Энергетика сегодня и завтра

Сельское хозяйство забирает около одной десятой всех добываемых природных энергетических ресурсов — около 160 миллионов тонн условного топлива. С учетом косвенных затрат энергии на различную продукцию и машины для сельского хозяйства эта величина существенно больше. Только для производства аммиака, используемого непосредственно или при получении азотных удобрений, затрачивается около 20 миллионов тонн условного топлива. Так что общая величина энергии, отдаваемой производителям сельскохозяйственных продуктов, скорее близка к 250–300 миллионам тонн условного топлива.

Сколько же энергии получает страна взамен? Мы не ошиблись — именно энергии. Основные «кирпичики», из которых состоят продукты сельского хозяйства, — углеводы и жиры — это топливо организма. Правда, когда его не хватает, в организме в качестве топлива могут использоваться и белки. Поэтому ценность или объем сельскохозяйственной продукции можно выражать в энергетических единицах — килокалориях или даже тоннах условного топлива. Сделаем такую оценку двумя способами.

Первый способ — по потребностям. Человек потребляет в день в среднем 2 тысячи килокалорий, а в год — 700 тысяч. Значит, все население страны — 270 миллионов человек — потребит за год 200 триллионов килокалорий пищи, то есть около 30 миллионов тонн условного топлива.

На самом деле, если оценивать объем пищевых продуктов по их производству, эта цифра явно занижена. Двести миллионов тонн зерна с калорийностью 200 килокалорий на килограмм — это основная часть сельскохозяйственной продукции, дающая 500 триллионов килокалорий. Затем сто миллионов тонн картофеля добавляют еще 80 триллионов килокалорий. Мясо и молоко дают около 50 триллионов. А еще сахарная свекла, подсолнечник, овощи, фрукты. Всего получится около 700 триллионов килокалорий, или 100 миллионов тонн условного топлива.

Что же получается? Потребляется 30 миллионов тонн условного топлива, а производится 100 миллионов. Конечно, цифры приближенные. В подсчетах допущены и различные неточности. Ведь значительная часть зерна используется как корм в самом сельском хозяйстве для получения мяса, молока, птицы, яиц. Так что часть зерна учтена как бы дважды. Но как бы то ни было, в стране производится сельскохозяйственной продукции по крайней мере в полтора раза больше, чем потребляется. Думаю, что действительная разница еще больше.

Причины две. Во-первых, часть продукции сельского хозяйства используется не для продовольственных, а для технических нужд, во-вторых, очень большая часть просто теряется при транспортировке, первичной переработке, хранении, продаже, потреблении.

О потерях мы поговорим позже, а сейчас подсчитаем энергетический коэффициент полезного действия всего сельского хозяйства. Вкладывается в него 300 миллионов тонн условного топлива, а производится в нем 100 миллионов. Значит, КПД — 30 процентов.

Правда, до потребителя доходит в два раза меньше — скажем, всего 50 миллионов. Тогда КПД равен 15 процентам. Это очень высокая величина. На самом деле мы пока не учли основной энергетической составляющей — цепочки «солнце — фотосинтез — углеводы».

Над атмосферой земного шара мощность светового потока на квадратный метр — 1,4 киловатта. Для района Москвы при учете длительности светового дня, потерь в атмосфере и облаках в зависимости от географической широты эта величина почти в 10 раз меньше — всего 0,15 киловатт на квадратный метр. Если принять эту величину как среднюю для всей территории СССР, то получим, что 200 миллионов гектаров пашни за вегетационный период получают количество тепла, равное 100 миллиардам тонн условного топлива. Напомним, что продукция сельского хозяйства эквивалентна 100 миллионам тонн, то есть в тысячу раз меньше. Таким образом, усредненный КПД преобразования солнечного излучения в продукцию сельского хозяйства равен всего 0,1 процента. Куда же исчезает живительная сила солнца?

Энергобаланс при выращивании растений выглядит приблизительно следующим образом:

— из всего потока солнечной энергии на листья попадает только 20–30 процентов;

— КПД фотосинтеза в полевых условиях — 1,5–2 процента;

— от трети до половины полученной энергии растение тратит на собственные нужды и благодаря дыханию обеспечивает нормальный ток воды через собственные органы, совершает работу по преодолению сопротивления почвы;

— из полученной растительной массы богатые энергией семена или плоды составляют около половины;

— еще 10–30 процентов урожая теряется из-за поражения насекомыми и болезнетворными микроорганизмами.

Учет перечисленных потерь объясняет обнаруженную тысячекратную разницу между количеством поступающей солнечной энергии и ее долей, утилизованной в сельскохозяйственной продукции. Задача сельскохозяйственного производства — уменьшить эти потери.