Юрий Чирков - Занимательно об энергетике

Вот и возникают заманчивые эпитеты — самый перспективный уголь, самый дешевый... Но это, к сожалению, лишь одна сверкающая, что ли, сторона медали. Увы, как во всяком большом деле, есть и другая, так сказать, негативная.

Когда затевают мероприятие столь внушительных размеров, как КАТЭК, прежде всего необходимо подумать о возможных и, в общем-то, неизбежных во всяком новом деле минусах.

По планам формирование КАТЭКа разбито на два этапа. Строительство энерготехнологических комбинатов начнется где-то после 1990 года, а до этой поры бурый уголь будет использоваться только в качестве топлива на мощных тепловых электростанциях, построенных в непосредственной близости от разрезов.

Но тут могут вступить в действие экологические ограничения.

За сутки мастодонты энергетики вроде Березовской ГРЭС будут пожирать 500 тысяч тонн угля, астрономические объемы кислорода воздуха и извергать колоссальное количество углекислого газа, горы золы (подсчитано, что за десять лет работы ГРЭС на поверхности земли вокруг них может появиться тридцатисантиметровый слой пепла), груды окислов азота и серы (ее в канско-ачинском угле мало, но масштабы переработки угля велики).

И все это в сравнительно небольшом и уже довольно плотно заселенном регионе. Следует добавить тепловое загрязнение сибирских рек, расположенных поблизости. На реке Чулым запланировано строительство ряда водохранилищ. И вот из недр ГРЭС потекут реки горячей (70—90 градусов) воды, и ее будет так много, что никакие тепличные хозяйства или потребности отопления вырастающих здесь городов не смогут ее «поглотить». Горячую воду придется сбрасывать со всеми вытекающими из этого последствиями.

Могут спросить: но так ли уж необходимо форсированное строительство таких гигантов энергетики на угле? Не проще ли, скажем, возводить гидроэлектростанции? Рек в Сибири предостаточно, они могучи.

Ответ однозначен. Сибирь — край суровый. Тут так: сначала энергия, потом жизнь. Взять таежные богатства, освоить новые места, жить завтра лучше, чем сегодня, смогут лишь люди, хорошо вооруженные электроэнергией.

Темп развития Сибири таков, что сейчас каждые два года необходимо возводить такой колосс, как Красноярская ГЭС. А в одиннадцатой пятилетке уже каждый год! Но понятно, что за год вводить в строй ГЭС масштаба Красноярской крайне затруднительно. Выход — сжигать канско-ачинский уголь как самый доступный и экономически выгодный. Но природа Сибири очень хрупка. Ее способность к восстановлению понижена. В свое время прошедший здесь ледник, словно скальпель, снял с черепа Земли и унес плодородный гумусовый слой. И земли Сибири еще не оправились от этого удара.

Добавьте сюда еще слой вечной мерзлоты, суровый резко континентальный климат. Летом на Красноярском море, на горячем песке глядишь вокруг на бескрайнюю гладь воды, на зелено-синие горы, и кажется, что ты на Кавказе. Но это мираж: достаточно слегка углубиться в тайгу, где растут реликты (например, занесенный в Красную книгу венерин башмачок), требующие самого бережного к себе отношения. И получается противоречие между необходимостью быстрого ввода в дело энергетического потенциала Красноярья и заботой об охране окружающей среды.

Так вот и складывается довольно типичная для Сибири ситуация: необходимость своего, сибирского, нестандартного, нетрадиционного решения проблемы КАТЭКа. И такой вариант, кажется, возник.

Энергохимия — слово неновое

Теперь даже ребенок знает: энергетика — это когда сжигают нефть или уголь, а полученное тепло превращают в электричество. Непременная деталь — дым из труб: это газы, продукты сгорания.

Дым вовсе не обязательно лишь отбросы, загрязняющие атмосферу. Есть тут и ценные вещества: из них можно получать химические продукты.

Столь же наивно можно представить себе и химический завод. Ему нужно сырье — какие-то органические газы — и энергия, чтоб добиться определенных химических реакций. Отходом же становится тепло.

Легко видеть: энергетическое и химическое производства — они словно свет и тень или негатив и позитив. В самом деле, в энергосхеме, скажем, энергия — это продукт, результат превращений, а в химической установке она, так сказать, исходное сырье, «полуфабрикат». То же можно сказать и про газы, что бесполезно выбрасываются из труб тепловых электростанций. А из тепла химических предприятий можно было бы в принципе получать дополнительную энергию.

Мечта ученого и прожекты фантазера — это вещи разные. Первое рано или поздно становится реальностью, основой технологии завтрашнего дня. Энергохимия — мечта об объединении энергетики и химических производств. Эту идею еще в 1934 году пытался реализовать профессор МГУ Н. Кобозев.

Мысль Н. Кобозева отталкивалась от следующего факта. При неполном сгорании угля или нефти в особых условиях образуются как «отходы» водород и окись углерода. А из этих элементов-кирпичиков можно построить любое химическое вещество. Синтезировать все, вплоть до бензина.

В 1940 году Н. Кобозев превратил обычный двигатель внутреннего сгорания (мощностью в 65 л. с.) в первую в мире энергохимическую установку. Он сжигал в двигателе горючий газ — метан. Получал энергию и попутно ценнейшие химические продукты.

К сожалению, широкого развития энергохимия тогда не получила — началась жестокая война с фашизмом... Но мечта об энергохимии не умерла, она ждала своего часа, ждала могучих союзников, ждала, пока наберет силу еще одна давняя плодотворная идея.

Что мешает истинному возрождению угля, его быстрой победе в споре с нефтью? Мешает несовершенство тепловых машин: их низкий КПД. Первобытный человек собирал лишь крохи тепла (чтобы изжарить мамонта, изводили, видимо, целую рощу). Современная ТЭС или ГРЭС способна усвоить гораздо больше: из каждого килограмма угля — 300, даже 400 граммов. Прогресс! Но ведь и масштабы изменились: ежегодно в мире сжигают миллиарды тонн угля!

Вот если бы мы умели более экономно сжигать уголь, угольный ренессанс не заставил бы себя долго ждать. Но как этого добиться? Как сделать так, чтобы возвращение к углю стало еще одним «витком спирали» — новым этапом земной энергетики?

Такие средства есть. Это прежде всего топливные элементы, о которых мы подробно рассказывали выше. Устройства, осуществляющие «холодное» горение топлива. Однако горение обычное, так сказать «горячее», также еще не исчерпало всех своих ресурсов.

Еще в 1831 году знаменитый английский физик Фарадей показал, как можно более экономно извлекать энергию из топлива.

Нужны высокие температуры: не сотни, а тысячи (как на поверхности Солнца!) градусов. Но в этих условиях продукты сгорания угля уже не могут быть паром — здесь электроны отрываются от атомов, нейтральные молекулы дробятся на заряженные ионы: образуется не газ, а звездное вещество — электропроводная плазма.