Александр Проценко - Энергетика сегодня и завтра
Тепловые насосы при тех же результатах расходуют электричества вдвое меньше.
В наше время тепловые насосы получили очень широкое распространение. Сейчас их миллионы. Несколько лет назад в мире был настоящий «насосный бум». Особенно выгодны они там, где для отопления использовалась электроэнергия или ценное жидкое топливо, — в США, Великобритании.
В нашей стране, отличающейся широкоразвитой сетью централизованного теплоснабжения, конкурентоспособность тепловых насосов ниже. Ведь во многих городах и микрорайонах больших городов для отопления используется пар, отбираемый из последних ступеней турбогенераторов. Он отдал уже почти всю энергию на вращение ротора турбины, и его все равно предстоит выбросить в конденсатор, где он отдаст тепло окружающей среде.
Поэтому гораздо выгоднее термодинамически отобрать его у турбины и использовать для обогрева жилищ.
Но в нашей стране много районов, где нет централизованного теплоснабжения от ТЭЦ и могут оказаться эффективными тепловые насосы например, если вблизи жилищ есть теплые сбросные воды заводов, фабрик, коммунально-бытовых предприятий. Температурный потенциал сбрасываемого тепла может оказаться недостаточным для жилищ, но тепловому насосу гораздо легче «перекачать» теплую воду на уровень, необходимый для отопления. Слово «легче» здесь означает, что для такой «перекачки» тепла потребуется меньше электроэнергии, чем на нагрев воды до температуры, необходимой в отопительной системе жилья.
Или возьмем ситуацию, когда есть дешевая электроэнергия. Такой она бывает, например, ночью. Тепловой насос в это время может «накачать» в аккумуляторные баки массу горячей воды, достаточную для отопления в течение дня. С помощью дешевой ночной (подпиковой) электроэнергии уже отапливают сельскохозяйственные объекты в Прибалтийских республиках, правда, в небольших количествах. Применение тепловых насосов позволит расширить масштабы применения подпиковой электроэнергии в том регионе, где органическое топливо очень дорого.
Нестандартно, гибко, с учетом всех местных условий должна определяться энергетическая тактика и стратегия для разных районов страны. У меня перед глазами — Якутия и Магаданская область, где совсем недавно я побывал в служебной командировке. Пришлось как раз разбираться с одним из вопросов энергоснабжения.
В этом регионе много полезных ископаемых. По всей территории рассеяны горнодобывающие предприятия.
Наиболее интенсивная работа у них летом, когда легче справиться с вечной мерзлотой. Такие районы часто имеют вывернутый график нагрузок: летом электроэнергии потребляется больше, чем зимой.
Сотни мелких котельных дымят всю долгую зиму, обеспечивая отопление жилых домов. Котельные невелики по размерам, и обслуживающего персонала требуется предостаточно — ведь в качестве топлива используется уголь, смерзающийся зимой в твердые глыбы. Более того, уголь нужно доставлять автомашинами по горным трактам иногда за многие сотни километров. И снова нужны автоводители и служащие автопредприятий, а обустройство каждого нового человека на Севере стоит очень дорого и влечет, в свою очередь, дополнительные затраты энергии. Кроме того, автотранспорт нуждается в дизельном топливе, а он здесь особенно дорог. Видите, какая длинная энергодорогостоящая цепочка вытянулась для спасения от зимней стужи. Нет ли способа дешевле?
Ответ напрашивается сам собой — тепловые насосы.
И здесь мы сталкиваемся с парадоксальной ситуацией.
Руководители, отвечающие за электроснабжение, почти ритуально и с негодованием твердят о «термодинамическом безобразии» использования электроэнергии для отопления.
Но обратите внимание, ведь электроэнергия в этом случае нужна для обогрева ночью, когда она в избытке, а не днем; зимой, а не летом, когда ее потребление возрастает. И дальше: ведь можно будет отказаться при таком (электрическом) способе отопления от части автотранспорта, расхода дизельного топлива, уменьшить количество обслуживающего персонала.
Бернард Шоу сделал правильное наблюдение: «Как только захочется поверить во что-нибудь, сразу видишь все аргументы за и становишься слеп ко всем аргументам против». Не хотелось бы выглядеть слишком увлеченным.
Но пусть и оппоненты проявят объективность. Наверное, если бы они ведали не только электроэнергией, но отвечали бы и за тепло, их точка зрения не страдала бы ведомственной ограниченностью.
Как же обстоят дела с тепловыми насосами в нашей стране?
В сущности, они есть сейчас почти в каждой квартире — ведь это наши домашние холодильники. Они перекачивают тепло из одной среды в другую за счет электроэнергии, оплачиваемой по 4 копейки за 1 киловатт-час.
Они поднимают температуру в комнатах и понижают в морозильной и холодильной камерах. Отбор тепла из холодильника происходит через теплообменники, расположенные на его задней стенке, поэтому их не всегда и замечают.
Если эти теплообменники холодильника вынести из квартиры и разместить за стеной дома, а через холодильную камеру прокачивать воздух, то получим кондиционер. На изготовлении тепловых насосов подобного типа специализируется Бакинский завод кондиционеров. Их часто можно видеть в окнах домов, особенно в южных районах страны.
Теперь сделаем еще одну операцию — развернем кондиционер наоборот. Тогда охлажденный в камере воздух будет нагреваться не в квартире, а за стенами дома. Наш кондиционер будет отбирать тепло у атмосферы и направлять его в комнату. Конечно, охладить воздух за окнами кондиционеру не удастся — его слишком много.
Что же, мы получили тепловой насос? Не совсем. Настоящий экономичный насос должен быть совершеннее.
Бытовой холодильник не обязан иметь высокий КПД — его мощность относительно невелика. Но кондиционеры и тем более тепловые насосы должны поддерживать температурный режим не в маленьких холодильных камерах, а в просторных квартирах и производственных помещениях. Им надо больше мощности, выше КПД.
Установки теряют простоту холодильников, становятся дороже и сложнее в эксплуатации. Это несколько приостанавливает нашествие тепловых насосов.
У нас в стране теплонасосные установки начали распространяться в наиболее выигрышном для них районе.
В крымско-кавказской курортной зоне даже в осенне-зимние месяцы имеется безграничный источник тепла — восьмиградусная вода Черного моря. Благодаря тепловым насосам жители Черноморского побережья могут пользоваться дешевой горячей водой.
Для обогрева и получения горячей воды можно приспособить также громадное количество холодильных установок, работающих на фермах, овощехранилищах, хладокомбинатах, в столовых, магазинах. Как же не выбрасывать, а использовать тепло, вырабатываемое в этих тепловых насосах? Требуется лишь некоторая реконструкция. Над ее оптимальными вариантами сейчас и бьются специалисты ГДР, Франции, нашей страны.
Для себя или для внуков?
Мало изобрести и создать устройства для эффективного использования различных видов энергии в промышленности, транспорте, сельском хозяйстве. Нужно еще оценить, а выгодны ли они обществу? На помощь приходит экономический анализ. Именно он позволяет определить целесообразность создания той или иной машины, масштабы внедрения новой техники, развития какого-либо направления энергетики.
Известен афоризм, приписываемый Б. Франклину: «Я не так богат, чтобы покупать дешевые вещи». В быту мы часто руководствуемся этим принципом. Иногда предпочтем дорогую вещь, ибо она, как правило, служит дольше. Правда, приобретаем мы и дешевые вещи наподобие рабочей одежды или чего-нибудь модного. Так или иначе, интуитивно или по определенным правилам мы распределяем свой бюджет. Однако, если речь идет об очень дорогостоящей покупке, которая и служить тоже должна очень долго, решение принять непросто. Вот одна из задач с «энергетическим» уклоном.
Вам предлагают для обогрева индивидуального дома два типа отопительных установок: одна стоит 1000 рублей, а ежегодная эксплуатация будет обходиться в 50 рублей, у другой эти показатели равны соответственно 500 и 100 рублям. Какую выбрать?
Ответить сразу трудно. Учтем затраты за первые пять лет эксплуатации.
Для первой установки они составят: 1000 рублей + 50 рублей в год × 5 лет = 1250 рублей.
Для второй: 500 рублей + 100 рублей в год × 5 лет = 1000 рублей.
Значит, выбираем вторую? Не будем спешить. Выясним, а как будут выглядеть затраты через 15 лет?
Оказывается, что для первой установки полные затраты — 1750, а для второй — 2000 рублей. В этом случае нужно было бы выбрать первую, а не вторую установку.
Выбирая более дешевую, мы экономим в первоначальных затратах, но затем в будущем нашим детям и внукам придется нести больше расходов на ее эксплуатацию.
