Это напряжение было решено использовать для снабжения электроэнергией небольшой деревни, затерянной в горах Перу. Недалеко от деревни проходит линия электропередачи с напряжением 220 киловольт. Неэкономично строить понижающую подстанцию для нескольких десятков домов — ведь все материалы и оборудование пришлось бы доставлять в горы. Поэтому инженеры предложили подсоединить потребителей к грозозащитному тросу. Наводимого тока оказалось вполне достаточно для нужд деревни, а напряжение его значительно ниже, чем напряжение на линии, так что вместо подстанции понадобился лишь небольшой трансформатор. Смонтировали также автоматический переключатель, который при ударе молнии успевает на секунду отключить потребителей от системы и заземлить трос.
СТРАТЕГИЯ УМЕРЕННОСТИ
ОТ БОЛЬШОГО К МАЛОМУ Сегодня электростанции, работающие на угле, нефти, газе и ядерном топливе, теряют в виде отходов или не пути к потребителю около двух третей энергии, которая не была преобразована в электрическую. Между тем эти ныне теряемые отходы могли бы, например, использоваться мелкими потребителями и домашними хозяйствами, которым в основном требуется низкотемпературное тепло.
Возможен и другой путь — сооружать тепловые электростанции с таким расчетом, чтобы отходящие газы имели температуру не менее 100 градусов Цельсия и могли бы использоваться непосредственно для технологических нужд или для обогрева помещений. Правда, подобные ТЭС будут расходовать несколько больше топлива, чем обычные электростанции сравнимой мощности, но зато они дадут во много раз больше полезного тепла. Однако здесь есть свои проблемы. Вспомним, что сегодня электроэнергия производится в основном на крупных станциях, но далеко от районов массового потребления. Вследствие этого возможности использования отходов тепла в большинстве случаев ограничены из-за отсутствия достаточного числа потребителей, которые находились бы на близком и, следовательно, на экономически приемлемом расстоянии.
Поэтому все большее внимание уделяется небольшим или средним электростанциям, которые производили бы энергию и тепло и были бы расположены в непосредственной близости от места их потребления. Особые надежды связываются с технологией прямого сжигания угля в так называемой вихревой топке. Воздух, вдуваемый в такую топку, удерживает угольную мелочь и пыль во взвешенном состоянии. Одновременно в топку подаются добавки, которые связывают содержащуюся в угле серу и не дают ей улетучиться через трубу в виде газообразной двуокиси, загрязняющей воздух. В этом вихревом слое располагаются поверхности нагрева для парообразования, которые без больших потерь напрямую поглощают тепловую энергию.
Подобные агрегаты в состоянии достигнуть такого высокого КПД, который не имела до сих пор ни одна электростанция в мире. Причем их мощность такова, что позволит снабжать энергией и теплом целые городские районы. Еще один путь экономии энергии — использование так называемых блочных теплоэлектроцентралей (ТЭЦ) небольшой мощности, работающих в основном на газе. Эти ТЭЦ могут производить тепло и электроэнергию для одного конкретного объекта, например промышленного предприятия, больницы, бассейна или относительно небольшого числа квартир. С учетом потерь при распределении современные установки такого рода обладают в использовании энергии КПД, равным 85 процентам. Технические усовершенствования, вероятно, позволят довести его почти до 90 процентов, что намного превышает показатели самых совершенных на сегодняшний день ТЭЦ.
Блочные ТЭЦ могут помочь в решении проблемы теплоснабжения небольшого числа потребителей в сельских районах. Комплект блочных агрегатов примет на себя дополнительную нагрузку в зимний период. Они способны выручить и в часы «пик», когда
ность в энергии особенно велика. В случае выхода из строя линий электропередачи они могли бы выполнять роль аварийных установок.
С ПОМОЩЬЮ ТЕПЛОВОГО НАСОСА
Поскольку на многих крупных промышленных предприятиях, как правило, образуется больше отходов тепла, чем они способны использовать, это тепло можно было бы направить расположенным по соседству потребителям или в жилые районы. Например, на современном предприятии с кислородно-конвертерными процессами, где жидкий чугун частично освобождается от углерода путем продувки кислородом, образуется большой объем горячей окиси углерода. Этот газ, обычно сгорающий в факелах над дымовыми трубами, лучше направить на подогрев воды, чтобы отапливать ею жилые дома.
Впрочем, тепловые отходы, которые можно использовать, образуются и на мелких предприятиях, а также в сельскохозяйственном производстве, в каждом домашнем хозяйстве. Зачастую, однако, это тепло имеет настолько низкую температуру, что его нельзя применить для отопления или других хозяйственно-бытовых нужд. Поэтому температуру тепловых отходов предварительно поднимают до необходимого уровня. Подобную операцию осуществляют с помощью так называемого теплового насоса, который в принципе действует как обычный холодильник.
В особо благоприятных условиях для работы теплового насоса вообще не требуется дополнительной энергии или необходимо крайне небольшое количество ее. К примеру, в парикмахерской, где сушильные аппараты для волос, фены, щипцы для завивки и целый ряд других приборов в прямом смысле слова обогревают помещения, имеется возможность вместо обычного, чаще всего постоянно работающего кондиционера установить тепловой насос.
Он не только заменит кондиционер, потребляя предназначенную для него электроэнергию, но и станет одновременно давать горячую воду. В мясном магазине, где день и ночь работают различные холодильные агрегаты, вовсе не обязательно выбрасывать образующиеся при этом отходы тепла в атмосферу — можно утилизировать их с помощью специальной установки, соединенной с водным резервуаром. Это позволит покрыть не только потребности самого производства в горячей воде, но и снабдить ею определенное число дополнительных потребителей.
Возможность получить обратно "тепло охлаждения" существует практически в каждом домашнем хозяйстве, где используется холодильник или морозильник. Это позволило бы одновременно значительно улучшить энергобаланс таких агрегатов-крупнейших потребителей электричества.
Немалые возможности для возврата тепла имеются в сельском хозяйстве. Целесообразно, например, воздух из коровника отводить в тепловой насос, затем с его помощью нагревать воду и направлять ее в отопительную систему помещения. Уже становится выгодным использовать и то тепло, которое выделяется при охлаждении парного молока. Достаточно сказать, что то количество молока, которое ежедневно дают 15 коров (каждая в среднем за год 5000 литров), при своем охлаждении до 4 градусов Цельсия выделяет столько тепла, сколько его требуется для удовлетворения потребностей коровника в горячей воде. При этом 1 литр парного молока при своем охлаждении обеспечивает с помощью теплового насоса нагревание 0,6–0,85 литра воды до 55 градусов.
МИКРОПРОЦЕССОРЫ И… СТИРКА БЕЛЬЯ
Очень много энергии — больше половины — теряется при ее использовании мелкими потребителями.
Исследования показали, что холодильники и рефрижераторы только за счет совершенствования системы теплоизоляции и конструкции приборов, увеличения поверхности теплопередачи испарителя и конденсатора могут сократить расход электроэнергии по сравнению с сегодняшним уровнем на 30–50 процентов. Или, скажем, совершенствование автоматики электроплит, повышение теплоизоляции пода конфорок, тщательное регулирование подачи энергии, более широкое применение скороварок, использование посуды с меньшей теплоотдачей или более соответствующей по своим размерам диаметру конфорок приведут к экономии примерно трети потребляемой ныне электроэнергии.
Что же касается стиральных машин, то дальнейшее сокращение объема потребляемой ими энергии будет зависеть от внедрения электронных узлов и микропроцессоров, которые поставят стирку белья в точную зависимость от его загрязнения, загрузки машины, градуса жесткости воды и автоматической дозировки моющих средств. Сенсоры, установленные на таких стиральных автоматах, должны определять температуру воды, содержание щелочи в ней и ее помутнение, с тем чтобы подавать необходимую информацию на микроЭВМ, которая, со своей стороны, в состоянии рассчитать оптимальное потребление энергии, воды, моющих средств и управлять процессом.
Рациональному использованию энергии, ее экономии будет способствовать также объединение всех имеющихся в домашнем хозяйстве электроприборов в единую управляемую систему. Соответствующую рабочую программу получит "домашняя. ЭВМ", которая станет координировать и контролировать рациональное использование отдельных приборов и заботиться о том, чтобы необходимая энергия направлялась туда, где ее потребление в данный момент наиболее экономично.
