Энергетика сегодня и завтра
Шрифт:
Что же получается? Потребляется 30 миллионов тонн условного топлива, а производится 100 миллионов. Конечно, цифры приближенные. В подсчетах допущены п различные неточности. Ведь значительная часть зерна используется как корм в самом сельском хозяйстве для получения мяса, молока, птицы, япц. Так что часть зерна учтена как бы дважды. Но как бы то ни было, в стране производится сельскохозяйственной продукции по крайней мере в полтора раза больше, чем потребляется. Думаю, что действительная разница еще больше.
Причины две. Во-первых, часть продукции сельского хозяйства используется не для продовольственных, а для технических нужд,
О потерях мы поговорим позже, а сейчас подсчитаем энергетический коэффициент полезного действия всего сельского хозяйства. Вкладывается в него 300 миллионов тонн условного топлива, а производится в нем 100 миллионов. Значит, КПД - 30 процентов.
Правда, до потребителя доходит в два раза меньше - скажем, всего 50 миллионов. Тогда КПД равен 15 процентам. Это очень высокая величина. На самом деле мы пока не учли основной энергетической составляющей - цепочки "солнце - фотосинтез - углеводы".
Над атмосферой земного шара мощность светового потока на квадратный метр - 1,4 киловатта. Для района Москвы при учете длительности светового дня, потерь в атмосфере и облаках в зависимости от географической широты эта величина почти в 10 раз меньше - всего 0,15 киловатт на квадратный метр. Если принять эту величину как среднюю для всей территории СССР, то получим, что 200 миллионов гектаров пашни за вегетационный период получают количество тепла, равное 100 миллиардам тонн условного топлива. Напомним, что продукция сельского хозяйства эквивалентна 100 миллионам тонн, то есть в тысячу раз меньше. Таким образом, усредненный КПД преобразования солнечного излучения в продукцию сельского хозяйства равен всего 0,1 процента. Куда же исчезает живительная сила солнца?
Энергобаланс при выращивании растений выглядит приблизительно следующим образом:
– из всего потока солнечной энергии на листья попадает только 20-30 процентов; - КПД фотосинтеза в полевых условиях - 1,5 - 2 процента; - от трети до половины полученной энергии растение тратит на собственные нужды и благодаря дыханию обеспечивает нормальный ток воды через собственные органы, совершает работу по преодолению сопротивления почвы; - из полученной растительной массы богатые энергией семена или плоды составляют около половины; - еще 10-30 процентов урожая теряется из-за поражения насекомыми и болезнетворными микроорганизмами.
Учет перечисленных потерь объясняет обнаруженную тысячекратную разницу между количеством поступающей солнечной энергии и ее долей, утилизованной в сельскохозяйственной продукции. Задача сельскохозяйственного производства - уменьшить эти потери.
Подведем промежуточный итог. Сельское хозяйство получает от солнца 100 миллиардов тонн, условного топлива, от топливного комплекса - еще 300 миллионов тонн, а энергоемкость производимой им продукции эквивалентна всего 100 миллионам тонн. Мы разобрались, куда "исчезают" 100 миллиардов тонн солнечного топлива, теперь посмотрим, на какие цели тратятся 300 миллионов тонн прямых энергетических затрат.
Мы уже подсчитали биоэнергетический КПД. Без учета вклада солнечной энергии он оказался равным 10- 15 процентам, то есть на каждую пищевую килокалорию затрачивается 7-10 килокалорий первичного топлива.
Для производства 1 килограмма мяса необходимо истратить 12 килограммов условного топлива. Литр молока можно получить, израсходовав пол-литра нефти, а для производства килограмма наиболее ценной части молока протеина - потребуется 25-30 килограммов условного топлива.
Во многих развивающихся странах с хорошим климатом биоэнергетические коэффициенты полезного действия существенно больше. Для некоторых же культур растениеводства они превышают единицу. Например, в Судане при выращивании сорго на каждую затраченную калорию энергии получают 14 пищевых калорий, а в Заире при культивировании маниоки биоэнергетический КПД еще больше - 37. Ясно, почему достигаются такие большие величины? Все делает сама природа. Человеку только остается снять плоды. При использовании примитивных орудий труда затраты энергии на уборку урожая невелики. Может быть, имеет смысл повсеместно перестроить сельское хозяйство в духе минимизации энергозатрат?
Нет, делать так нельзя. Главный и решающий недостаток примитивных немеханизированных систем - очень низкий выход продукции с единицы площади земли и очень низкая производительность труда.
Как раз для достижения высокой урожайности и производительности труда и необходим значительный рост энерговооруженности, которая характерна для современных агропромышленных комплексов.
Вернулись мы к общеизвестной истине. Но вопросов остается много. Какой должна быть эта энерговооруженность? Должна ли она расти или нужно стремиться ее снижать, достигая необходимых результатов другими способами?
Увеличивать или уменьшать!
Агропромышленный комплекс страны потребляет около 160 миллионов тонн условного топлива, если не учитывать расход энергии на коммунально-бытовые нужды и косвенные энергетические затраты. Поскольку основные затраты энергии прямо или косвенно связаны с пашней, удобно анализировать удельную величину - затраты энергии, отнесенные на 1 гектар.
В СССР они равны 0,8 тонны условного топлива, а в Соединенных Штатах 0,4. Значит, в США энергопотребление на гектар в два раза меньше. Возможно, здесь сказывается неодинаковый подход к вычислению затрат.
Ведь среди специалистов идут споры, что включать в энергозатраты по сельскому хозяйству, а что нет? Но есть и объективные причины, обуславливающие превосходство США. Так, у американцев лучше, чем у нас, используются энергетические средства. У них создана разветвленная сеть качественных дорог. Сельское хозяйство США отличается более высокой загрузкой сельскохозяйственной техники, и ряд технологических процессов перенесен в город, где дешевле и экономнее обходится и ремонт сельскохозяйственных машин, и приготовление кормов, и заготовка строительных деталей и комплексов. Следует отметить, что по разным причинам энерговооруженность гектара пашни в одних странах мира побольше (Япония, Англия), в других - поменьше (Австралия).
Из 160 миллионов тонн условного топлива, которые потребляются непосредственно в агропромышленном комплексе нашей страны, более одной трети - 65 миллионов тонн - расходуется на машинах, ведущих полевые работы. Еще столько же расходуется на транспорте и в различных тепловых процессах типа сушки. Все это составляет 35 процентов от всего потребления жидкого топлива в народном хозяйстве.
Такова основная составляющая сельскохозяйственных энергозатрат. Увеличить ее в будущем, скажем, в два и даже в полтора раза практически невозможно. Значит, механизация сельского хозяйства имеет предел?