Подгорный А. Н.
Водородная энергетика. — К.: Общество «Знание» УССР, 1988. — (Серия 8 «Новое в науке, технике, производстве»; № 13).
Рассмотрены проблемы, связанные с получением, хранением, передачей водорода, прежде всего как универсального энергоносителя. Рассказывается о его практическом применении в различных отраслях народного хозяйства.
Рассчитана на лекторов, пропагандистов, научных работников, широкий круг читателей.
Энергия — ключ к расширению производства промышленных товаров, продуктов питания и решению многих других жизненно важных проблем общественного развития. Рост ее потребления поразительно высок. За последние два столетия в промышленно развитых странах он увеличился в 30 раз. Ныне производство энергии осуществляется в основном за счет сжигания углеводородных топлив органического происхождения. Примерно 2/3 энергетического баланса нашей страны составляют нефть и газ, 20 % энергии обеспечивает уголь, около 5 % дают реки и столько же атомные электростанции.
Запасы топлива, копившиеся в Земле миллиарды лет, стремительно расходуются. На электростанциях и теплоходах, в автомобилях, тепловозах и самолетах сжигают нефть, газ, уголь — ценнейшее универсальное сырье. Невольно вспоминаются мудрые слова Д. И. Менделеева о том, что «...сжигать нефть — это все равно, что топить печь ассигнациями».
Существуют различные прогнозы, касающиеся запасов углеводородного топлива на Земле. Оптимисты утверждают, что в будущем будет разведано жидкого углеводородного топлива столько же, сколько, по крайней мере, уже известно. Пессимисты считают, что с учетом сложившихся темпов потребления нефти ее должно хватить только на несколько десятилетий. Нам, конечно, более импонирует мнение оптимистов. Вместе с тем очевидно, что эпоха гигантских месторождений в географически удобных регионах заканчивается. Вновь открываемые будут в основном некрупными по запасам, трудными для разведки и технологии добычи углеводородного сырья. Естественно, что расходы на его поиск и извлечение заметно увеличатся.
Это подтверждается такими данными: за 20 лет длина трубопроводов для транспортировки нефти возросла с 350 до 2000 км, а капиталовложения, необходимые для прироста ее добычи на одну тонну в год, увеличились со 100 до 300 руб. В результате нефть стала обходиться почти в два раза дороже газа и затраты продолжают расти.
Оптимистичны оценки по запасам газа в нашей стране. Однако планируемые в Основных направлениях экономического и социального развития на 1986—1990 годы и на период до 2000 года темпы добычи газа (в 1990 г. из отечественных месторождений будет добываться 850 млрд. м3 газа настоятельно требуют принятия энергичных мер, направленных на экономию этого уникального сырья. Ведь фактически мы подошли к черте, когда величина разведанных запасов становится соизмеримой величине добычи.
Кроме того, удаленность месторождений от главных потребителей, увеличение их глубины, высокая стоимость транспортировки природного газа в европейскую часть страны за последние годы привели к увеличению стоимости добычи в несколько раз. Так, в 1965 г. для обеспечения годового прироста добычи в тысячу кубических метров требовалось капиталовложений на сумму 47 руб., в 1970 — 100 руб., а в 1980 г. — 165 руб.
Третьим «китом» топливно-энергетического комплекса является уголь. Наша страна, безусловно, занимает первое место в мире по запасам этого сырья. Его хватит на многие десятилетия. Более того, уголь длительное время будет играть роль «буферного» топлива, пока наука и техника не освоят в полной мере новые источники энергии. Достаточно сказать, что из семи крупнейших месторождений, открытых на нашей планете (запасы угля в которых составляют по 500 млрд. т. и более), пять находится в СССР.
Однако добыча угля сопряжена с преодолением больших трудностей. Прежде всего необходимо создать высокопроизводительную технику. Не будет преувеличением сказать, что развитие угледобывающей промышленности, да и всей энергетики, будет определяться успехами машиностроения.
Серьезные проблемы возникают при транспортировке угля из восточных районов страны. Возьмем, например, Канско-Ачинский комплекс (КАТЭК). Здесь пласты угля залегают на глубине всего от 10 до 60 м, что делает их добычу рентабельной. Вместе с тем они имеют серьезные недостатки: низкая калорийность, высокая влажность (до 40 %), сыпучесть и самовозгорание (примерно через пять суток, после того как уголь поднят на-гора). Такое топливо трудно и невыгодно транспортировать. Из-за большой влажности уголь зимой смерзается, что затрудняет его перегрузку. Летом увеличиваются потери из-за пыления: подсчитано, что в год они составляют несколько миллионов тонн.
Специалисты предлагают альтернативные решения. Например, перекачивать водно-угольную смесь по трубопроводу, хотя и здесь предстоит решить ряд сложных технических проблем. Заслуживает внимания предложение передавать энергию углей по линиям электропередач в центр европейской части страны. Однако для передачи значительной мощности на большое расстояние нужно вдвое увеличить напряжение — до 1500 тыс. вольт. Кроме того, будут велики потери энергии и затраты цветных металлов и стали.
Как видим, производство возрастающего количества энергии сопряжено со сложными научно-техническими проблемами, решение которых возможно на базе достижений науки, создания и внедрения высокопроизводительной техники и прогрессивных технологий.
Пока мы очень кратко остановились на трех основных первичных источниках энергии, имеющих наибольший вес в энергетическом балансе страны. Они нам привычны, технологичны в использовании, но уже ныне, не говоря о перспективе, не могут полностью обеспечить производство необходимой хозяйству энергии. Это возможно сделать только с помощью атомной энергетики, общая мощность которой в нашей стране достигла почти 30 млн. кВт · ч. Предусматривается ускорение темпов ее развития. Так, выработка атомных электростанций к 1990 г. должна вырасти до 390 млрд кВт-ч. Очень важно, что развитие атомной энергетики позволит на рубеже XX и XXI веков в основном остановить рост трансконтинентальных потоков органического топлива с востока на запад.
По мнению специалистов, с исчерпанием и удорожанием природных жидких и газообразных топлив их место в балансе первичных источников энергии будут занимать уголь и ядерная энергия. Это четко отражено в Энергетической программе СССР, предусматривающей развитие атомной энергетики и добычи угля с доведением их доли в энергобалансе до половины при одновременном снижении доли потребляемого природного газа и стабилизации его производства. Там же отмечается, что должны быть сохранены высокие уровни добычи нефти, но не увеличены, так как нефть необходима для использования в будущем в качестве химического сырья.
