Альманах "Эврика"-84

В ближайшем будущем намечено приступить к заводскому изготовлению установки «Циклон-12» мощностью до 16 киловатт. Интересный проект предлагает группа ученых для одного из районов Крайнего Севера. Они считают, что на Кольском полуострове можно создать кольцевую систему ветровых электростанций, которая, взяв начало в Мурманске, пройдет по побережью Баренцева моря и вновь замкнется в Мурманске. Эту энергетическую цепь длиной 1100 километров и шириной 40 километров составят 238 групп ветроагрегатов, каждая из которых будет иметь мощность один миллион киловатт.

Кольцо охватит несколько арктических районов с различными климатическими и ветровыми условиями, а это позволит получать энергию непрерывно, так как ветровые периоды в этих зонах не совпадают. Как свидетельствуют расчеты авторов, такая система смогла бы вырабатывать электроэнергию стоимостью менее копейки за киловатт-час.

Что касается ближайшей перспективы, то прогнозы показывают, что установленную мощность ветроагрегатов в нашей стране можно довести до 800–850 тысяч киловатт с выработкой электроэнергии порядка 2–3 миллиардов киловатт-часов в год.

ЖИДКОЕ ТОПЛИВО ИЗ УГЛЯ: ПРОБЛЕМЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ

Примерно половина всей энергии, производимой в мире, в настоящее время вырабатывается из нефти, в том числе, практически вся энергия для автономных подвижных потребителей. Но вот уже почти десять лет цены на нефть быстро растут ее запасы приращиваются все медленнее, а добыча становится все дороже. Нет недостатка в прогнозах о времени исчерпания запасов нефти.

Не исключено, что будут найдены и вовлечены в разработку новые нефтяные месторождения, но это не изменит основного вывода: запасы нефти относительно невелики, до их исчерпания необходимо научно и технически подготовиться к получению синтетической нефти из угля. Геологические ресурсы угля почти в 30 раз превышают запасы нефти, то есть их хватит человечеству на много столетий.

Для превращения органической массы угля в нефтеподобное вещество нужно решить три химические задачи: удалить из нее кислород, а вместе с ним и такие вредные примеси для топлива, как азот и сера, в виде соответственно воды, аммиака и сероводорода, израсходовав для этого много водорода, которого и так мало в угле; добавить в органическую массу водорода до соотношения водорода и углерода в нефти; разукрупнить макромолекулы органической массы угля до молекулярного веса компонентов нефти.

Из всех этих задач проще всего третья — уже давно в переработке горючих ископаемых применяются термические и термокаталитические процессы, в которых под действием тепла увеличиваются колебательные движения атомов в молекулах, рвутся наименее прочные химические связи и большие молекулы превращаются в меньшие.

Гораздо сложнее обстоит дело с присоединением водорода, то есть с процессом гидрогенизации, как он называется в технике. Если сравнить угли наиболее перспективного в нашей стране Канско-Ачинского бассейна с самотлорской нефтью, которая сейчас занимает первое место в общесоюзной добыче, то на 100 атомов углерода в угле приходится 96 атомов водорода и 27 атомов кислорода, а в нефти 180 — водорода и только 0,2 атома кислорода. Удаление кислорода в виде воды заберет 54 атома водорода, значит, нужно к оставшимся 42 добавить 138, то есть почти в четыре раза больше. На производство водорода нужно расходовать опять же уголь, значит, процесс усложняется стадиями газификации, конверсии окиси углерода и Очистки технического водорода.

Присоединение водорода к сложным органическим соединениям, слагающим уголь, протекает трудно и медленно. Нужны хорошие катализаторы, но они, как правило, дороги, а катализатор после сжижения угля неизбежно смешивается с золой и должен быть выброшен вместе с ней. Дешевые катализаторы малоактивны. Чтобы компенсировать низкую активность, в прошлом применяли высокие Давления (до 700 атмосфер) и температуры (до 450–480 градусов Цельсия). Но даже и в этих условиях органическая масса, переходя в жидкое состояние, не освобождалась полностью от вредных кислородных и азотистых компонентов.

Поэтому первичный продукт сжижения разделяли, тяжелую часть возвращали в цикл, а легкую, выкипающую до 325 градусов, дополнительно насыщали водородом и подвергали расщеплению под давлением водорода 300 атмосфер. Таким образом, технологический процесс складывался из трех последовательных стадий, не считая отдельных производств подготовки угля, дробления, замешивания его в пасту, производства водорода, выделений золы и ее нагрева Для возврата увлеченного с золой органического вещества, очистки сточных вод и т. д. Немудрено, что громоздкое оборудование стоило очень дорого, а сложная технология приводила к тому, что из-за многостадийное, частых нагревов и охлаждений лишь 35–40 процентов энергии, заключенной б угле, переходило в конечные жидкие продукты (энергетический КПД 35–40 процентов).