А она, увы, теряется. И пока в очень крупных количествах. По мнению ряда ученых, энергии тепловых выбросов объектов «большой» энергетики и промышленности хватило бы, чтобы обеспечить ею чуть ли не вторую агрозоосистему.
Действительно, сбросное тепло электростанций, котельных, промышленных печей и подобных им стационарных установок, по расчетам специалистов, достигает за год в абсолютном выражении 30 триллионов МДж. Конечно, все потери на службу сельскому хозяйству не поставишь. Но не менее 50% вполне можно утилизовать на нужды агросферы, а это как-никак 15 триллионов МДж. И если производство килограмма овощей в защищенном грунте или того же количества мяса требует 225 МДж, то нетрудно подсчитать, какими колоссальными резервами мы пренебрегаем.
Да, такая расточительность заставляет задуматься. Тем более что в сельском хозяйстве тепловая энергия не только служит повышению урожаев, но и создает возможности для круглогодичного, гарантированного, то есть независимого от погоды, получения высококачественной аграрной продукции, а кроме того, способствует улучшению культурно-бытовых условий жизни тружеников села. Поэтому ученые предлагают своеобразный симбиоз промышленных и сельскохозяйственных предприятий — так называемые энергобиологические комплексы, где производство овощей, мяса, молока, рыбы, зерна, кормов основывается на использовании вторичного тепла индустриальных объектов, скажем тепловых или атомных электростанций. Попутно удастся существенно снизить отрицательное воздействие их отходов на окружающую среду. Отличительной особенностью таких комплексов должна быть рациональная интеграция различных энергетических ресурсов и источников на основе управляемого фотосинтеза в растениях и обмена энергии в организмах животных.
Таким образом, комплексное использование теплообменных вод — носителей запасов вторичной энергии может успешно служить делу обеспечения гарантированного производства продуктов питания на энергобиологических комплексах. Связав столь мощные источники сбросной энергии, как электростанции, с сельским хозяйством, удастся создать достаточно большие страховые зоны стабильного производства аграрной продукции. Причем это позволит более рационально использовать топливно-энергетические ресурсы и улучшить условия эксплуатации электростанций за счет дополнительного охлаждения воды и биологической мелиорации водоемов-охладителей.
Надо сказать, что компоненты подобной технологической схемы уже зарождаются. Какими видят ученые энергобиологические комплексы? В их состав входят теплоемкие предприятия сельского хозяйства: птицефабрики, свинокомплексы, телятники, теплицы, участки обогреваемого и орошаемого теплой водой открытого грунта, рыбоводческие пруды, цех микробиологической переработки отходов.
Немного фантазии — и представим себе такой энергобиологический комплекс, созданный, например, при атомной электростанции. Сверкающие на солнце изоляционным покрытием трубы несут теряемую раньше энергию электростанции к круглым многоэтажным зданиям. С виду они мало похожи на сельскохозяйственные постройки. Но, оказывается, в одном из них — свинарник, в другом — птицефабрика, в третьем — молочнотоварная ферма. Что-то знакомое есть в оснащении этих ферм. Действительно, отдельные элементы конвейерной системы производства свинины можно увидеть в натуре, например, в калининском совхозе имени 50-летия СССР. Там уже многие годы успешно действует пятиэтажный свинарник-откормочник, где все процессы содержания поголовья полностью автоматизированы. И автоматизированные многоэтажные птичники уже не редкость. Один из них находится на Боровской птицефабрике, что в Тюменской области. Однако здания нашего энергобиологического комплекса, как уже отмечалось, круглые. Только за счет такой их формы при равной вместимости удается сократить потери энергии через ограждающие строительные конструкции на 12—14%, что в условиях экономного расходования энергии имеет немалое значение.
В центральной части фермы на конвейерных линиях производится гидропонный корм. С подобным вариантом мы уже встречались. Особенность же данного проекта заключается в реализации принципа безотходности, заложенного в технологических линиях комплекса. Теплый воздух, богатый углекислым газом, попадает из животноводческого отсека в кормовой. Здесь растения используют углекислый газ, выделяя кислород. Затем воздух проходит через специальные фильтры, где он очищается и осушается, и подается вновь в помещение к животным. Однако такой режим — только в самые холодные дни года. В другое время возвращать весь воздух не требуется, и тогда он используется в теплообменных устройствах.
Вблизи животноводческих корпусов разместились теплицы, где под двухслойным пластиковым покрытием, в 4—5 раз снижающим потери тепла, круглый год выращивают овощи и витаминную зелень. Теплый воздух из животноводческих помещений подается и сюда, а нужная температура поддерживается в основном за счет подачи сбросного тепла электростанции. Таким образом, в теплицах действуют два замкнутых контура, за счет чего еще более возрастает биоэнергетическая эффективность производства овощей. Площадь защищенного грунта в расчете на блок электростанции мощностью миллион киловатт составляет около 200 гектаров.
Тепловые отходы попадают и на участки обогреваемой открытой почвы. Внешне они вроде бы ничем не отличаются от обычных полей. Но под землей, на глубине 500—600 мм, проложены ряды пластиковых труб, по которым тоже циркулирует сбросная вода электростанции. Здесь же смонтированы оросительные системы для полива почвы теплой водой. Подсчитано, что блок электростанции мощностью миллион киловатт способен обеспечить получение двух урожаев на площади почти в 3000 гектаров. Дело это вполне реальное. Опытные участки обогреваемой почвы действуют при Курской АЭС, давая в 1,5—2 раза больше овощей, чем в обычных условиях. Кстати, обогрев грунта выгоден и энергетикам, поскольку позволяет лучше охлаждать воду и тем самым улучшать режим работы электростанции.
Далее вода, все еще несущая остатки сбросного тепла, поступает в пруды рыбного хозяйства, входящего в состав энергобиологического комплекса. Сейчас в нашей стране действует несколько десятков подобных тепловодных прудов продуктивностью 100—150 кг рыбы с квадратного метра садковой или бассейновой площади. В 1984 году при Курской АЭС вступило в строй индустриальное рыбное хозяйство с поточной технологией производства. За год здесь выращивается 2000 т рыбы, а в перспективе предполагается удвоить мощность рыбного хозяйства.
Но мало того. Определенное место в составе энергобиологического комплекса должно быть отведено и микробиологическому производству по переработке отходов животноводства, растениеводства и рыбоводства. Применение взаимоувязанной малоотходной, а значит, и экологически чистой технологии позволяет организовать производство биогаза, ценных белково-витаминных препаратов и другой продукции.
Укрупненные расчеты показывают, что энергобиологический комплекс, «привязанный» к блоку электростанции мощностью в миллион киловатт, может произвести столько биологической продукции, что его эффективность окажется соизмеримой с эффективностью действия самой электростанции при несомненной пользе для окружающей среды. Вот какие выгоды способна дать интеграция энергетики и сельского хозяйства!
Конечно, крупных АЭС не так уж много. И возводятся они для нужд энергетики, а не сельского хозяйства. Так что наш крепко-накрепко привязанный к АЭС энергобиологический комплекс, несмотря на свою эффективность, все-таки представляет собой как бы побочное предприятие подчиненного уровня. И располагают подобные станции, руководствуясь отнюдь не интересами аграрного производства. Словом, своеобразный диктат АЭС ограничивает возможности энергобиологических комплексов.
Раз уж зашла у нас речь об использовании ядерного топлива, необходимо сказать и об атомных станциях теплоснабжения, которые часто называют атомными котельными. И в самом деле, действуя на тепловыделяющих элементах (ТВЭЛ) низкопотенциального тепла (150—250 °С), они вырабатывают сравнительно дешевую тепловую энергию, которая направляется в коммунально-бытовой сектор и в системы отопления промышленных потребителей. Таким способом экономятся и капиталовложения, и минеральное топливо. Энергетическая программа нашей страны предусматривает строительство таких котельных вблизи многих городов.
Но почему только городов? А если создавать их в сельских районах и именно для нужд агросферы? Даже приблизительные оценки реализации данной идеи сулят немалый выигрыш. Разумеется, упомянутые ранее достоинства энергобиологических комплексов не только сохраняются, но и развиваются. Важно то, что возникает устойчивая энергобиологическая система, которая «выдает» продукты растениеводства, животноводства, рыбного хозяйства, микробиологического синтеза, электрическую энергию, газовое топливо (водород, аммиак, биогаз) и многое другое. Пристройте к энергобиологическому комплексу звенья переработки и, пожалуйста, получайте полуфабрикаты или свежеприготовленную конечную продукцию.
Атомную котельную можно разместить в любом месте (понятно, после всесторонней оценки того или иного решения). Например, там, куда невыгодно тянуть ЛЭП, газопроводы, доставлять нефть и уголь. Скажем, в острозасушливой зоне они окажутся полезными для опреснения воды или ее добычи из земных недр.
Вообще, подобные котельные могут быть даже мобильными. Размещенный, предположим, на речном судне атомный котел обеспечит энергией процессы заготовки и сушки кормов на отдаленных угодьях, мелиоративные работы и т. п.
Проведенные учеными расчеты, а также «наложение» атомной котельной на модельное хозяйство площадью 10 тысяч га показали наличие экономического эффекта. Причем при разных вариантах расчетов энергетические оценки совпали с денежными, а срок окупаемости капитальных вложений оказался небольшим — от 2 до 5 лет. Это еще одно подтверждение тому, что соединение атомной энергетики с сельскохозяйственной открывает новые перспективы развития агропромышленного комплекса нашей страны.