Энергетика. Проблемы и перспективы - Проблемы транспорта энергии

Проблема транспорта энергии возникает в двух случаях. Во-первых, когда энергия производится в одном месте, а используется стационарными потребителями, находящимися в другом месте. Во-вторых, когда речь идет об энергоснабжении какого-либо автономного транспортного средства — автомобиля, самолета и т. п.
В ряде случаев эти проблемы решаются одинаковым образом, но существуют и специфические решения, приемлемые для одних и неприемлемые для других потребителей.
Наиболее распространенными видами транспорта энергии в технике являются:
транспорт химической энергии, заключенной в некоторой массе вещества, способного вступать в реакцию с выделением энергии (сегодня чаще всего органические природные топлива);
транспорт теплоты, заключенной в потоке вещества, имеющего температуру, превышающую температуру окружающей среды;
транспорт электроэнергии по тем или иным линиям электропередач.
Возможен, хотя сегодня и не имеет распространения, транспорт значительных количеств энергии в виде мощного сверхвысокочастотного электромагнитного излучения, распространяющегося в пространстве подобно свету.
Основное требование, предъявляемое к любому виду транспорта энергии, — экономичность. Как всегда, понятие экономичности систем транспорта энергии включает две составляющие: затраты (или потери) энергии (основная доля текущих затрат), связанные с транспортом, и капитальные затраты на сооружение транспортных систем.
Наиболее дешевым видом транспорта энергии в настоящее время (если не рассматривать в качестве транспорта энергии транспорт урана) является транспорт жидких топлив — нефти и нефтепродуктов по нефтепроводам. Почти столь же дешевым оказывается и морской транспорт нефти в супертанкерах водоизмещением несколько сот тысяч тонн. Именно из-за очень низкой стоимости транспорта цена на нефть примерно одинакова в любой точке земного шара.
Более дорогим является транспорт газа по трубам. Увеличенная стоимость транспорта газа по сравнению с жидкими топливами определяется большими затратами энергии на газовые компрессоры. Дело в том, что оптимальное давление в дальних магистральных газопроводах составляет около 107 Па. За счет трения и других местных сопротивлений давление в трубопроводе постепенно падает. Поэтому через определенные расстояния (100—150 км) предусматриваются компрессорные станции, поднимающие давление транспортируемого газа до начального значения. В зависимости от количества транспортируемого газа и дальности транспортировки выбирается тот или иной диаметр трубопроводов. Технико-экономический анализ показывает, что с увеличением количества транспортируемого топлива оптимальный диаметр трубопроводов возрастает. Сегодня, например, на магистральных газопроводах, доставляющих природный газ от мощных месторождений природного газа к крупным центрам потребления, применяют трубопроводы диаметром до 1,5 м. При давлении в магистрали 75·105 Па и скорости течения 10 м/с по такому трубопроводу можно передать около 32 млдр. м³ в год, или в пересчете на теплоту сгорания этого газа около 1015кДж/год. Если этот газ на приемном конце магистрального трубопровода использовать для производства электроэнергии, то при к. п. д. электростанции 40% вырабатываемая электрическая мощность составит около 12 млн. кВт.
Таким образом, можно считать, что такой магистральный трубопровод эквивалентен линии электропередачи мощностью 12 млн. кВт.
Расчетные затраты на такую транспортировку (учитывающие как эксплуатационные расходы, так и капитальную составляющую) оказываются равными около 0,1 руб/109 кДж-км. Это означает, что годовые расчетные затраты на транспорт 1015 кДж энергии на расстояние, например, 1000 км составят около 100 млн. руб., или около 3 руб. на 1 т условного топлива. Для ориентировки укажем, что это составляет около 10% стоимости той электроэнергии, которая могла бы быть произведена на приемном конце газовой магистрали. Таким Образом, с учетом затрат на транспорт стоимость газа у далеко расположенного потребителя оказывается существенно выше, чем вблизи места добычи.
Сравнительно недорогим оказывается железнодорожный транспорт, который представляет интерес в связи с транспортировкой твердых топлив. В гл. 4 мы привели значение затрат энергии на тонно-километр железнодорожных перевозок при скорости движения 100 км/ч. Ясно, что при определении стоимости транспортировки энергии при железнодорожном транспорте угля мы будем получать разные цифры в зависимости от его качества, прежде всего, от теплоты сгорания.

Пусть, например, транспортируется каменный уголь с теплотой сгорания 30 000 кДж/кг, или 3-107 кДж/т. Это означает, что при энергетических затратах 0,12 кВт-ч/(т-км) [см. гл. 4] транспортировка 109 кДж на 1 км потребует около 3,3 кВт-ч. Если железная дорога работает на электрической тяге, используя электроэнергию по цене 1 коп/кВт-ч, то это означает, что энергетическая составляющая в перевозке каменного угля равна 0,033 руб/(109 кДж-хм).
Если же транспортировался бы бурый уголь с теплотой сгорания, например, 12 000 кДж/кг, или 1,2-109 кДж/т, то стоимость энергетических затрат для его транспортировки составила бы 0,082 руб/(109-кДж-км).
Из этого примера ясно, что чем выше стоимость перевозок, тем относительно более экономичны перевозки высококалорийного топлива.

В настоящее время вопрос о транспортировках газообразного, жидкого и твердого топлива на большие расстояния, в том числе вопрос о трансокеанских перевозках топлив, имеет очень большое значение.
Проблемами здесь являются применение газо- и нефтепроводов еще больших диаметров, уменьшение стоимости перекачки газа за счет перевода компрессоров на электропривод от АЭС, снижение стоимости танкеров —  рефрижераторов для транспортировки сжиженного газа.
Интересны и требуют дальнейших исследований возможности контейнерного трубопроводного транспорта твердых топлив, который по оценкам может оказаться существенно дешевле железнодорожного транспорта.
В связи с транспортом угля очень остро стоит проблема его переработки. Выше мы показали, что перевозка бурых углей с низкой теплотой сгорания значительно менее рентабельна, чем высококачественных. Поэтому бурые угли необходимо перерабатывать на месте добычи, получая энергию в таком виде, чтобы ее можно было передавать на большие расстояния.
Из угля как из исходного сырья можно получать самые разнообразные продукты. Но с энергетической точки зрения наибольший интерес представляют процессы газификации угля и процессы получения из угля жидких топлив. В некоторых случаях при комплексной переработке угля наряду с газом или жидкими продуктами получают и твердое, но облагороженное топливо (кокс или коксик), которое экономически целесообразно перевозить на большие расстояния.
Процессы переработки угля широко применялись в мире примерно до второй мировой войны. Впоследствии в период дешевых нефти и газа эти производства были почти повсеместно прекращены. В связи с этим технология переработки уля осталась на прежнем уровне и сейчас, когда потребность в переработке угля вновь стала возрастать, эту технологию предстоит не просто возродить, а поднять на современный уровень.
Наряду с крупномасштабной транспортировкой топлив большое место занимает транспорт электроэнергии.  Сегодня существуют линии электропередач на мощности в несколько миллионов киловатт, по которым в год транспортируются десятки миллиардов киловатт-часов электроэнергии. Линии электропередачи по сравнению с магистральными нефте- и газопроводами и угольными транспортными магистралями обеспечивают не только односторонний транспорт энергии из мест производства к местам потребления, но и чрезвычайно важные связи между энергосистемами. По этим межсистемным связям электроэнергия направляется в ту или иную сторону, что позволяет частично решить проблемы резервирования и сглаживания графиков потребления энергии, особенно, если эти связи выполнены в широтном направлении.
Как уже отмечалось, транспорт энергии по линиям электропередач значительно дороже трубопроводного транспорта нефти или газа. Но в ряде случаев электропередача может выдерживать конкуренцию с железнодорожным транспортом угля.
Так же, как для любой системы транспорта энергии, для линии электропередачи прежде всего важна пропускная способность, т. е. передаваемая по ней мощность, или, с учетом числа часов использования системы в год, — передаваемая в год электроэнергия.
Для обычных линий электропередач пропускная способность определяется допустимым значением тока в проводе, или, точнее, — плотностью тока, т. е. током, приходящимся на единицу площади поперечного сечения провода. Выбор тока в проводе данного сечения, или плотности тока, производится на основании технико-экономических соображений. Ясно, что с увеличением тока пропорционально ему возрастает пропускная способность линии, но вместе с тем пропорционально квадрату тока — потери в линии. Анализ показывает, что оптимальная плотность тока для обычных воздушных линий электропередач (ЛЭП) переменного тока не зависит от напряжения в линии. Отсюда легко показать, что пропускная способность линии растет с ростом напряжения.
Действительно, пропускная способность трехфазной линии переменного тока может быть определена по формуле P=3V/cosφ, (6-12) где I — ток нa проводе; V — фазовое напряженье; cos φ — величина, характерная для цепей переменного тока и определяемая соотношением активного сопротивления линии, ее емкости и индуктивности.
Пусть площадь сечения провода S в линиях низкого и высокого напряжения одинакова. Тогда в силу равенства оптимальных плотностей тока i должны быть одинаковы и полные токи

Если в первом приближении принять, что cos φ не зависит от напряжения в линии, то окажется, что

где А — коэффициент пропорциональности, который может считаться не зависящим от напряжения.
Таким образом, пропускные способности линий одинакового сечения относятся как фазовые напряжения.
Конечно, пропускную способность линии низкого напряжения можно увеличить, увеличивая площадь сечения проводника или используя несколько проводников —  цепей одинакового сечения. Но при этом, во-первых, на одну и ту же передаваемую мощность придется увеличить количество проводникового материала (для воздушных линий — чаще всего алюминия), а, во-вторых, линия низкого напряжения будет иметь большие потери.
Поэтому для каждого напряжения существует оптимальная пропускная способность линии, определяемая из технико-экономических расчетов. В качестве примера в табл. 6.2 приведены по данным [8] характеристики линий различного напряжения для передачи 2 млн. кВт.

Таблица 6.2
Характеристики линий различного напряжения для передачи 2 млн. кВт

Из сказанного ясно, что повышение напряжения ЛЭП является основным средством повышения их пропускной способности и экономичности. Но повышение напряжения ЛЭП имеет и еще один смысл. При межсистемных связях очень большое значение имеет устойчивость ЛЭП. При определенных условиях ЛЭП может оказаться неустойчивой, т. е. некоторое возмущение, связанное с изменением нагрузки на приемном конце ЛЭП, будет приводить к весьма большим изменениям режима и, в конце концов, к отключению линии со всеми вытекающими из этого неприятными последствиями.

Рис. 6.5. Рост напряжения ЛЭП в СССР и США по данным [&].

Анализ показывает, что максимальная мощность, которая может быть передана по ЛЭП без потери устойчивости, пропорциональна квадрату напряжения.
В связи с указанными преимуществами напряжения ЛЭП по мере увеличения передаваемых мощностей неуклонно росли (рис. 6.5). Эта тенденция сохраняется и теперь — идут работы по созданию ЛЭП на 1150 кВ. Однако следует отметить, что дальнейший рост напряжения в ЛЭП переменного тока встречает значительные трудности и, по-видимому, по этому параметру возможности ЛЭП близки к пределу.
Дело в том, что с ростом напряжения усложняется проблема электрической изоляции как самой линии, так и всех обслуживающих ее аппаратов — трансформаторов, выключателей, разрядников и т. п. В обычной воздушной ЛЭП изолятором для провода, находящегося под высоким напряжением относительно других проводов, опор и земли, является воздух. Каждая среда, в том числе и воздух, характеризуется определенными напряженностями электрического поля, при которых наступает пробой, т. е. вынужденный разряд, в результате чего изоляционные свойства среды резко падают. С учетом размеров технически и экономически возможных промежутков электрическая прочность воздуха для напряжения 1150 кВ еще вполне достаточна. Однако при изменении режима работы линии, в частности, при включениях и отключениях, в ней возникают так называемые перенапряжения, которые уже могут вызвать пробой. Поэтому для создания сверхвысоковольтных ЛЭП очень важно так сконструировать коммутирующую аппаратуру и выбрать параметры линии, чтобы по возможности снизить возникающие перенапряжения.
Сверхвысоковольтные линии, как показывают исследования последних лет, отрицательно влияют на живые организмы и, в частности, на здоровье людей. Поэтому время пребывания людей непосредственно под проводами такой ЛЭП следует ограничивать.
Все эти обстоятельства заставляют полагать, что несмотря на простоту и надежность высоковольтных ЛЭП переменного тока, по мере увеличения требований к пропускной способности и дальности они должны будут уступить свое место другим видам передач.
В связи с относительно большими потерями в линиях электропередачи и высокими капитальными затратами на их сооружение стоимость транспорта энергии в виде электроэнергии по ЛЭП переменного тока оказывается существенно выше, чем при трубопроводном транспорте жидких и газообразных топлив. Представление о сравнительной стоимости транспорта различными методами может дать табл. 6.3.

Таблица 6.3
Расчетные затраты на транспорт энергии на расстояние 100 миль (160 км), включая стоимость затрачиваемой на транспорт энергии и капитальную составляющую1

1 По данным W. Е. Winsche, К. С. Hoffman, F. J. Salzano Science, 180, 1325, 1973.

Анализируя эту таблицу, необходимо учитывать, что если из природного газа на приемном конце производить электроэнергию с к. п. д. 40%, то расчетные затраты на 106 кДж электроэнергии, произведенной из газа, составят 0,03/0,4=0,075 долл/(106·кДж). Но даже и в этом случае транспортировка электроэнергии окажется втрое дороже, чем транспортировки газа.
Новые возможности для передачи больших количеств электроэнергии на большие расстояния открывают высоковольтные линии электропередачи постоянного тока. Потери в этих линиях существенно меньше, чем в обычных линиях переменного тока, что делает передачу более экономичной.
В ЛЭП переменного тока падение напряжения связано с полным сопротивлением линии, включающим емкость и индуктивность. В случае постоянного тока имеет значение только активное сопротивление, которое в реальных линиях существенно меньше. В результате при одинаковом напряжении пропускная способность ЛЭП постоянного тока может быть сделана примерно вдвое выше, чем ЛЭП переменного. Кроме того, ЛЭП постоянного тока предпочтительны также как межсистемные связи, ибо при этом связываемые системы не обязательно синхронизировать и строго уравнивать по частоте. Это делает связи между системами более надежными.
Следует отметить, что ЛЭП постоянного тока не являются чем-то принципиально новым — первые такие линии появились еще в прошлом веке. Но эти линии работали при сравнительно низких напряжениях, создаваемых непосредственно генераторами. Возможность создания ЛЭП постоянного тока на высокие напряжения появилась только в последнее время в связи с достижениями преобразовательной техники. Высоковольтная ЛЭП постоянного тока включает преобразователи как на передающем, так и на приемном конце. Цепочка преобразований при этом оказывается следующей. На передающем конце напряжение переменного тока, вырабатываемого генератором (обычно около 36 кВ), повышается трансформатором до желаемого уровня. Затем в выпрямителе получается постоянный ток высокого напряжения, направляемый в ЛЭП. На приемном конце инвертор вновь преобразует постоянный ток в переменный, после чего понижающие трансформаторы доводят напряжение до нужного потребителям.
Первые такие ЛЭП высокого напряжения начали создаваться еще в начале 50-х годов. Сейчас во всем мире эксплуатируется более десятка ЛЭП постоянного тока, из которых наиболее мощной является Тихоокеанская ЛЭП в США (1440 мВт при протяженности 1330 км). По-видимому, ЛЭП постоянного тока будут применяться и далее в тех случаях, когда надо будет передать большие мощности на большие расстояния без промежуточных отборов мощности.
В Советском Союзе, где районы производства энергии удалены от районов потребления, передача больших количеств энергии на сверхдальние расстояния является весьма актуальной задачей. Линии электропередач переменного тока на напряжение 750 кВ сегодня освоены. В настоящее время ведутся научно-исследовательские и опытно-конструкторские работы по сооружению ЛЭП переменного тока на 1150 кВ и начато строительство первой ЛЭП постоянного тока на 1500 кВ (±750 кВ).
Наряду с рассмотренными воздушными линиями электропередачи переменного и постоянного тока в современной электроэнергетике важное место занимают подземные кабельные линии. С помощью таких кабелей электроэнергия распределяется внутри крупных городов, где воздушные ЛЭП не могут быть применены из-за высокой стоимости городской земли, а также из-за проблем, связанных с техникой безопасности.
Так как в современных крупных городах потребляемые электрические мощности очень велики как по абсолютной величине, так и по плотности энергопотребления на 1 км² городской территории, применяемые кабельные линии должны обладать высокой пропускной способностью. Так же, как и для воздушной ЛЭП, пропускная способность кабеля растет с ростом напряжения. 

Поэтому сейчас сооружаются кабельные линии на напряжение 220, 500 и 750 кВ. Но даже для предельных напряжений пропускная способность наиболее распространенных сегодня кабелей с бумажно-масляной изоляцией уже оказывается недостаточной. Ограничивает пропускную способность кабеля его температурный режим, тесно связанный с выделением теплоты в кабеле и условиями отдачи его в окружающую среду. Характерной особенностью кабелей высокого напряжения является то, что выделение теплоты в них связано не только с джоулевыми потерями в токоведущих проводниках, но и с электрическими потерями в изоляции. Это приводит к тому, что увеличение площади поперечного сечения собственно проводника в кабеле лишь незначительно увеличивает его пропускную способность, ибо при этом возрастает толщина изоляции, а значит, и потери в ней. Немаловажно и то, что условия охлаждения бумажно-масляных кабелей неблагоприятны.
По этим причинам пропускная способность кабелей обычного типа вряд ли достигнет 1 млн. кВт, что с учетом укрупнения агрегатов электростанций и увеличения плотности энергопотребления заставляет искать новых решений. Следует также отметить, что стоимость существующих кабелей весьма значительна — они оказываются более чем в 10 раз дороже, чем воздушные ЛЭП той же пропускной способности.
Весьма перспективными представляются линии высокого напряжения, проложенные в трубах, заполненных специальным, так называемым электроотрицательным газом под давлением. Таким газом является газ, молекулы которого могут присоединять к себе электроны, превращаясь в отрицательные ионы. За счет этого концентрация свободных электронов в газе при прочих равных условиях уменьшается, а значит, уменьшается его проводимость и возрастает электрическая прочность.
Наиболее распространенным электроотрицательным газом, нашедшим применение в электротехнике, является шестифтористая сера SF6, иначе называемая элегазом. Электроотрицательность элегаза определяется тем, что атомы фтора обладают большим сродством к электронам. Пробивная напряженность электрического поля для элегаза возрастает с ростом давления и при давлении 5-105 Па достигает 120—130 кВ/см. 

Более высокие давления элегаза практически неприменимы, ибо при этом давлении элегаз конденсируется при температуре — 30°С. Это означает, что при таком давлении зимой газ сконденсируется, в результате чего его изоляционные свойства резко ухудшатся.
Работы по использованию элегаза в промышленных линиях электропередачи начаты лет 10—15 назад. Большие успехи в этом отношении достигнуты в Японии, где в начале 70-х годов были начаты испытания образцов линий с искусственным охлаждением на напряжение 500 кВ и пропускной способностью до 10 млн. кВт, что значительно превышает пропускную способность существующих кабельных линий с обычной изоляцией.
В настоящее время еще трудно надежно указать экономические характеристики газонаполненных линий электропередачи, однако выполненные оценки позволяют считать, что эти линии могут оказаться значительно выгоднее подземных кабельных.
Большой интерес представляет возможность передачи электроэнергии по трубам большого диаметра, заполненным смесью элегаза с азотом, что позволяет повысить давление газа, не опасаясь его конденсации. В этом случае при диаметре оболочки 3 м напряжение в линии может быть повышено до 3 МВ, что позволяет обеспечить пропускную способность линии, превышающую 100 млн. кВт. Такие огромные пропускные способности сегодня не нужны, но, если будут реализовываться проекты, предполагающие создание мощных энергетических комплексов, например так называемых энергетических островов, с мощностями в несколько десятков миллионов киловатт, такие линии передачи окажутся весьма интересными.
Наряду с описанной выше техникой передачи электроэнергии, которая в той иной степени может сегодня считаться освоенной, существуют и иные возможности, которые сегодня либо только сформулированы в виде идей, либо находятся на разных стадиях исследований.
В первую очередь остановимся на снижении температуры как средстве уменьшения потерь в линиях электропередач. Здесь следует различать так называемые криогенные и сверхпроводящие ЛЭП.
Дело в том, что электросопротивление чистых металлических проводников с уменьшением температуры весьма сильно падает. Здесь нужно подчеркнуть, что речь идет именно о весьма чистых металлах с концентрацией примесей, не превышающей тысячных долей процента. Например, электросопротивление меди чистотой 99, 999% при температуре жидкого азота (77 К) примерно в 8 раз меньше, чем при комнатной температура а при температуре жидкого гелия (4,2 К) —более чем в тысячу раз.
С другой стороны, мы уже упоминали о явлении сверхпроводимости, состоящем в том, что электрическое сопротивление ряда чистых металлов, а также сплавов при некоторой весьма низкой температуре (порядка температуры жидкого гелия) скачком падает до нуля. Температура, при которой этот переход происходит, различна для различных проводников и носит название критической.
Как первое явление, так и, в особенности, второе представляют большой интерес для электротехники, и в частности для создания ЛЭП. Первое явление позволяет создать гиперпроводящую ЛЭП. Такая ЛЭП мыслится в виде подземного кабеля, в котором очень чистый, проводник (скорее всего алюминиевый) охлажден либо до температуры жидкого азота, либо до температуры жидкого водорода (20 К). Расчеты показывают, что применение азотных температур не может дать существенных преимуществ криогенной ЛЭП по сравнению с обычной воздушной. При водородных температурах при том же сечении проводника и напряжении пропускная способность криогенной ЛЭП окажется примерно в 3 раза больше воздушной ЛЭП и в 8 раз больше, чем у подземного бумажно-масляного кабеля. Однако, по-видимому , оптимальные напряжения криогенных ЛЭП окажутся ниже, чем воздушных, в связи с чем указанное преимущество уменьшится.
Наиболее важным и сложным вопросом для гиперпроводящих и для обсуждаемых ниже сверхпроводящих ЛЭП является поддержание низких температур и связанные с этим капитальные и энергетические затраты. Прямые электрические потери в гиперпроводящих линиях даже при азотных температурах примерно в 10 раз меньше, чем при комнатных, а при водородных — уже в 100 раз. Но криогенное оборудование, необходимое для поддержания этих температур, требует больших затрат энергии. 

Поэтому, как отмечалось выше, гиперпроводящая линия при азотной температуре не имеет каких-либо преимуществ перед обычной и только при водородной, а еще лучше при гелиевой — эти преимущества проявляются. Но и в этих случаях, несмотря на большую пропускную способность криогенные линии по расчетным затратам лишь немногим лучше обычных, что связано со значительными дополнительными капитальными затратами на саму линию, включая ее сложную тепловую изоляцию, и на сегодня пока достаточно дорогое криогенное оборудование. По-видимому, криогенные ЛЭП не получат сколько-нибудь значительного распространения, если увенчаются успехом усилия по созданию сверхпроводящих ЛЭП.
Применение сверхпроводников для линий электропередач позволит радикально уменьшить потери электроэнергии, присущие обычным линиям. Сверхпроводящая линия мыслится в виде кабеля из сверхпроводящего материала, заключенного в трубу, заполненную жидким или продуваемую газообразным гелием при температурах 4—6 К. Труба, в свою очередь, должна быть теплоизолирована с помощью экранно-вакуумной изоляции. В некоторых схемах в качестве одного из слоев изоляции предполагается использование жидкого азота с температурой 77 К.
Основные затраты энергии при передаче электроэнергии по сверхпроводящим линиям связаны с необходимостью поддерживать линию при гелиевых температурах. В зависимости от конструкции кабеля и качества изоляции эти потери могут существенно изменяться. В выполненных сегодня экспериментальных линиях они составляют несколько сот ватт на километр при передаче 10 МВт мощности. С учетом к. п. д. существующего криогенного оборудования это соответствует затратам около 100 кВт/км. Есть основания считать, что в последующих конструкциях потери удастся еще более снизить.
Стоимость сверхпроводящих линий тоже пока весьма велика, прежде всего за счет высокой цены сверхпроводящих материалов. Однако по мере совершенствования технологии изготовления этих материалов и технологии изготовления собственно кабелей эта стоимость, без сомнения, будет снижаться.
Уже сегодня по некоторым оценкам расчетные затраты на передачу электроэнергии по сверхпроводящим линиям меньше, чем по обычным подземным высоковольтным кабелям. По сравнению с воздушными ЛЭП сверхпроводящие сегодня дороги, но они не требуют таких больших отчуждений земли, что особенно важно в густонаселенных районах.
Говоря о будущих методах передачи энергии, следует упомянуть о передаче электромагнитного излучения в сверхвысокочастотном диапазоне. Такое излучение подобно свету поддается фокусировке и может передаваться достаточно узким направленным пучком на весьма большие расстояния. Сегодня имеются проекты, например известный проект Глезера, в соответствии с которыми в будущем для уменьшения вредного воздействия на окружающую среду крупные атомные или солнечные электростанции мощностью в несколько миллионов киловатт будут выноситься в околоземное космическое пространство на геостационарную орбиту. В этом случае станция, вращаясь синхронно с Землей, будет все время находиться над одной и той же точкой земной поверхности на высоте около 30 000 км. Вырабатываемая электроэнергия будет преобразовываться в сверхвысокочастотное электромагнитное излучение и передаваться на приемную станцию, расположенную на Земле. Фокусировка при этом должна быть такой, чтобы плотность энергии в пучке вблизи Земли была безопасна для самолетов и птиц. При этой плотности антенны приемной станции на Земле должны будут иметь поперечник в несколько километров. Но сетчатая антенна позволяет использовать землю под ней для сельскохозяйственных нужд. По оценкам к. п. д. такой системы передачи энергии, включая преобразование на передающем и приемном концах, может составить до 80%, что делает такую передачу вполне разумной.
Наконец, представляют интерес предложения о передаче больших количеств энергии электронным пучком. На Всемирном электротехническом конгрессе, проходившем в 1977 г. в Москве, в докладе Р. Симонса приведены, например, следующие цифры. При напряжении, разгоняющем электроны, равном 2—3 МВ, по трубе диаметром всего 10 см можно передать мощность 1,5— 4,5 млн. кВт с к. п. д. 95%. Такие методы передачи находятся пока в стадии лабораторных исследований, однако большие значения к.п.д. при малых размерах передающих систем делают их достаточно привлекательными.