# Большие задачи малой энергетики

Геннадий Александрович Разумов

Отгадайте с первого раза, почему на первичных выборах в Айове у республиканцев вдруг победил мало известный до этого широкой публике М.Хаккаби. Наверняка вы ответите: потому, что среди голосовавших преобладала молодежь, а ей импонировало его умение классно играть на гитаре.

Неправильно. За М.Хаккаби действительно проголосовали в основном молодые люди, но по другой причине - он обещал остановить беспредел роста цен на автозаправках. Что может быть важнее этого для тех, кто ежедневно по 2-3 часа меняет фривеи-хайвеи, сжигая на них вместе с бензином планы на покупку нового дома или устройства детей в дорогую частную школу. И для тех, кто с недоумением наблюдает, как 2-3 раза в неделю взлетают вверх газолиновые цены, причем, даже в те дни, когда стоимость барреля нефти на нью-йоркской бирже, наоборот, падает.

Обещание М.Хаккаби обуздать галопирующие стоимости горючего для машин, конечно, чисто популистское. Он, конечно, не знает, как это сделать. Впрочем, так же, как и многие другие спекулирующие на этой теме политики. И даже пытающиеся решить проблему экономисты, ученые, инженеры. Многие из них предлагают дельные толковые способы, технологии, методики. Однако, большая их часть может остановить рост цен на газолин так же, как самые продвинутые и научно-обоснованные рецепты микробиологов-онкологов способны устранить рост метастаз у раковых больных.

Вот, к примеру, обсуждающееся в газетах применение горючего, сделанного на основе биологического сырья, вроде этанола. И Д.Буш при посещении Латинской Америки, сделал рекламу этой панацее от автомобильных бед, обещав с ее помощью освободить США от нефтяной зависимости. Ничего не получилось. Как и использование в автомобилях горючего газа и других органических энергоносителей.

Широко распространено также представление, что решить проблему способно тотальное энергосбережение на всех уровнях. Конечно, и без ученых-экономистов ясно, что надо как можно больше экономить горючее. Для этого, во-первых, пора уж наконец снизить уровень поголовной американской автомобилизации. Расширить и усилить слабую сеть общественного транспорта, развить недоразвитые железнодорожные (особенно пассажирские) перевозки. Сказать, наконец, "bye" нелепой моде на громоздкие прожорливые вэны и джипы. И что особенно полезно и наиболее важно, пересесть на гибриды, заправляющиеся больше электричеством, чем бензином.

Но, увы, гибридизация автомобилизма проблемы не решает, а просто перетягивает одеяло с индивидуального энергопотребления на общественное. А это вовсе не избавляет общество от нефтяной зависимости. Ведь топки теплоэлектростанций, вырабатывающих электроэнергию, расходуют нефтепродуктов не меньше, чем автомобильные двигатели внутреннего сгорания. Конечно, мазут и газ дешевле бензина, но зато их расходуется больше.

И вообще, можно ли смириться с тем, что моторы автомашин, котлы теплоэлектростанций, газовые горелки кухонных плит бездарно сжигают потенциальные плащи, кроссовки, те же автомобильные кузова. Неужели, не жалко так глупо тратить драгоценные природные богатства - с КПД (Коэффициентом Полезного Действия) старого паровоза? Они же, эти божьи дары, далеко не безграничны.

Было время, когда во многих странах сердца людей грела радужная надежда, что от энергетического голода человечество спасет "мирный атом". Однако, после Чернобыля и других серьезных аварий на атомных станциях она сильно потускнела. А германские экологи уверяют, что даже и без утечек из атомных реакторов окружающая их территория является зоной распространения серьезных заболеваний.

Но есть же еще так называемые "альтернативные" виды энергии - солнце, ветер и другие. Наверно, тот, кто проплывал Гибралтарский пролив, видел на европейском берегу скалу, сплошняком покрытую плитами с фотоэлементами - они почти полностью обеспечивают английских военных автономным, не зависящим от Испании, энергоснабжением. Нельзя не подивиться этой сказочной "технике на грани фантастики". Но то солнечный юг и относительно небольшой энергопотребитель - британская военная база. А огромную страну США с ее сверхэнергопотреблением невозможно даже частично обеспечить никакими самыми совершенными солнце-сборными и солнце-накопительными установками, самыми мощными и эффективными ветровыми электрогенераторами и электродвигателями.

Да, действительно, ни одна новейшая технология, ни одна мудрейшая методика не способны полностью обеспечить мировую промышленность и транспорт доступной и экологически чистой энергией.

Но они не способны это сделать только по одиночке, каждая сама по себе. А вот, если их применять вместе - результат может быть вполне положительный. Причем, помимо разных современных высоконаучных методов, ждущих своей очереди стать востребованными, есть и старые традиционные способы производства энергии. Их редко вспоминают в газетах и на ТВ - они есть, чего о них говорить? А напрасно, они еще очень полезны.

Главное, что к ним относится, это "белый уголь" - речные потоки. Вся середина прошлого столетия была золотым веком гидроэнергетики. В каньонах США, на равнинах России и Украины, в ущельях Кавказа, в горных районах Скандинавии и Альп были построены на реках высокие водоподпорные плотины.

В СССР гидроэлектростанции времен сталинских "великих строек коммунизма" имели историческое значение: помогли восстановить разрушенное войной народное хозяйство, обеспечили электроэнергией возрождавшуюся промышленность и сельское хозяйство, дали свет городам и селам.

И ныне они далеко не бесполезны. В США гидроэлектростанции (ГЭС) покрывают четвертую часть всего электропотребления, это 75000 мегаватт (и еще есть в запасе неиспользованных 50000). Основное достоинство ГЭС состоит в том, что они эффективно заполняют пиковую часть суточного (да и сезонного) энергопотребления. Это означает, что они обеспечивают электричеством население и промышленность преимущественно в дневное время, когда работают заводы и фабрики, или вечером, когда зажигаются в домах лампочки и включаются телевизоры. Именно в эти "часы пик", ГЭС подают в электросеть ту важную долю всей электроэнергии, основную часть которой в остальное время дают тепловые электростанции (ТЭС).

Гидроэнергетика позволяет устранить один из главных недостатков ТЭС (и АЭС-атомных электростанций) - их большую инерционность. Ведь чтобы запустить такие электрогенераторы в работу, надо доставить и заложить в топку топливо, зажечь его и, главное, довести воду или пар в котле до нужного давления и температуры. Все это, разумеется, требует много времени (как и остановка котла). Поэтому ТЭС и АЭС работают почти всегда в одном и том же режиме и выдают в электросеть приблизительно одинаковое количество электроэнергии. А это как раз не нужно, так как энергопотребление даже в течение одних суток очень неравномерно и дневное от ночного, по понятным причинам, может отличаться в 1,5-3 раза.

К примеру, решил лосанджельский канал ТВ порадовать болельщиков баскетбола матчем с любимым "Lakers" или показать результаты праймерзов в Калифорнии. Сотни тысяч телевизоров врубаются одновременно в городскую электросеть, и без того перегруженную вечерним освещением.

Для обеспечения подобных электрозатрат и нужна гидроэнергетика. Оператор ГЭС нажмет кнопку, откроет затворы лишних двух-трех гидротурбин, и мгновенно в электросеть поступает дополнительное количество электроэнергии, - быстро, просто, надежно.

Но, конечно, возведение крупных ГЭС дело непростое, требует значительных капиталовложений и специальных речных, ландшафтных и других природных условий. Кроме того, особенно ГЭС, построенные на равнинах, для создания достаточно большого напора воды в реках нуждаются в больших водохранилищах, значит, и затоплении больших полезных территорий.

Этот недостаток преодолевают те же гидроэлектростанции, только не простые, а гидроаккумулирующие (ГАЭС). Все просто, как в школьном учебнике: два разноуровневых бассейна с водой соединены трубой, у нижнего конца трубы расположен гидроагрегат, работающий то как насос, то как турбина. Когда вода льется сверху вниз, он вырабатывает электроэнергию. И нетрудно догадаться, что происходит это в часы "пик", когда потребность в ней наиболее велика. В остальное время, например по ночам, в часы наименьшего энергопотребления, гидроагрегат трудится в режиме насоса и перекачивает воду обратно из нижнего бассейна в верхний. А вечером и днем все повторяется снова. Это и есть гидроаккумулирование.

ГАЭС особенно распространены в странах с гористым рельефом - Швеции, Италии, Норвегии. Там перепад высот позволяет получать мощный и продуктивный напор воды. А при большом напоре - обеспечить немалое поступление электроэнергии. В США в свое время тоже было построено 36 электростанций, работающих по принципу гидроаккумулирования. Особенную известность приобрела ГАЭС в Лос Аламосе, построенная строительной калифорнийской фирмой клана Бектал в рамках Манхеттеновского атомного проекта.

Но, спрашивается, где на территории, например, Великих Американских равнин отыщешь гористую местность, например такую, как в Швеции или в Норвегии? Нигде. Превышение высотных отметок земли самого высокого холмистого рельефа слишком мало, и никакую более не менее крупную ГАЭС построить нельзя.

Вот узел, где пересеклись во времени и пространстве и столкнулись в неравной схватке корпоративные интересы крупного горно-добывающего бизнеса с робкими и безответными жалобами геоэкологии земной поверхности.

Речь идет о глубоких "ранах земли", оставленных многочисленными шахтными разработками полезных ископаемых. В Калифорнии это заброшенные прииски золотодобытчиков в отрогах Сиера-Невады, например, вблизи Сакраменто, в Пенсильвании - угольные горные выработки Апалачей, в Колорадо под Тринидадом и Денвером - шахтные поля медных и серебряных рудников.

Повсюду там существуют идеальные условия использования готовых шахтных выработок для устройства ГАЭС. В глубине земли на дне шахт может быть оборудован один бассейн, на поверхности - второй. Установленный внизу водяной насос-электрогенератор может эффективно обеспечивать целый город дешевой электроэнергией в вечернее и дневное время суток.

Аналогичные отработанные железорудные шахты имеются и в России, например, на территории Курской магнитной аномалии (КМА), вот уже много десятилетий бесполезно занимают большую площадь. В 90-х годах прошлого века московский институт разработал проект строительства крупной подземной ГАЭС с использованием старой Губкинской шахты на Коробковском железнорудном месторождении КМА. Здесь на глубине 260 метров от поверхности земли в качестве нижнего бассейна подземной гидроаккумулирующей электростанции с успехом могут быть задействованы отработанные шахты и штольни общим объемом около десяти миллионов кубометров (!). По объему - это почти целое Саратовское водохранилище, широко разлившееся за водоподпорной плотиной Балаковской ГЭС. Для верхнего же бассейна есть уже готовая емкость, словно специально созданная природой, - балка Грачев Лог.

Если этот, отнюдь не утопический, проект был бы осуществлен, могла бы родиться ГАЭС мощностью не менее 1,2 миллиона киловатт (то есть более половины одной из самых крупных на Волге Куйбышевской ГЭС!). При этом капитальные затраты на строительство Губкинской ГАЭС по всем стандартам очень невелики: не более 600 долларов за киловатт электроэнергии (по мировым меркам, рентабельной считается электростанция с капиталовложениями до 1000 долларов за один киловатт).

Кроме таких крупных гидротехнических проектов, нужно и развитие так называемой малой энергетики. В те же 50-60-е годы прошлого века во многих странах она получила широкое распространение для энергоснабжения небольших городов, поселков и сельских мест. На малых и средних реках устанавливились небольшие по размеру, иногда даже сборно-разборные плотины. Таким способом создавался напор воды, как когда-то это делалось для мукомольных мельниц. Такие недорогие устройства в СССР вводились тогда в строй до тысячи ежегодно. Разумеется, они не конкурировали с энергетическими гигантами на Волге, Каме или Днепре, но свое дело делали и со временем стали покрывать около двадцати процентов всего электропотребления в сельском хозяйстве.

Небольшие ГАЭС тоже нашли свое применение для энергоснабжения малых городов и сел. Тысячи недорогих мобильных городских гидроаккумулирующих электростанций действуют и поныне в Германии, Франции, Австрии, Швейцарии, Чехии, Японии, Бразилии, Чили. Всюду там находятся предприимчивые бизнесмены, делающие деньги прямо из воздуха, точнее, из воды. Они сооружают где-нибудь на крутом берегу реки небольшой бассейн, прокладывают к нему от реки трубу, ставят в ней насос-турбину и получают ту самую гидроаккумулирующую электростанцию, мощности которой вполне хватает для местных нужд.

Хотелось бы, чтобы сегодня малая энергетика смогла помочь снять мировую, в том числе американскую, экономику с длинной нефтяной иглы-трубы. И устранить, наконец, ее транспортно-промышленную наркозависимость от алчных арабских шейхов и ненасытной московской номенклатуры.