График потребления электроэнергии горбат: максимум мощности, например, зимой — между шестью и семью часами вечера, а в районе двух — четырех часов ночи образуется глубокая впадина, большинство людей спит, и непрерывно работающих предприятий не так уж много. Конечно, ниже какого-то определенного уровня, называемого базисом, выработка энергии не падает. Известное число электростанций всегда действует в базисном режиме, на своей номинальной мощности. Это самый экономичный режим. Затем идут полупиковые станции, которые то увеличивают свою мощность, то уменьшают, но не прекращают работы никогда. А завершают иерархию пиковые — станции, задача которых все время «молчать» и вступать в дело после того, как полупиковые исчерпают свои резервы.
Растут города, поднимаются новые заводы, увеличивается население, — все размашистее качается маятник от максимума к минимуму. Мы объединяем отдельные энергосистемы в Единую энергетическую систему страны, линии электропередачи пересекают государственные границы (объединенная система «Мир», в которой участвуют энергосистемы европейских стран — членов СЭВ, тому великолепный пример). Но чем мощнее и выгоднее такой союз, тем выше пики и глубже провалы — суточный, недельный, сезонный…
Расчеты говорят: самая дешевая электроэнергия та, которую дают базисные станции. Полупиковая — дороже, пиковая — очень дорога. Атомная электростанция, например, будет вырабатывать конкурентоспособную по цене энергию только в том случае, если находится в базисной части графика. Да и тепловые не любят маневров мощностью, чем крупнее блок (привязанные друг к другу котел, турбина и генератор), тем менее склонен он работать спустя рукава. Двухсотмегаваттный способен сбросить от силы половину номинала, трехсотмегаваттный — сорок процентов. Это если в топке котла горит газ или мазут. А когда топливо — уголь (случай наиболее типичный), маневр совсем ограничен: тридцать процентов — и конец, иначе блок войдет в опасно неустойчивый режим. В еще худшем положении агрегаты самых выгодных станций — теплоэлектроцентралей, их электрическую мощность удается снизить не более чем на пятнадцать процентов. В дополнение ко всем неприятностям работа на пониженной мощности делает электроэнергию заметно дороже, так как расходуется больше топлива на выработанный киловатт-час.
Вот в таких-то условиях и демонстрирует свои великолепные качества гидроаккумулирующая станция. Ночью, в провале графика, ее генераторы действуют в режиме двигателя, потребляют энергию тепловых электростанций (теперь уже и полупиковые станции переходят в базисную часть!), а турбины становятся насосами. Они гонят воду в бассейн, расположенный в нескольких десятках или даже сотнях метров над машинным залом ГАЭС. А когда наступает пик потребления, вода стекает в нижний бассейн, по пути вращая турбины и вырабатывая электроэнергию. Пиковая энергия обычно стоит вчетверо дороже провальной, а если пиковую вырабатывает ГАЭС, цены сравниваются, не отличаясь от стоимости провальной. В итоге экономические показатели энергосистемы в целом существенно улучшаются. Ведь аккумулирующая станция возвращает семьдесят процентов энергии, затраченной на подъем воды. Это самый лучший способ хранения такого скоропортящегося продукта, как электричество, — тем более когда речь идет о тысячах мегаватт.
До сих пор ГАЭС сооружались в горных, на худой конец сильно холмистых районах: нужно куда-то поместить верхний бассейн. Сейчас детально разрабатываются проекты «наоборот» — подземных, опущенных на добрую тысячу метров водоприемных камер и спрятанных там же машинных залов, трансформаторных подстанций и другого хозяйства. Дорого? Ничего подобного. Столько же, сколько создание верхнего бассейна на такой же высоте, — этот бассейн не просто лужа воды… Конечно, масштабы строительства внушительны, но они не выходят за пределы возможностей современной техники. Еще одно достоинство подземных ГАЭС — они могут быть стандартными, сооружаться по типовым проектам, что совершенно недоступно на поверхности, где все, от строителя до конструкторов турбин и генераторов, подлаживаются под условия, диктуемые рельефом местности, и каждая электростанция получается уникальной. Считается, что, если на одной площадке разместить атомную, тепловую и гидроаккумулирующую станции (или только атомную и аккумулирующую), удастся заметно снизить капитальные затраты, в некоторых случаях сэкономить каждый пятый рубль.
В нашей стране, гидроресурсы которой колоссальны, среди специалистов долго бытовало мнение, что Единой энергетической системе нет нужды в гидроаккумулирующих станциях: пики потребления, мол, покроют обычные ГЭС и пиковые тепловые станции. Такие люди словно забывали, что нужно куда-то девать энергию ночных провалов, что практика многих стран уже ясно показала: на каждый мегаватт установленной мощности энергосистемы требуется иметь две десятых мегаватта мощности ГАЭС — и тогда себестоимость электроэнергии станет минимальной. Сейчас положение изменилось, строится мощная ГАЭС под Ленинградом, другая подобная станция — под Москвой, гидротехники разрабатывают проекты новых и новых…
Но все эти наши с вами оптимистические знания приводят к выводу, что и гидроэнергия неспособна играть роль опоры энергетики будущего. А значит, на нее (как и энергию приливов, которая даже потенциально вдвое меньше той, которую тратит сейчас население Земли) можно возложить лишь узковспомогательную роль. Где же все-таки выход? Может быть, спасение в Солнце?
Увы, хотя оно посылает планете в пять тысяч раз больше энергии, чем сейчас нужно людям для удовлетворения всех их нужд, даже Солнце не в состоянии помочь. Солнечные установки — водонагреватели, печи, электростанции — способны лишь…
— Нет уж, остановитесь! — слышу я возмущенные голоса. — Почему это солнечная энергетика ни на что не способна?! А проекты гелиоэлектростанций, детально разработанные, продуманные, поражающие масштабностью? А гелиосушилки, гелиобани, гелиокухни, гелиоотопительные системы? Зря, что ли, работают научно-исследовательские институты и безвестные пока еще изобретатели? Нет, с Солнцем так просто нельзя, от него не отмахнетесь!..
А я и не хочу отмахиваться, дорогие товарищи. Мне просто хочется трезво смотреть на мир, без романтических очков, с позиции той тревожной реальности, которую обозначил, с одной стороны, неудержимый научно-технический прогресс, а с другой — конечность, исчерпаемость (и очень близкая в историческом масштабе!) предоставленных нам природою запасов ископаемых топлив. К энергетической проблеме, как ко всем проблемам экономики, нельзя относиться с эстетических позиций (ах, вот остроумное техническое решение!) или волюнтаристских (по-моему, так будет хорошо!). Энергетика, а вслед за ней и экономика, процветают в одном только случае: когда доходы больше расходов. Иными словами, калорию тепла мы должны получать дешевле, чем за калорию. И намного дешевле, ибо только таким образом удастся получить «положительный энергетический выход», как говорят специалисты.
Поясню эти не очень понятные слова примером из той же гелиоэнергетики. Чтобы заставить солнечный свет работать, необходимо создать некий преобразователь. Скажем, взять зеркало и направить лучи на паровой котел, чтобы пар вращал турбину, а генератор вырабатывал электроэнергию. Но это значит, что уже где-то когда-то было сожжено ископаемое топливо, чтобы выплавить металл и прокатать листы и трубы, дать медь для обмоток генератора — словом, произвести множество вещей, необходимых, чтобы гелиоустановка стала реальностью. На все это затрачено было примерно в семь раз больше калорий, чем гелиостанция способна дать за год работы. То есть рентабельной она станет не ранее чем через семь лет. Сожженное топливо и человеческий труд (который ведь тоже есть не что иное, как энергия чрезвычайно высокого качества) кредитуют солнечную энергетическую установку. Будет ли возвращен кредит? Станция требует профилактических осмотров, замены запасных частей. Уже не говорю о том, что сложность ее по мере роста мощности увеличивается в степенной зависимости, то есть время расплаты с долгами растягивается и растягивается. Короче, может так случиться, что гелиостанция будет ходить в неисправных должниках.