Для цикла Карно КПД = (Тв-Тн)/Тв. Так, если резервуарами машины Карно являются кипящая и замерзающая вода, то КПД = (373К-273K)/373 К = 0,27.
Почти все тепловые электростанции в качестве источника высокой температуры используют кипящую воду. Поэтому их КПД (как было показано выше) не должен превышать 27 %. Однако, если воду нагревать под давлением, то она будет закипать при значительно более высокой температуре. На тепловых электростанциях, работающих на минеральном топливе, используется перегретый пар под давлением с температурой порядка 500 К и выше. При этом добиваются КПД > 40 %. Атомные электростанции, которые используют ядерное топливо, из соображений безопасности работают при более низких давлениях и температурах, поэтому их КПД обычно — 30 %.
Это значит, что большая часть получаемой из топлива энергии возвращается низкотемпературному резервуару в форме тепла. Эта энергия, в конечном итоге, полностью рассеивается и приводит к нагреву окружающей среды вблизи электростанции, т. е. прилегающих водоемов или атмосферы (если используются градирни). Такой нагрев окружающей среды — нежелательное явление и с ним борются. А ведь нам в наши холода это тепло могло бы пригодится.
Пойдем дальше. У нас стоят в домах электроплиты и широко продают электрообогреватели. А ведь в рамках того, что мы рассмотрели выше — это расточительство. Действительно, если топливо использовать непосредственно для обогрева здания, то можно достичь КПД почти 100 %), в то время как КПД электростанции, вырабатывающей электрическую энергию для обогрева, составляет лишь около 30 %. Поэтому при электрообогреве то же самое количество топлива, в конечном итоге, дает лишь одну треть тепла. Вспомните, что мы делаем, когда коммунальщики, экономя якобы мазут, не дают нам тепла осенью и весной? Эта экономия оборачивается перерасходом на ТЭЦ. Ведь мы «добираем» тепло с помощью электричества. И при этом очень неэкономно.
Пойдем дальше. Знаете ли вы, что холодильник выделяет больше тепла, чем берет электричества из сети? На самом деле, это очевидно. Ведь холодильник — своего рода тепловой насос, забирающий тепло от продуктов и передающий его наружу.
Все процессы расширения и сжатия в цикле Карно обратимы, а потому машину Карно можно заставить работать в обратном направлении. Поскольку все этапы обратимы, то можно ввести коэффициент преобразования холодильника и он будет равен отношению Тд/(Тк-Тн). Он определяет отношение тепла, отобранного от холодного образца, к затраченной на это механической работе. И, как мы уже говорили, он обычно больше единицы.
Для обычного холодильника температура Тд резервуара холода (испаритель) порядка 260 К (-13 С). Горячим резервуаром служит комнатный воздух, температура которого в окрестности теплообменника Тк = 310 К. При этом коэффициент преобразования холодильника равен 260/(310–260) = 5,2.
Таким образом, мы видим, что на каждый джоуль электроэнергии, затраченной на работу компрессора, приходится 5.2 Дж тепла, отнятого от холодильной камеры, при условии, что используется эффективный цикл Карно.
Тепловой насос — это просто другое название холодильника, который, как мы убедились, представляет собой машину Карно, работающую в обратном направлении. Холодильник перекачивает тепло из охлаждаемого объема в окружающий воздух. Если поместить холодильник на улице, то, извлекая тепло из наружного воздуха и передавая его во внутрь дома, можно обогревать его.
В действительности эффективность бытовых тепловых насосов не достигает и половины теоретического значения. Но в Америке бытовые приборы этого типа уже давно существуют.
В США и Канаде обычно для обогрева здания используется нефть или уголь, которые сжигаются на месте (преобразуя около 70 % химической энергии в полезное тепло) или на электростанции (с преобразованием около 30 % химической энергии в тепло, идущее на обогрев здания). В этом отношении КПД домашней котельной более чем вдвое превышает КПД электрической системы обогрева. Однако, с помощью теплового насоса можно значительно более эффективно обогревать здание, используя химическую энергию. Поскольку температуры горения нефти и угля довольно высоки, около 85 % химической энергии топлива могут быть преобразованы в механическую. Эту механическую энергию можно затем использовать в идеальном тепловом насосе, подающем тепло в обогреваемое здание.
Вообще-то удивительно бездарное отношение к использованию энергоносителей в нашей стране понятно. Ведь чем определяется себестоимость того или иного продукта? В конечном итоге затратами на рабочую силу, задействованную на всех этапах его производства. А какие же у нас были эти затраты, если вскоре после внедрения в быт и производство электричества стали в основном использовать труд заключенных? Барак, паек, стандартная одежда, примитивный инструмент. Кстати, одежду для зэков и инструменты для них делали другие зэки. Мало кто знает, что знаменитый строитель каналов и плотин, академик и директор института «Гидропроект», впоследствии носившего его имя, С. Я. Жук, был комиссаром НКВД. Сотрудниками НКВД были и многие его ученики и соратники по водному строительству с широким использованием, скажем прямо, рабского труда. Так было и в освоении нефтяных и газовых месторождений, добычи урана, прокладки трубопроводов и многого другого. Вот оттуда и идет эта расточительность. Сегодня заключенные не только не источник дополнительного дохода, но и себя прокормить не могут, но кое-что от того времени, как видим, осталось.
То, что себестоимость тех наших продуктов, которые целиком делаются внутри страны, зависит от стоимости рабочей силы, может значить, например, что себестоимость энергии у нас должна быть ниже, чем в Японии, Канаде, части Европы и США, так как цена рабочей силы у нас (при всех индивидуальных издержках, но за вычетом общественных фондов потребления, формируемых за счет налогов с предприятий и рентных платежей) все же ниже, чем у них. А энергию обычно производят внутри страны. Вложений же в основные фонды в последние десять лет никто практически не делал.
В советское время большая часть экономики работала на ВПК. А на товары народного потребления шло 10–20 % процентов ее мощности. И этого, в общем-то, хватало для более-менее сносного удовлетворения потребностей всего населения.
Казалось бы, заберем еще процентов 20 % из мощностей ВПК — и заживем лучше, чем на Западе. Такое развитие событий нам и обещали в начале перестройки. Но пока пытались разработать новую технику для легкой промышленности, всю промышленность успешно развалили. То есть не только новых мощностей не появилось, а и то, что было, разрушили.
Поэтому некоторые читатели считают, что если бы сделали так, как планировали, то все было бы хорошо. А вы — о значении климата?.. Правда, при внимательном чтении это возражение читатели смогут легко себе разъяснить.
Но в книге А. П. Паршева есть и на самом деле слабые места. К их обсуждению мы и приступим.
1.4. РЫНОК ИМ. А. П. ПАРШЕВА
Вот крылатая фраза А. П. Паршева: «Не рынок нас погубил, а мировой рынок». Из его книги следует, что сам по себе «…рынок справедлив. Ибо только он позволяет измерить заслуги человека перед обществом. Лучшая оценка, когда человек соглашается за чье-то изделие отдать плоды своего труда, тогда оно действительно полезно». Проблемы же возникают оттого, что современный «мировой рынок» большую Часть истинно рыночных свойств потерял. Спрашивается: а с чего это он их потерял?
Здесь у Паршева начинается путаница из-за того, что он подменяет факты догадками. Рынок — хорош. Мировой рынок — тоже рынок. Но он плох, он «нас погубил». Положение А. П. Паршева становится безвыходным, и он вынужден объявить без всяких оснований, что мировой рынок «потерял» рыночные качества. Но в этом случае он перестал быть рынком. А во что же он превратился? Нет ответа.
Да и то, что написано в книге о нашем обычном рынке, вызывает большие сомнения. Ведь по А. П. Паршеву, его цель — не в селекции, не в выживании сильнейшего, а во взаимопомощи, в обмене плодами труда. Очень хорошее, гуманное мнение. Правда, к сожалению, сам рынок этого не знает, ибо он — просто сфера товарного обмена. Его не надо демонизировать, но и романтизировать тоже не надо.