Альтернативная энергетика и промышленность

 

            Первая промышленная революция в Западной Европе также опиралась на возобновляемые источники энергии (ВИЭ). С помощью довольно сложных механических устройств энергия ветра и речной воды использовалась на шахтах, заводах, фабриках, верфях и т.п. Реки и озёра Западной Европы были соединены сложной сетью каналов, длина которых приближалась к длине железнодорожной сети во второй половине XIX века. Парусные корабли достигли совершенства уже в XVI веке, только штиль был им страшен, т.к. они могли ходить острыми галсами и против ветра. Это позволило развить мировую торговлю и создать глобальную экономику с центром в Западной Европе. Основным конструкционным материалом было дерево, его наличием лимитировалось развитие чёрной металлургии. Хотя в Китае с древних времён, а в Англии с конца Средневековья широко использовался каменный уголь, до изобретения процесса коксования (конец XVIII века, Великобритания) выплавить с его помощью качественный метал не удавалось. Строевой лес был важным стратегическим сырьём. Из-за его исчезновения на Пиренейском полуострове, Испанская империя перенесла свои главные военно-морские верфи в Гавану. Испанский флот, погибший при Трафальгаре, был построен из кубинского лес и спущен на воду на родине Фиделя. Использование ВИЭ уже тогда требовало серьёзных знаний и серьёзного инженерного искусства. Изобилие в стране древесины, плодородных почв и пастбищ (для прокорма рабочего скота), и рек отнюдь не приводило автоматически к успешному экономическому развитию страны. Громадные природные богатства, широчайшее развитие малого и среднего бизнеса (ремесленники, торговцы) не спасло Индию и Китай от экономического закабаления, причём Китай имел мощный госаппарат, огнестрельное оружие и широко использовал высокоэффективный источник энергии – каменный уголь. ВИЭ приносили успех тем странам, где шла индустриализация, развивались высокотехнологические производства. Это наглядно проявилось в истории России, начиная с Петра I. Связь энергетики с промышленностью три века назад была особенно очевидной. Нельзя было построить в чистом поле завод (Автоваз, скажем), провести к нему ЛЭП и выпускать продукцию. Важнейшей и вдобавок энергоёмкой отраслью была металлургия, чёрная и цветная, которая на Руси до конца XVII века находилась на ремесленном уровне. В Москве и Туле были большие пушечные заводы, лившие за казённый счёт пушки, изготавливалось стрелковое и холодное оружие. Большого искусства мастера достигли в литье колокольной меди, но в целом металла остро не хватало, медь, сталь, чугун, олово, серебро, свинец, приходилось закупать за границей, а экспортные возможности России были очень ограничены. Несколько медеплавильных заводиков на Каме и Печоре не обеспечивали потребностей даже монетного двора, и товарообмен носил полунатуральный характер, государственные подати, как правило, взимались натурой. Твёрдая воля и могучий ум великого государя делали чудеса.  Перестройку начал с себя: изучил дюжину ремёсел («овладел технологиями»). Сотни тысяч крепостных крестьян по указу царя превратились в крепостных рабочих. Начиная с 1701 году на Урале, позже на Алтае и в Олонецком крае, поставлены десятки новых заводов, точнее металлургических комбинатов, так как это были предприятия полного цикла (с механизацией самых трудоёмких процессов). Энергию механизмам давали водяные колёса при плотинах. Источник тепла – дрова, химической энергии восстановления железа – древесный уголь. Продукция транспортировалась на тысячи вёрст по воде. Железные караваны от пристаней на реке Чусовой шли год до Москвы и полтора – до Петербурга. Вверх по течению рек их тянули бурлаки. Олонецкие заводы стояли рядом с новой столицей, но у  них не было богатых руд ,и уральский металл оказывался вполне конкурентоспособным и на берегах Невы. Сибирь снабжалась железом с Уральских и Колыванских (Алтайских) заводов, в основном, по водным путям.

            После находки на Алтае богатых свинцовых руд русский ВПК был полностью обеспечен сырьём, что сразу почувствовали на себе шведы. Несмотря на войны, голодомор, бунты и не обоснованные политические репрессии, экономика не просто развивалась, она получила новое качество и положительную динамику развития. Реформы Петра поучительны, так как в явном виде показали что такое рыночная экономика, и как богатеет страна. Из руды посредством труда и энергии выплавили металл, из металла сделали деньги, деньги превращали в капитал или шли на потребление (личное и общественное). Колыванский и Екатеринбургский монетный дворы начали чеканить в огромных количествах медную монету, новооткрытые серебряные жилы Алтая и Нерчинска пошли на серебряные рубли. Хотя золото в XVIII веке ещё ввозилось в Россию, но основной товарооборот был обеспечен своей реальной валютой, по своей сути не склонной к инфляции.

            Во второй половине XVIII века Россия вышла на I место в Европе и мире по производству главных технических металлов – железа и меди. «Цена-качество» были таковы, что экспорт металлов в Европу, несмотря на наличие в Германии, Швеции, Англии и Испании своих собственных руд и заводов был выгоден. В связи с этим началась приватизация казенных заводов, так как понадобились эффективные собственники для интеграции в мировой рынок. Понятно, что таковыми стали видные сановники. Так, граф Шувалов, заплатив некую сумму в казну, получил от императрицы Елизаветы великолепные заводы и рудники Гороблагодатского округа, плюс тридцать тысяч заводских и сельских мужиков. За казной оставили заводы, связанные с ВПК, например, Златоустовский, монетные дворы. В соответствии со взглядами наших зелёных (гринписовцев) это было общество полной гармонии. Тут и рыночные отношения, и мировой рынок и рост промышленного производства без выбросов парниковых газов. Запасами богатой железной руды только на Урале производство было обеспечено на 500-1000 лет, с учётом прироста мощностей при использовании исключительно ВИЭ.

            Похштейгер[1] Л.Брусницын по своей инициативе разработал способ и оборудование для промывки золотоносных песков и в 1814 году с несколькими рабочими намыл в речушке Берёзовке 1,1 кг золота за неполные 2 месяца. Донесение об этом полетело в Екатеринбург, а затем и в столицу. Прямо скажем, при внедрении данного изобретения привычной бюрократической волокиты не было. Несмотря на великолепное завершение войны с Наполеоном, финансовое положение страны было отчаянным. На Берёзовских рудниках открылась «школа передового опыта», где освоить процесс могли горняки казённых и частных предприятий. Работники приисков разносили «ноу-хау» по своим деревням. Разведка и добыча рассыпного золота была простой и не требовала ни стартового капитала, ни намёка на высшее образование. На Урале, а затем и в Сибири началась золотая лихорадка. Правительство Александра I не препятствовало участию в золотодобыче всех желающих, включая крепостных, лишь бы золотишко сдавали в казну по фиксированной цене, что, увы, не всегда соблюдалось (был чёрный рынок преступные группировки скупщиков, но это уже история криминала).

            Примерно  в это же время  недра Каменного Пояса подарили русским и европейским красавицам исключительные по качеству изумруды (не хуже колумбийских) и редкую разновидность берилла, обладающую фотохромностью, т.е. способностью менять окраску в зависимости от спектральных характеристик источника света. Понятно, что такой роскошный камень был назван александритом[2]. По стоимости и великолепию изумруды и александриты не уступали алмазам (последние попадались на Урале, но редко).

            Себестоимость золота из россыпей на Берёзовском руднике оказалась в 10 рез меньше, чем коренного из шахт. Энергозатраты были минимальны, для работы золотопромывальных шлюзов на крупных приисках требовался напор воды от 2 до 4 м, что легко достижимо и 200 лет назад. Владельцы медных и железных рудников с восторгом обнаружили, что почти все реки, на которых стояли их заводы (Нейва, Тагил, Белая, Миасс, Исеть, Чусовая, Пышма) золотоносны. И россыпи оказались богатейшими. В год смерти Н.Н.Демидова (1828 г) – последнего из великих заводчиков, - только на его Тагильских приисках намывалось 30 пудов (полтонны) золота. На Нейвинском прииске отставного гвардии корнета Яковлева были найдены крупицы белого металла, стойкого к кислоте, и более тяжёлого, чем золото. Русская наука была уже на достаточно высоком уровне, металл был идентифицирован как платина, открытая незадолго до того в Южно-американских россыпях. Демидов, как всегда, вынул из колоды козырного туза – его старатели в 1825 г у Висимо-Шайтанского завода нашли богатейшие чисто платиновые россыпи. История с платиной заслуживает нескольких слов. Во-первых, профессор Клаус выделил из уральской платины новый элемент – рутений. Так имя «Россия» появилось в периодической системе Д.И.Менделеева, что почётно в кругу мыслящих членов мирового сообщества. Русские металлурги научились выделять чистую платину, а также изготавливать из неё различные изделия, это очень непросто, т.к. платина – тугоплавкий металл и плавится только при 1770 град.С. Изобретение технологии обработки платины позволило чеканить из неё деньги – 3, 6 и 12-рублёвки (1828 г). Немалым был и доход от экспорта. В 1845 году новый министр финансов Вронченко (сменивший Канкрина) из-за опасений подделки изъял платиновые рубли из обращения. Интересен ход мысли финансового руководителя, где мошенничество на первом месте. Подделать платиновые монеты можно было с помощью золота (оно тогда было дороже) или вольфрама (в то время абсолютно невозможно технологически, Т_плав вольфрама = 3400 градусов по Цельсию.) Из-за уникальной плотности платины любая другая подделка обнаруживалась взвешиванием на ладони (среди изъятых из обращения монет не оказалось ни одной фальшивой). В 1867 г. Александр II  упразднил госмонополию на этот металл и разрешил беспошлинный вывоз за границу. Англичане тут же скупили весь запас России –16 тонн. И сбили цены на международном рынке. Примерно в это же время не пошла масть у Демидовых-наследников великого Никиты – хозяин Тагильской вотчины проиграл в карты 600 000 рублей и продал французским инвесторам свой платиновый бизнес по дешёвке.

            Совершенно непонятно, каким образом главный источник промышленной энергии Империи – Донецкий угольный бассейн (добыча началась ещё в конце XVIII века) оказался более чем наполовину в руках британцев, бельгийцев и французов. Они удесятерили доходы, создав целый металлургический комплекс на базе огромных природных богатств. Уголь плюс железная руда Кривого Рога плюс марганец Никополя. Таких уникальных геологических условий не было нигде в Европе, а в тот момент и на планете (месторождения Южной Африки и Австралии были разведаны позднее). Здесь была одна тонкость, уже хорошо известная российским металлургам, но неведомая государственным мужам. Для выплавки мартеновской стали требовался марганец, и Россия с её украинскими и грузинскими (Чиатура) месторождениями занимала первое место в мире по запасам высококачественных марганцевых руд, и могла, при условии контроля добычи и экспорта, иметь колоссальные доходы от добычи только этого вида сырья, ещё большие при выплавке ферромарганца. Прибыльность этого бизнеса можно оценить. В 1872-75 гг. на Урале поставили первые мартеновские печи, ферромарганец покупали в Англии по 12 рублей за пуд. В Нижнем Тагиле разработали технологию выплавки своего ферромарганца, даже при малых масштабах производства, себестоимость составила 1 рубль за пуд, 12:1 = 12 раз. В данном примере важны даже не ценовые соотношения, а наличие хорошей инженерной школы и квалифицированных рабочих. При таких козырях отдавать чужим дядям высокоприбыльный сектор экономики просто преступно. . В развитии отрасли они исходили из своих интересов. Металла в Причерноземье выплавлялось немало, а такие металлоёмкие отрасли, как судостроение, были недоразвиты. Чуть ли не половина линейных кораблей, с которыми Россия вступила в войну с Японией, построены на чужих верфях. Броненосец «Ретвизан» (12 млн. руб. золотом) – в США, «Цесаревич» (13,5 млн.руб.) – во Франции; импортными были ледокол «Ермак», крейсер «Варяг» и т.д. К тому же правительству пришлось дотировать уральские заводы, т.к. по целому ряду соображений допустить их разорения было нельзя. Только Нижнетагильские заводы (частные) были в 1909 должны государству 14 млн.руб.

            Не получала Россия должных доходов и от нефти, по добыче которой в конце XIX – начале XX веков занимала первое место в мире. Уникальности жидких углеводородов, как моторного топлива и сырья для нефтехимии никто не понимал, и нефть вывозилась в сыром виде, и почти по себестоимости. Предупреждения Д.И.Менделеева: «Топить можно и ассигнациями» - никто не хотел слышать. Русский бизнес оказался вытесненным даже из таких традиционных сфер, как добыча золота и платины. Золотые россыпи на Лене оказались в руках британской фирмы «Лена Голд», прославившейся расстрелом своих рабочих, устроивших стачку. Зачем русским солдатам расстреливать русских рабочих в интересах дельцов Сити, абсолютно неясно? И всё это при наличии Думы, доброго царя, независимой прессы…

            Уголь и нефть продемонстрировали свое несомненное экономическое преимущество перед ВИЭ не только в России, но и вообще в развитых странах. В США, например, индустриализация  вначале развивалась на дровах, которыми питались и паровозы и пароходы. Весьма распространено там географическое название «Вудсток» - дровяной склад. Авраам Линкольн был лесорубом. Но в начале XX века США стали мировым лидером по добыче угля и нефти.  Есть исключение из правил. Законы природы не запрещали достичь высокого благосостояния населения и развития промышленности на основе ВИЭ. Примером тому является Швеция. До конца XIX столетия шведы плавили руды на древесном угле, дровами топили паровые машины, а затем очень быстро построили ГЭС и стали в электропечах плавить высококачественную сталь (инструментальную, подшипниковую). Примерно то же самое произошло в Норвегии, где ВИЭ в энергобалансе доминировали вплоть до Норвежского нефтяного бума. Норвежцы, первыми развернули масштабное электрохимическое производство, окисляя азот воздуха в электрической дуге (норвежская селитра, Ca(NO3)2). Царская Россия, имея немалые ресурсы и даже живой скандинавский пример перед глазами, своих шансов не использовала. Интересным было лишь то, что уральская металлургическая промышленность с её ВИЭ существовала, медленно развиваясь, до I мировой войны, и дала некоторый рост в её начале, но в 1916 году производство чугуна и стали снизилось, хотя фронт остро нуждался в металле. Физический смысл явления прост: важным звеном в цепи энергопотребления были люди и лошади, а их мобилизовали на фронт, некому стало заготавливать и возить лес.

            В новых экономических условиях в 20-ые годы XX века ситуация с ВИЭ не изменилась. Так в 1926 году 10 800 000 пудов чугуна (180 тыс.т) выплавляли с помощью 150 тыс. лесозаготовителей, из них 20 тыс. были возчиками. После серии промышленных экспериментов, показавших технологическое превосходство кокса над древесным углем, было принято окончательное решение о переводе последней промышленной базы ВИЭ в России на уголь и кокс. Гигантские ресурсы были брошены на создание новой металлургической базы на Востоке: «… мы в сотню солнц, мартенами воспламеним Сибирь». Результат превзошёл все ожидания. В 1945 году Магнитка победила Рур, 1950 годы Донбасс – магнитогорская сталь оказалась самой дешёвой в СССР. прочем, там где было выгодно использование ВИЭ успешно продолжалось. Мелкие домны всю войну проработали на древесном угле. На электростанциях Урала, Западной Сибири, на востоке Европейской части России широко использовался торф. Генераторный торфяной газ был главным топливом в термических цехах Уралмашзавода – весьма солидного предприятия. Торф можно считать наполовину ВИЭ, так его накопление идёт в настоящее время.         Благодаря широкому развитию гидроэнергетики ВИЭ присутствовали в промышленной энергетике и после войны. Электрохимические производства карбида кальция, карбида кремния, алюминия, магния, титана, фосфора, электростали  базировались,  как правило, поблизости от ГЭС. Роль дров и торфа в промышленной энергетике упала почти до нуля, торфяные электростанции были переведены на газ и уголь. Дизель-генераторы вытеснили потихоньку малые электростанции. Такие же тенденции господствовали и в мировой  энергетике до 70-ых  годов прошло века, когда скачком выросли цены на нефть. Когда «к нефтяному шоку» добавилась борьба с эмиссией парниковых газов, ВИЭ, наряду с ядерной энергией вышли на первый план. Российская экономика, которая так долго цеплялась за ВИЭ, оказалась абсолютно не готова к их второму пришествию... Есть и другая сторона: Наша промышленность не обеспечивает производство ВИЭ оборудованием, хотя рынок перспективный. Для развития промышленности и экономики в целом, важен не столько тип энергоснабжения, сколько технологический потенциал самой промышленности. Массированный вывоз железа, меди, платины, полученных с помощью ВИЭ не способствовал прогрессу страны в прошлом. Также и массированный вывоз дешёвой энергии той же Саяно-Шушенской ГЭС в виде алюминия не сопровождается успехами некогда могучей аэрокосмической отрасли в наши дни. Громадный потенциал ветровой, приливной геоэнергетики почти не используется, хотя мировой опыт показал возможность высокорентабельного производства электричества из этих источников с использованием современных

технологий.   Есть над чем задуматься правительству и энергобизнесу..

 

к.т.н. Журавлёв Анатолий,

Директор НПФ «ЛЕНА», Екатеринбург,

---