Энергетика сегодня и завтра

Около 60 процентов всех электродвигателей нашей страны используются для привода вентиляторов, компрессоров, насосов, воздуходувок. Они вращаются с постоянной скоростью. Но ведь требования потребителей меняются во времени. Значит, вращение выгодно регулировать с помощью, скажем, современных полупроводниковых регуляторов. Тогда в масштабах страны можно было бы сэкономить до 10 процентов (!) всей вырабатываемой электроэнергии.

Полупроводниковые регуляторы способны эффективно снизить напряжение при уменьшении нагрузки. При этом будет поддерживаться высокий уровень КПД. Дело пока дорогое, но во многих случаях окупается за счет экономии энергии.

Если же научиться разумно распоряжаться вторичными энергетическими ресурсами, то в принципе, как показывает опыт объединения «Азот», это может дать еще около 10 процентов всей сэкономленной энергии. Но сорок процентов всей ожидаемой экономии энергии можно получить благодаря, как сказано в Энергетической программе, «разработке и освоению энергосберегающих технологий».

Сначала ответим на вопрос: «Сколько энергии нужно теоретически для того, чтобы создавать различные вещества и материалы, используемые человеком?»

Теория и практика иногда значительно расходятся.

Теоретически для производства одной тонны цемента нужно затратить 25 килограммов условного топлива, а практически — более чем в десять раз больше: 320 килограммов.

Приведу небольшую табличку, которая прямо-таки вопиет: «Люди, зачем вы транжирите энергию, столь нужную для повышения качества жизни?» Вот сколько тонн условного топлива расходуется на производство одной тонны продукта.

	Алюминий	Сталь	Цемент	Бумага
Современный расход	7	1	0,3	1,5
Возможный расход с использованием новых доступных технологий	6	0,6	0,15	1
Теоретически минимально необходимый расход	1	0,2	0,025	0,01

Как видим, современные расходы отличаются от теоретических в пять-десять раз, а при получении бумаги более чем в сто раз. Теоретические цифры определяются энергией, необходимой для разрыва связей между атомами в различных сырьевых материалах — окислах алюминия, железа, кальция, кремния. В действительности приходится затрачивать много энергии на отделение примесей, добычу сырья, производство оборудования, получение необходимой структуры.

А если в теплообменниках, машинах и другом оборудовании перейти на керамические материалы, те самые окислы, которые разлагают, извлекая из них металлы?

Увы, пока для получения керамик с требуемыми хорошими свойствами нужно потратить энергии больше, чем на выделение из них металлов.

Если нижняя строка таблицы — это цель далекого будущего, то во второй строчке отражен уровень энергетических расходов, достижимый в ближайшие годы. Так, при производстве стали и цемента энергопотребление можно снизить в полтора-два раза.

Сначала о цементе — хлебе строительства. Изобретен он был в 1824–1825 годах почти одновременно каменщиком из английского города Лидса Джозефом Эспдином и русским инженером Егором Герасимовичем Челиевым, одним из авторов проекта восстановления Москвы после пожара 1812 года. Когда смесь известняка и глины прокаливается при температуре 1400–1500 градусов, то образуются различные сплавы окислов кальция и двуокиси кремния, которые и есть цемент.

У нас в стране ежегодно производится 130 миллионов тонн цемента. Согласно таблице при этом расходуется 40 миллионов тонн условного топлива. А производство цемента должно еще наращиваться. Как снизить энергопотребление?

Со времени изобретения цемента прошло более 150 лет, а, по сути дела, способ его производства почти не изменился. Сами изобретатели применяли так называемый «сухой» способ. Потом в смесь известняка и глины стали добавлять воду, благодаря чему получалась более однородная сметанообразная масса и улучшалось качество цемента. Но резко возросли затраты энергии на выпаривание воды. На это долгое время не обращали внимания — ведь топливо было дешевым. Подавляющая часть цемента у нас в стране производится таким «мокрым» способом.

А во Франции, ФРГ, Японии почти все заводы уже перешли на «сухой» способ. В этом случае затраты энергии могут быть уменьшены в полтора-два раза. Некоторые заводы в нашей стране тоже работают по «сухому» методу.

Однако он пока не получил массового распространения, хотя у 75 процентов заводов страны имеется подходящая для этого сырьевая база.

Для производства некоторых марок цемента можно использовать цементный клинкер — почти готовую цементную массу, требующую только размельчения и введения некоторых добавок. Применение клинкера — побочного продукта черной и цветной металлургии — также дает существенное уменьшение энергопотребления.