В конце марта этого года Германия сделал еще один эпохальный шаг в «зеленое» будущее: в Гамбурге наконец-то взорвали самую современную угольную ТЭС Moorburg, давно уже вызывавшую раздражение у экологических активистов. Еще в 2018 году возле нее устраивала пикеты небезызвестная защитница климата Грета Тунберг. В 2021 году электростанцию остановили, а с 2024 года начали последовательно уничтожать с помощью взрывчатки.
Что самое характерное, объект, судя по всему, был построен на совесть, поэтому взрывчатка неважно справлялась с поставленной задачей. И всё же дело довели до конца. Чтобы понять глубину этого замысла, отметим, что ТЭС Moorburg была построена в 2015 году и считалась самой передовой и безопасной электростанцией такого класса. Ее мощность составляла 1,6 ГВт. Этого вполне достаточно, чтобы снабдить электрической энергией весь Гамбург. Но, как выяснилось, требования защитников климата оказались важнее.
Владелец станции, конечно же, сослался не ее нерентабельность, однако надо понимать, что руководство Германии давно уже «щемит» угольную генерацию и принимает планы по полному отказу от угля. В таких условиях, конечно же, даже самый современный и эффективный объект может стать «головной болью» для ее владельца.
В нашей стране, похоже, правительство идет несколько иным путем – у нас вообще перестали строить современные высокоэффективные ТЭС большой мощности. Мало того, недавно правительство даже «зажало» средства на модернизацию старых электростанций (о чем мы уже писали). Очевидно, именно так в нашей стране решили реализовать официально утвержденную стратегию «низкоуглеродного» развития. Судите сами: у нас есть планы по развитию АЭС, есть планы по развитию гидроэнергетики, планы по развитию ВИЭ. Есть даже планы по «зеленому» водороду! А вот по тепловым электростанциям вопрос остается открытым. Россия, конечно, не во всем похожа на нынешнюю Германию, но в чем-то мы решили с ней сравняться, пусть и не очень спешно.
Впрочем, не будем судить сурово. Может, наверху есть задумка радикально «переформатировать» тепловую генерацию, сделав акцент на создании большого количества небольших распределенных мощностей. Гениальность этого замысла мы оценить, к сожалению, не в состоянии, поскольку слишком плохо о нем информированы. Пока что можем констатировать только одно: в наших городах продолжают пыхтеть старенькие низкоэффективные тепловые электростанции. Однажды они непременно начнут выходить из строя в силу высокого капитального износа. Сколько лет еще продлится этот музей под открытым небом, сказать невозможно. Это наш особый раритет, которого скоро трудно будет отыскать в соседних странах, поскольку там (например, в Китае или в Польше) такую рухлядь давно уже сносят и заменяют новыми высокоэффективным ТЭС – как раз такими, какие у нас не строят. А ведь было время, когда наша энергетика по своему техническому уровню занимала в мире почетное второе место (после США). Мы говорим сейчас о 1960-х годах. Советский Союз оказался первой страной, построившей действующую атомную электростанцию. Наши ученые, не останавливаясь на достигнутом, проводили смелые эксперименты по управляемому термоядерному синтезу, намереваясь первыми в мире построить термоядерный реактор. Планы были головокружительными, и всё это обсуждалось на страницах научных журналов. Почитайте материалы научных конференций и симпозиумов по энергетике тех лет, и вы с удивлением обнаружите там обсуждение технологий, которые в наши дни по недоразумению считают новейшими изобретениями. Например, в середине 1960-х наши ученые обсуждали не только проблемы термоядерного синтеза, но также вопросы развития топливных элементов и тепловых насосов. В те далекие годы по этим направлениям у нас также серьезно работали. Но что самое интригующее: в те годы постоянно мелькала тема, почти напрочь забытая в наши дни – тема так называемых магнитогидродинамических генераторов (МГД-генераторов). Речь идет о разработке метода ПРЯМОГО преобразования тепла в электрическую энергию. По своей актуальности данная тема фактически находилась на втором месте после проблемы термоядерного синтеза. Учтем, что она напрямую соприкасалась с последней, а равно и с темой «мирного атома». Ведь даже на АЭС электричество вырабатывали с помощью паровых турбин.
Над МГД-генераторами работали как в нашей стране, так и за рубежом. Здесь начиналось примерно такое же взаимодействие между учеными, как и в случае с термоядом. Ученые исходили из того, что опосредованная выработка электрической энергии имеет естественные ограничения, поэтому переход к прямой выработке будет означать революционный прорыв. Подчеркиваем, значение этому прорыву придавали столь же серьезное, как и управляемому термоядерному синтезу.
На этот счет приводился пример с первоначальным применением энергии пара в XVIII столетии. Так, первые паровые машины приводили в движение водяной насос, который понимал воду в бак. Оттуда вода бежала вниз по желобу и вращала мельничное колесо. Когда же привод от поршня прямо присоединили к колесу, тогда и произошел настоящий революционный прорыв. По такому же сценарию, считали ученые, должен осуществиться новый революционный прорыв в тепловой энергетике.
В научно-популярных статьях тех лет МГД-генератор сравнивался с огненным драконом, поскольку здесь играла свою основную роль струя раскаленных газов, вырывающихся словно из сопла ракеты. Именно в этой реактивной струе прозорливые умы узрели образ тепловой электростанцию будущего. Да, в хвосте пламени они видели одновременно и топку, и котел, и турбину, и электрический генератор – главное средство прямого преобразования тепловой энергии в электрическую. Ведь если к ревущей струе огня поднести обыкновенный магнит, то из этого союза возникнет самый настоящий генератор электрического тока.
В струе ракетного пламени, помещенной в магнитное поле, электрический ток возникает так же, как во всяком движущемся проводнике. Но этот проводник обладает особыми свойствами. Как мы понимаем, речь идет о плазме – «четвертом состоянии вещества». От обычного газа плазму отличает то, что в ней главную роль играют свободные электроны и ионизированные атомы и молекулы. Поэтому в основе теории МГД-генератора как раз лежит теория плазмы. Фактически, это была новая наука, родившаяся из изучения поведения оболочек звезд. Но, как ни странно, случилось так, что именно это «космическое» направление науки обещало решить вполне земной вопрос – создать принципиально новый тип генератора, не требующего котлов, турбин и подвижных механических деталей.
В 1960-е годы в нашей стране уже создавались соответствующие экспериментальные установки. Наши ученые были полны решимости проводить исследования в этом направлении, хотя они прекрасно давали себе отчет, что лабораторный прибор весьма и весьма далек от индустриального воплощения столь смелой идеи. Чтобы полностью решить задачу, исследователям предстояло, образно говоря, укротить трех «драконов» - высокую скорость, высокое давление и высокую температуру. Продвижение в каждом из этих направлений также привносило революционные новшества в технику. К примеру, советские физики изучали поведение многих материалов при сильном нагреве в агрессивных средах. При этом всесторонне была исследована физика самой плазмы. Всё это в совокупности открывало возможности моделирования промышленной установки прямого преобразования (получившей индекс У-02). Причем, если верить тогдашним публикациям, эта модель превосходила зарубежные аналоги.
Во второй половине 1960-х годов не только в научных журналах, но даже в многотиражных газетах писали об успешных опытах в этой области. МГД-генераторы прямо называли значительным шагом в энергетику будущего. Начиналось реальное предвосхищение революционного рывка. Казалось, что паровые и газовые турбины скоро уйдут в прошлое. Правда, чуть позже выяснилось, что победные реляции оказались преждевременными. В 1970-е годы появились публикации, объяснявшие, почему создание промышленных МГД-генераторов содержит слишком много проблем. К теме стали терять интерес примерно так же, как это было в случае с управляемым термоядерным синтезом.
Впрочем, обидно не это. Для нашей страны проблема не в том, что ожидаемого революционного прорыва на этом направлении так и не произошло. Обидно другое: за предыдущие полвека мы не только не создали действующих МГД-генераторов, но даже утратили возможности промышленного выпуска турбин для тепловых электростанций. Сегодня нам это выходит боком, когда из-за санкционной политики бывшие партнеры банально отказывают нам в поставках оборудования для ТЭС (из-за чего не в последнюю очередь откладывается модернизация старых электростанций). И вдвойне обидно от того, что производство турбин сумели наладить наши соседи, когда-то считавшиеся нами «технически отсталыми».
Андрей Колосов
- Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии