностью для собственных нужд; в данном случае - как топливо на газоперекачивающих станциях. Зта цена в несколько раз меньше той, по которой он отпускается другим отраслям.
Нужно сказать, что подобные ситуации выявлялись на экспертной комиссии и в некоторых других случаях, например в нефтеперерабатывающей промышленности, где самым энергичным образом нужно внедрять различные новые процессы и устройства для экономии нефти.
Эти примеры частично дают ответ еще на некоторые вопросы, иногда возникающие, когда заходит речь об энергосбережении. Почему вдруг об энергосбережении заговорили именно сейчас, а не пять, десять лет назад? Почему раньше не нужно было экономить энергию, а сейчас это важно? Что это - упущение?
Давайте разберемся. Сначала о том, что продемонстрировали обсуждения в экспертной комиссии. Если говорить кратко, то они еще раз подтвердили тот факт, что масгатабы энергосбережения тем более велики и оно само тем более выгодно, чем дороже сберегаемое топливо. Ведь большая часть работы по энергосбережению - это не просто организационные меры, хотя они важны и в некоторых случаях очень эффективны, а разработка и создание новых машин, аппаратов, процессов, приводящих к экономии энергии. А эти меры требуют материальных и трудовых затрат, в одних случаях больших, в других меньших, но требуют. И эффективными эти затраты будут в том случае, если выгода от экономии энергии (нефти, газа, электроэнергии, пара) будет большей, чем затраты.
Теперь ясно, что чем дороже энергия, топливо, тем большее количество различных мер по экономии энергии становится целесообразным. Именно по этой причине должны расширяйься масштабы энергосбережения. Ведь капиталовложения на создание мощностей по добыче новой тонны нефти, кубометра природного газа удвоились, утроились.
Конечно, энергосбережение проводилось и ранее. Ведь это основная забота энергетиков. С 1960 по 1980 год за счет энергосбережения было сэкономлено около аОО миллионов тонн условного топлива. Энергетической программой предусматривается экономия 540-570 миллионов тонн, то есть почти что та же величина. Однако и суть политики энергосбережения, и ее организация будут совсем другими.
В 60-е и 70-е годы, как говорят энергетики, энергосбережение шло "естественным" путем, то есть почти само по себе. А поскольку топливо было дешевым, то и энергосберегающие меры были, как правило, такими, какие почти не требовали затрат. Главную часть экономии получали за счет таких мер, как замена на железнодорожном транспорте паровозов электровозами и тепловозами.
Все это происходило очень хармоничио. Экономия энергии на пассажирском железнодорожном транспорте одновременно привела и к улучшению комфортных условий.
Исчезла угольная пыль, постоянный спутник паровозов, ускорилось движение поездов. В это же время происходило и резкое повышение экономичности электростанций па органическом топливе. Очень большую экономию топчивл дало простое расширение применения нефти и газа, которые были тогда экономичнее и эффективнее угля или дров.
Такая "естественная" экономия энергоресурсов, происходящая как бы сама собой и являющаяся просто обязательным спутником технического прогресса, продолжится и дальше, но действенность ее снизится. Ведь сливки уже сняты. И вот это последнее - "сливки сняты" - уже почувствовалось в десятилетии с 1970 по 1980 год.
В это время энергии было сэкономлено в четыре раза меньше, чем в предыдущее десятилетие.
Теперь видно, что задачи экономии, которые поставлены Энергетической программой, гораздо сложнее:
"Сэкономить больше при значительном исчерпании прежних, просто реализуемых резервов экономии". Положение усугубляется и тем, что если ранее большая часть экономии получалась при производстве энергии, то теперь центр тяжести смещается на энергопотребляющие отрасли.
Краткий экскурс в прошлое помог нам понять и причину, по которой энергосбережение было включено в Энергетическую программу как одна из главных задач.
Ранее основная часть экономии получалась путем технической реконструкции и развития всего четырех отраслей: железнодорожного транспорта, электроэнергетики, нефтяной и газовой промышленности. Теперь уже пять топливно-энергетических отраслей и пять транспортных смогут дать только 40 процентов экономии. А большая ее часть падает на все остальные отрасли. Все народное хозяйство должно будет включиться в борьбу за экономию энергии, причем успехи в экономии одной отрасли будут очень тесно связаны с работой других отраслей, поставляющих необходимые материалы и оборудование.
Работа по энергосбережению состоит из двух этапов.
Сначала реализуются идеи и планы, не требующие больших затрат или значительной перестройки экономики. Затем главным станет освоение новых энергосберегающих технологий, улучшение схем транспортных перевозок, создание новых энергоэкономичных машин и механизмов, изменение структуры экономики.
Как и во всяком трудном деле, в энергосбережении есть главное направление атаки - нефть. Кстати, это и общемировая задача. "Преодолеть синдром Прометея", "разорвать связь экономики и нефти", "уход от нефти" эти выражения вошли уже во многие официальные документы различных международных энергетических организаций и конференций. В некоторых западных странах, особенно не обладающих собственными запасами нефти, в последние годы, после повышения мировых цен на нее, снижение потребления нефти стало чуть ли не единственным способом спасения экономики. Расходы жидкого топлива удалось им сократить на 20-30 процентов. Но без серьезного ущерба для экономики не обошлось.
Наша страна - единственная промышленно развитая страна мира, обеспечивающая народное хозяйство собственными энергетическими ресурсами. Относится это и к нефти. И тем не менее именно сейчас, а не позже должна быть развернута активная борьба за нефть. Слово "борьба" употреблено здесь не случайно. "Само собой"
проблема уже не решится.
Еще один важный вопрос - какое соотношение выбрать между энергосбережением и добычей новых ресурсов? Специалисты-энергетики подсчитали, что в предстоящий период необходимый прирост добычи органического топлива составит не более одной трети от потенциального прироста энергопотребления. Остальные потребности будут обеспечены ядерной энергетикой и за счет энергосбережения.
В Основных направлениях экономического и социального развития СССР на 1986-1990 годы и на период до 2000 года записано: "Снизить энергоемкость национального дохода не менее чем в 1,4 раза". В 1970 году, чтобы получить 1000 рублей национального дохода, нужно было затратить 4,9 тонны условного топлива, в 1980-м эта величина уменьшилась и составила уже 3,6 тонны. Теперь предстоит следующий и более серьезный скачок.