Александр Проценко - Энергетика сегодня и завтра
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?
Некоторые специалисты, смешивая понятия энерговооруженности и энергозатрат, склоняются именно к такой точке зрения. Называются цифры оптимальной энерговооруженности, превышать которые, по их мнению, нельзя. Другие специалисты говорят о «биологическом земледелии» как о панацее для сельского хозяйства, отвергают применение химикатов, призывают использовать только «чистою» энергию — солнечною, ветряных мельниц, гидротурбин.
В 1982 году на Филиппинах в Маниле была проведена «Международная конференция по химии и снабжению человечества пищей: новые перспективы». По мнению ученых, курс на механизацию и химизацию сельского хозяйства продолжает оставаться эффективным.
Дело в том, что благодаря ему во многих развитых (заметьте, не развивающихся) капиталистических странах себестоимость сельскохозяйственной продукции снизилась за последние годы в полтора-два раза.
И все же какие пути дальнейшего развития сельского хозяйства оптимальны? Ведь проблема сложнейшая.
За 40–50 ближайших лет нужно увеличить мировое производство пищи вдвое — примерно на столько же, на сколько оно выросло за последние 10–12 тысяч лет.
Конечно, не беспочвенны рассуждения об отрицательном влиянии машин и химикатов на окружающую среду и даже на качество продуктов. Наконец, совершенно очевидно, что нужно в максимальной степени использовать биологические и энергетические возможности природы. Но отказываться от индустриализации сельского хозяйства, от превращения его в агропромышленное хозяйство — значило бы сделать серьезную ошибку.
На этом пути не обеспечить ни нужной производительности труда, ни необходимого объема производства. Ведь количество сельского населения падает. Например, по оценкам демографов, в городах в ближайшие годы будет жить три четверти населения СССР.
Несмотря на существенные успехи сельскохозяйственного машиностроения, мы еще значительно отстаем от США в энерговооруженности полей. Мощность всех видов машин у нас составляет лишь примерно 300 лошадиных сил на 100 гектаров. Поднять ее — важная задача. Причем существен не просто количественный, но качественный рост этой техники, внедрение ее новых видов.
Совершенствование сельскохозяйственных машин имеет прямое отношение к затратам энергии. Сроки службы сельскохозяйственной техники сейчас заметно меньше 10 лет — на треть ниже нормативных. В результате до 40 процентов выпускаемых машин идет на восполнение преждевременно выбывших. Соответственно возрастают косвенные энергозатраты. Они уже сравнимы с прямыми и основными.
А что делается с формально прямыми затратами чя? с расходом жидкого топлива? Казалось бы, тут ситуация лучше — и претензии не к машиностроителям. Удельные расходы топлива на тракторах неплохие, вполне на уровне современной техники — 170–200 граммов на лошадиную силу в час. Примерно такие же показатели в США. Но ведь в среднем расход энергии на гектар пашни у нас в два раза больше. Одна из причин — худшее состояние техники и дорог. Кроме того, нет четкого технически обоснованного нормирования в расходе топлива, отсутствует сильная заинтересованность в его экономии.
Приведу один пример. В сельской местности функционировали до недавних пор различные организации — сельхозтехника, сельхозстрой, совхозы. Установленные нормы расхода бензина в них различались вдвое (!) — от 106 до 210 граммов на тонно-километр. А ведь каждое ведомство пользовалось одними и теми же дорогами, марками машин, бензозаправочными станциями.
До каких пределов можно снизить расходы топливу на полевых работах? Идей и предложений по решению данной проблемы великое множество. Но прогресс осуществляется медленно. И причины в большинстве случаев как будто бы объективные. Давайте познакомимся с ними.
