Техника - молодёжи 1969-06, страница 6
приближаются к трубопроводу. Но... Слишком велико расстояние, и поэтому слишком велика вероятность, что «челнок» собьется с ритма или нарушит ритм других перевозок. Можно ли этого избежать? Конечно! Надо «всего лишь» в несколько раз увеличить пропускную способность железнодорожной магистрали, то есть на протяжении нескольких тысяч километров произвести некоторые работы, как вы догадываетесь, весьма трудоемкие и дорогостоящие. А это ляжет тяжким экономическим грузом на себестоимость конечного продукта — электроэнергии. Вот мы и потеряли главное преимущество Канско-Ачинского угля — его дешевизну. В свое время возникла такая идея: размывать уголь сильной струей воды и полученную пульпу доставлять в отстойники. Затем сырую массу грузить в вагоны и по железной дороге везти потребителю. Этот любопытный способ плох в зимнее время: порода смерзается, и ее приходится вторично «добывать» из вагонов отбойными молотками. Принцип несколько модернизировали. Пульпу решили направлять не в отстойники и в вагоны, а сразу в трубопровод. Получился единый цикл: месторождение — потребитель. Интересный метод. Но вопросов и трудностей здесь множество... — Итак, главный путь обеспечения энергией европейской части страны — гидроэлектростанции на сибирских реках и тепловые электростанции на базе угольных месторождений Канско-Ачинска и Экибастуза? — Видимо, так... — В таком случае оптимальный вариант передачи энергии — по проводам? — Пока да. — Почему «пока»? Ведь линии электропередач экономически выгоднее перевозки угля на большие расстояния по железным дорогам и позволяют передать практически неограниченное количество энергии... — Экономически выгодны — до определенного предела. А вот насчет «неограниченного количества»... БЛЕСК И НИЩЕТА „ЭЛЕКТРОННОГО ТРАНСПОРТА» Главные энергетические артерии сегодня — линии электропередач переменного тока. Само собой разумеется, что никто не станет сооружать ЛЭП на тысячи километров, чтобы в конце концов зажечь лампочку от карманного фонарика. Такие линии целесообразны при достаточно высокой мощности. Но чем больше расстояние тем больше пстери мощности. Поэтому с увеличением длины линии увеличивают и ее напряжение. Для линии электропередачи Куйбышев — Москва, например, потребовалось напряжение 500 кв. Чтобы передать электроэнергию из Экибастуза на Урал, за полторы тысячи километров, нужно уже 750 кв А от Красноярска до Москвы 3500 км, и напряжение должно быть еще выше. В итоге электрическое сопротивление воздуха оказывается недостаточным, и требуются такие мачты, такие изоляторы, что стоимость линии делает проект вообще неосуществимым. Впрочем, дело не только в стоимости. 1400 кв — это, видимо, критический рубеж, который мы фи зически не можем перешагнуть, ибо пока не располагаем столь мощной изоляцией. При таком напряжении вокруг прсвсдника возникает светящаяся корона, пожирающая энергию, кривая потерь резко поднимается вверх. Всех этих неприятностей не знает линия постоянного тока. В принципе она может передавать любую мощность. Перенапряжения в ней значительно ниже, снимается збычная проблема устойчивости, система может работать более надежно при внезапных нарушениях режима. Но генераторы и двигатели переменного тока намного проще и дешевле, чем двигатели постоянного тока, и поэтому для потребителей нужен переменный ток. Необходимо, следовательно, преобразование тока одного вида в другой. Так рождается идея использовать комбинированную схему электроснабжения. Суть ее состоит в следующем: генерация, распределение и потребление электроэнергии — это переменный ток, а транспортировка — постоянный. Именно так и будет передаваться электроэнергия из Экибастуза в Центр — на расстояние 2,5 —4 тыс. км. «На старте» переменный ток преобразуется в постоянный, который и отправляется в путь. «На финише» происходит обратное превращение. Подстанции (выпрямительная в начале и инверторная в конце) обходятся дорого, но линейная часть электропередачи (опоры, провода, изоляция) примерно на треть дешевле линейной части переменного тока. Это компенсирует высокую стоимость подстанций. Электрическая трасса Экибас-туз — Центр напряжением полтора (а затем и более двух) миллиона вольт будет передавать десятки и сотни миллиардов киловатт часов, при к.п.д. около 90%. У постоянного тока есть и другая, более заманчивая перспектива: для передачи легче воспользоваться явлением сверхпроводимости. Явление это наблюдается лишь при крайне низких температурах, но теоретически даже сейчас существует возможность создания сверхпроводящей магистрали. Правда, здесь мы переходим тот не очень отчетливый рубеж, который отделяет настоящее от так называемого ближайшего будущего. Насколько оно окажется «ближайшим», сказать трудно. Пока сверхпроводящих линий, кроме опытных длиной в один-два метра, нет. О перспективах в области передачи энергии на большие расстояния можно говорить довольно долго. Но надо ли? Ведь уже сейчас нам известны такие способы получения энергии, которые вообще снимают вопрос о какой-либо транспортировке. Если тепловые и гидроэлектростанции привязаны к энергоресурсам и могут дотянуться до потребителя лишь тысячекилометровыми линиями электропередач, если высококалорийные виды топлива должны преодолеть то же расстояние по трубопроводам и железным дсрогам, то для атомной электростанции всего этого не существует. АЭС можно строить где угодно — хоть за тридевять земель от источников сырья. Топливо для АЭС обладает такой чудовищной энергоемкостью, что его выгодно возить даже на верблюдах. Ьот почему этим выступлением я бы не хотел создавать у читателей «Техники — молодежи» однобокое представление о проблемах современной энергетики. Разумеется, описанная вкратце «модель» глобального энергетического голода не воспроизводит всех научно-технических и экономических задач, кстсрые может поставить перед человечеством истощение энергоресурсов в масштабе планеты. Разумеется, «патент Прометея» — транспортировка энергии — лишь один из путей решения этой проблемы. Рано или поздно цивилизация Земли «съест» невозобновляемые запасы минерального топлива, и, думая или не думая об этом, энергетики ищут принципиально новые источники получения энергии. Какие-то из них могут оказаться наиболее перспективными и, возможно, положат начало совершенно новому этапу научно-техни-ческогс прогресса на Земле. — Какие? Такой вопрос выходит не только за рамки нашей беседы, но и за пределы возможностей научного прогнозирования, перенося нас, так сказать, в сферу «произвольного гадания» Здесь можно назвать и атомную энергию, и термоядерную, и солнечную, и МГД-генератор, и все, что угодно, включая нечто такое, о чем мы вообще не имеем сегодня ни малейшего представления. Поэтому позвольте ответить встречным вопросом, принадлежащим французскому физику Луи де Бройлю: «Позавчера мы ничего не знали об электричестве, вчера мы ничего не знали об огромных резервах энергии, содержащихся в атомном ядре. О чем мы не знаем сегодня?» Источники энергии и места ее потребления совпадают далеко не всегда, поэтому человечеству приходится создавать непрерывные потоки энергии к крупным промышленным районам. Гидростанции всегда строятся на реках, а энергия от них передается по линии электропередам Тепловые же станции можно строить либо в месте добычи топлива, либо в месте потребления энергии. В зависимости от расстояния между этими пунктами может оказаться выгодной или перевозка топлива, или линии электропередач. Газ и нефть, которые нужны главным образом как сырье для химической промышленности, всегда выгодно транспортировать по трубопроводам. Для энергетики же главное топливо — уголь. Низкокалорийные сорта (до 3000 ккал кг) выгодно перевозить не более чем на 300 — 350 км. Перевозка высококалорийного угля (6000 ккал кг) 5оллООИтся невыгодной при расстояниях больше 1000 — 1200 км. Таков анализ сегодняшнего дня. А завтра? Инженеры грядущего будут сопоставлять транспорт угля уже с беспроводными линиями электропередач. Какими? Это могут быть силовые электропередачи на лазерах. Хотя возможно и другое решение проблемы беспроводной передачи электрической энергии. У генератора сверхвысокочастотных колебаний устанавливается антенна, которая концентрирует излучение в остро направленный пучок. Этот пучок будет принят приемной антенной и направлен U обращенному генератору для трансформации в постоянный ток либо в переменный промышленной частоты. Возможны в будущем и сверхпроводящие электропередачи, практически лишенные потерь. Даже при наличии проводов сверхпроводящие ЛЭП, по-видимому, будут способны конкурировать с другими видами транспорта энергии на расстояние. 4 |
