4. Земля — наш дом. Давайте попробуем сделать следующий важный вывод: можно ли вообще избавиться от тепловых электростанций? Вместе с этим вопросом давайте зададимся еще одним вопросом, актуальным для России: может ли человечество обойтись без ископаемого топлива вообще? Кроме выработки электроэнергии, топливо еще затрачивается для отопления и горячего водоснабжения.
Слово «экология» произошло от слияния древнегреческих οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука, то есть экология — наука о жилище. Давайте посмотрим на проблему использования топлива на примере своего домохозяйства.
5. ТЭС. Можно ли полностью отказаться от топлива в своем домохозяйстве? На нашей планете, конечно, есть места, где легко использовать геотермальную энергию, но их можно пересчитать по пальцам. В Западной Европе для автономного отопления и горячего водоснабжения широко используются тепловые насосы. Да, относительно дешевые тепловые насосы «воздух-воздух» (наподобие кондиционера, переносящего тепло с улицы в помещение) могут довольно активно использоваться при температуре окружающего воздуха выше минус 15ºС. Тепловые насосы «вода-вода» или «вода-воздух», отбирающие низкотемпературное тепло от земли, не зависящие от температуры окружающего воздуха, стоят как новый легковой автомобиль, имеют ограниченный срок службы и во время работы потребляют довольно много электрической энергии. Это не по карману обычному жителю Земли.
Значит, без топлива и без его сжигания, хотя бы для использования его для нужд отопления и горячего водоснабжения, нам не обойтись. Тогда возникает вопрос: а что случится, если оставить тепловые электростанции для обеспечения энергией установки по добыче, транспортировке и сжиганию топлива? Потребление топлива от этого сильно не увеличится (на какие-то проценты), ведь оно будет использовано только для манипуляций с самим топливом. Да, при таком раскладе количество ТЭС сократится, но принципиально важно то, что они, как разновидность электростанций, обязательно останутся в обозримой перспективе. Вспомним, что ТЭС разделяются на КЭС (конденсационные) и ТЭЦ (теплоэлектроцентрали), где используются соответственно только конденсационные турбины и турбины с отбором пара или турбины с противодавлением. Последние, словно снимая сливки с молока, превращают в электрическую энергию легкодоступную кинетическую энергию пара, а остаток энергии, словно обезжиренное молоко в виде пара или горячей воды отпускают другим потребителям. А конденсационные турбины как раз и являются злостными загрязнителями окружающей среды. Такие турбины выжимают из пара всю энергию, которую можно обратить в механическую. Однако даже на выходе из турбин отработанный пар обладает огромным количеством энергии (хотя и низкотемпературной). Для того, чтобы отработанный пар не мешал попадать в турбину свежему пару, отработанный пар нужно конденсировать, то есть охлаждать. Именно из-за несовершенства такого способа производства энергии, примерно 60% тепла от сжигания топлива тут же, на тепловой электростанции, направляются в атмосферу или гидросферу. Это, конечно, усугубляет загрязнение углекислым газом атмосферу, увеличивает тепловое загрязнение окружающей среды, приводит к выбросам водяного пара (от градирен), хотя и короткоживущего, но сильнейшего парникового газа на нашей планете. Именно в выводе из эксплуатации таких, конденсационных турбин, в будущем и будет заключаться снижение производства электрической энергии тепловыми электростанциями. Тепловые же электростанции, преимущественно работающие по тепловому графику, будут актуальны и в далеком будущем (актуально для ТЭЦ).
На примере ТЭС мы с Вами выяснили, что энергию, предназначенную для добычи, транспортировки и сжигания топлива (собственные нужды котлов, котельных, печей и сушилок, работающих на топливе), нет смысла заменять возобновляемыми источниками энергии: такую энергию есть смысл производить, как и раньше, за счет сжигания топлива на тепловых электростанциях.
Нет смысла продумывать возможность обеспечения собственных нужд топливопотребляющего оборудования за счет возобновляемых источников, потому что везде, где есть сжигание топлива, так или иначе можно получить и энергию для собственных нужд, минуя её электрическую форму. Например, на паровозах широко применялись насосы с паровой тягой — так называемые паровые инжекторы.
Особенность потребителей энергии для нагрева заключается в большой неравномерности: она стремится к нулю в летнее время, но увеличивается в летние часы пик (расходы на отпуск горячей воды); очень большие расходы такой энергии в зимнее время и достигают максимальных значений в зимние часы пик. Для обеспечения таких потребителей нерационально сооружать ветряные и, тем более, солнечные электростанции; ведь и без того их низкий КИУМ (коэффициент использования мощности) за год в таком случае будет около нуля. Ведь в своем домохозяйстве Вам никогда не придет в голову обеспечивать себя энергией для отопления со средней нагрузкой, например, 30 кВт, за счет сооружения специально для этого ветряной электростанции. При очень оптимистичном коэффициенте использования установленной мощности на зимний период на уровне 0,33, для средней нагрузки отопления 30 кВт, Вам потребуется установить ветряк мощностью 100 кВт. Его высота составит примерно 32,5 метра (мачта+лопасть), лопасти будут длиной 12,5 метров, а диаметр описываемой окружности составит 25 метров (Источник №8).
А что, если электроэнергию, произведенную тепловыми электростанциями (где энергия выработана за счет образования ТЕПЛА), направлять тем потребителям, которые её используют для НАГРЕВА? Например, электросварка, электрические котлы, электроконвекторы, утюги, электрочайники, микроволновки и так далее... Такую энергию можно условно назвать «нагревающей». В этом случае будет более ясна необходимость газификации всех жилых домов, особенно домовладений.
По примеру тепловых электростанций предлагается разделить потребителей и производителей на своеобразные стихии: огонь, воду, воздух, землю и эфир.
6. ГЭС. А что если электроэнергию, произведенную гидроэлектростанциями (где энергия производится от падения воды), условно назовем «поднимающей», направлять на привод водяных насосов и вообще на водоснабжение? Также есть смысл ее расходовать на ПОДЪЁМ грузов во всевозможных механизмах. Почему? Потому, что обилие ГЭС обычно бывает в горной местности, там как раз много используется энергии наземным транспортом на преодоление подъемов, при этом ветра бывает недостаточно для установки ветряных электростанций, при этом потребление и выработка энергии примерно совпадает по времени: оно небольшое в течение всего дня и сильно возрастает в часы пик. Тогда в некоторых местах будет ясно, что человек запрудил гораздо больше рек, чем ему требуется для производства энергии при помощи воды.
7. ВЭС. А что если электроэнергию, произведенную ветряными электростанциями, благодаря движению ветра, условно назвать «двигающей» и тратить в электроприемниках, где потребление энергии преимущественно равноускоренное и относительно равномерное в течение суток: на вентиляцию, наземный транспорт (на движение на равнинных участках), приведение во вращение всевозможных механизмов? Именно так поступали наши прадеды, вынужденные пользоваться ветряными мельницами для размола зерна. Тормозом к развитию ветроэнергетики является тот факт, что при работе ветряков образуется инфразвук. Но а такая ли это серьезная проблема, если инфразвук будет образовываться и в местах потребления «двигающей» электроэнергии, например, работе вентиляции? В то же время понятно, что дорогую ветряную энергию — чистейшую механическую энергию нужно тратить рационально, а не нагревать ею воду в бойлерах, потому что это безумие. Но почему-то это безумие сейчас в масштабах Евросоюза считается нормальным...