Александр Проценко - Энергетика сегодня и завтра
Предприимчивые соловецкие монахи завели также в XVI веке оранжереи для выращивания овощей. И не обычные, а с энергосберегающей технологией их обогрева.
В теплицы поступало отходящее тепло воскобелильного заведения, производящего свечи для монастыря.
Поныне одна из главных задач при сооружении теплиц - поддерживать в них нужный температурный режим.
Любители зимнего отдыха в горах знают: на пути в красивейшее место Кавказа - Домбай - вдоль асфальтовой дороги на Карачаевских взгорьях длинными бесконечными рядами тянутся теплицы. Еще когда они строились, у многих возникал вопрос: зачем в этом теплом солнечном краю такое необозримое поле стекла? Лишь первая очередь тепличного комбината "Южный" включает миллион квадратных метров теплиц.
Вопросы множились, и когда проезжавшие замечали табличку с надписью: "Моспромстрой". При чем тут московские строители? Напрашивалась догадка: наверное, овощи выращиваются для столицы.
Действительно, значительная часть урожая, особенно в межсезонье, с ноября по март, предназначается для столицы. Овощи нужны круглый год, и зимой выращивать их можно только в парниках, иногда даже в пленочных.
Щедрое южное солнце, а на полях Карачаево-Черкесии оно горячо греет и зимой, позволяет сэкономить топливо. Между тем в среднем почти 70 процентов стоимости тепличных овощей - это стоимость сожженного топлива. Прикинем, сколько энергии сберегается в комбинате "Южный".
Сравним балансы по топливу. На обогрев одного гектара зимних теплиц требуется от 2 до 3 тысяч: тонн условного топлива в год и 300-600 тысяч киловатт-часов электроэнергии на освещение. За счет южного солнца экономится 500 тонн топлива. При средней урожайности овощей 30-40 килограммов с квадратного метра получаем, что на выращивании каждого килограмма овощей сберегается около 1,5 килограмма топлива!
Конечно, это много, очень много. Но, может быть, весь этот энергетический выигрыш растеряется при перевозке овощей в центральные районы? Оказывается, далеко нет.
При транспортировке по железной дороге энергетические затраты составляют 0,01-0,015 килограмма условного топлива на 1 тонно-километр. При перевозке на 2000 километров затратится 0,02-0,03 килограмма условного топлива на 1 килограмм овощей.
Автотранспорт дороже: затраты возрастут десятикратно и составят примерно 0,3-0,4 килограмма топлива.
Но они все равно существенно меньше, чем энергосбережение благодаря использованию в теплицах солнечной энергии. Правда, если учесть все затраты и провести сравнение в рублях, то экономия в денежном выражении, особенно в случае автоперевозок, не выглядит столь впечатляющей.
Сейчас в нашей стране около 3 тысяч гектаров зимних теплиц. Расходуется на них в год около 7 миллионов тонн условного топлива. А тепличное дело набирает силу.
Качественная продукция овоще-бахчевого хозяйства должна равномерно поступать на стол потребителя в течение года. С учетом возможностей хранения и климатических условий для этого в теплицах нужно производить около 25 процентов овощей. При норме потребления 150 килограммов (с учетом бахчевых культур) количе ство теплиц нужно увеличить в восемь-десять раз. Тогда они станут потреблять 60 миллионов тонн условного топлива.
Это много, потому что в недавно построенном комбинате "Тепличный" в Ивановской области тратится 3000 тонн условного топлива на гектар, что в 6-7(!) раз превышает количество энергии, приносимой солнцем в летний период.
В то же время это и не так много, потому что 60 миллионов тонн - всего пятая часть тепла, выбрасываемого конденсаторами электростанций СССР. Только АЭС страны в 1990 году сбросят примерно 100 миллионов тонн условного топлива. Отработанное тепло АЭС можно использовать в тепличном хозяйстве, применив водонаполненную кровлю. При этом методе на хорошо герметизированные стеклянные панели подается горячая вода, стекающая тонкой пленкой. Если система водной циркуляции хорошо отлажена, то теплицы становятся как бы конденсаторами турбин.
Конечно, метод приемлем не всегда и не во всех районах страны. Вода забирает часть солнечного света, требуется дополнительно очищать ее, тщательно ухаживать за кровлей. Чем ниже температура сброса, тем выше металлоемкость системы обогрева. Для кипятка нужно в 3-5 раз меньше труб и радиаторов, чем для просто горячей воды.
Если от турбин АЭС отбирать для теплиц пар необходимых параметров, то на выработке электричества это практически не скажется. При АЭС можно с большой экономией энергии развернуть мощное тепличное хозяйство. В одном из постановлений вообще запрещается строительство теплиц на органическом топливе в европейской части СССР вблизи строящихся или действующих атомных электростанций. К сожалению, эта правильная мера не всегда соблюдается.
Чтобы тепло не рассеивалось впустую, в теплицах применяют теплозащитные экраны, специальное остекление и алюминиевые профили, обеспечивающие герметичность. Они оснащаются автоматизированными системами управления микроклиматом, калориферными системами обогрева.
Если теплица или парник оборудуются для обогрева системой циркуляции воздуха, то можно использовать избыточную солнечную энергию. Нагретый днем воздух продувается по специальным каналам сквозь почву или термоаккумулятор, отдающие запасенное тепло по ночам.
Подавляющее большинство предложений по энергосбережению рождается из детального и даже придирчивого анализа технологического процесса.
Проанализировав циркуляцию воды и воздуха в теплице, специалисты Квебекского университета в Канаде предложили обогревать не все пространство парника, а лишь часть его, непосредственно примыкающую к растениям. Для этого вдоль грядок можно прорыть траншеи метровой глубины. Днем они покрыты полиэтиленовой пленкой, под ней воздух накапливает и сохраняет тепло.
На ночь, когда становится холодно, полиэтиленовую пленку заменяют алюминиевым полиэфирным "пледом", теплоотдача через который значительно выше, и растения по соседству с траншеей обогреваются излучаемым теплом. Площадь для теплицы при этом методе увеличивается, но затраты энергии на обогрев, утверждают канадские специалисты, уменьшаются в несколько раз.
Основной "хлеб" растений - свет. Посмотрим, какие энергосберегающие ресурсы имеются здесь.
Наука об искусственном освещении - светокульту-"
ра - находится на стыке биологии и электротехники.
Она может очень многое дать как растениеводству, подсказав оптимальные условия для выращивания урожая, так и энергетике, предложив способы минимизировать расход энергии.
Приведем один пример. Московский тепличный комбинат, построенный в 1972 году, расходует 250-280 тысяч киловатт-часов электроэнергии в год, а на комбинате "Тепличный", созданном в последнее время в Ивановской области, электроэнергии расходуется в три раза больше - 600-700 киловатт-часов на гектар. Не будем сразу обвинять проектировщиков или тех, кто работав!
в тепличных хозяйствах. Ведь условия выращивания растений могут очень различаться по многим причинам.
Например, средняя естественная освещенность зависит как от географического расположения, так и от "утепленности" теплицы. Нужно учитывать также температурные условия района. Неодинакового количества света требуют и разные виды овощей. Рассаду необходимо освещать в два раза больше, чем взрослые растения. Причин разного расхода электроэнергии может быть много, И все же разница в три раза слишком велика.
Для жизнедеятельности растения необходимо чередовать периоды освещенности с периодами пребывания в Темноте. Длина светового дня должна быть от 8 до 14 часов в зависимости от вида растения и периода созревания. Эти факты общеизвестны. А вот менее известный факт: экспериментально установлено, что фотосинтез лучше совершается при освещении с меняющейся интенсивностью. В совхозе "Тепличный" Челябинской области установили осветительные лампы на каруселях, вращающихся с небольшой скоростью в горизонтальной плоскости. Урожай собирается такой же, как и при непрерывном освещении 8-12- часовой длительности, а расход электроэнергии в несколько (!) раз меньше.
Преобразование неорганических веществ, воды, углекислоты в углеводы и кислород под действием солнечного света - механизм очень сложный. Он не понят еще до конца и на молекулярном, и на клеточном уровне.
Фотосинтез очень чувствителен ко многим параметрам внешней среды, и для выявления оптимума требуются точные эксперименты. К сожалению, проводятся они не всегда тщательно, и это часто служит источником ложной информации.
Например, однажды в прессе промелькнуло сообщение, будто достаточно было установить в теплицах одного из совхозов красные светофильтры на осветительные лампы, и урожай повысился в полтора-два (!) раза. Конечно, растение любит красный свет. Ведь именно поэтому его преобладающий цвет зеленый. Но зачем устанавливать красный фильтр?
