Вот в таких-то условиях и демонстрирует свои великолепные качества гидроаккумулирующая станция. Ночью, в провале графика, ее генераторы действуют в режиме двигателя, потребляют энергию тепловых электростанций (теперь уже и полупиковые станции переходят в базисную часть!), а турбины становятся насосами. Они гонят воду в бассейн, расположенный в нескольких десятках или даже сотнях метров над машинным залом ГАЭС. А когда наступает пик потребления, вода стекает в нижний бассейн, по пути вращая турбины и вырабатывая электроэнергию. Пиковая энергия обычно стоит вчетверо дороже провальной, а если пиковую вырабатывает ГАЭС, цены сравниваются, не отличаясь от стоимости провальной. В итоге экономические показатели энергосистемы в целом существенно улучшаются. Ведь аккумулирующая станция возвращает семьдесят процентов энергии, затраченной на подъем воды. Это самый лучший способ хранения такого скоропортящегося продукта, как электричество, — тем более когда речь идет о тысячах мегаватт.
До сих пор ГАЭС сооружались в горных, на худой конец сильно холмистых районах: нужно куда-то поместить верхний бассейн. Сейчас детально разрабатываются проекты «наоборот» — подземных, опущенных на добрую тысячу метров водоприемных камер и спрятанных там же машинных залов, трансформаторных подстанций и другого хозяйства. Дорого? Ничего подобного. Столько же, сколько создание верхнего бассейна на такой же высоте, — этот бассейн не просто лужа воды… Конечно, масштабы строительства внушительны, но они не выходят за пределы возможностей современной техники. Еще одно достоинство подземных ГАЭС — они могут быть стандартными, сооружаться по типовым проектам, что совершенно недоступно на поверхности, где все, от строителя до конструкторов турбин и генераторов, подлаживаются под условия, диктуемые рельефом местности, и каждая электростанция получается уникальной. Считается, что, если на одной площадке разместить атомную, тепловую и гидроаккумулирующую станции (или только атомную и аккумулирующую), удастся заметно снизить капитальные затраты, в некоторых случаях сэкономить каждый пятый рубль.
В нашей стране, гидроресурсы которой колоссальны, среди специалистов долго бытовало мнение, что Единой энергетической системе нет нужды в гидроаккумулирующих станциях: пики потребления, мол, покроют обычные ГЭС и пиковые тепловые станции. Такие люди словно забывали, что нужно куда-то девать энергию ночных провалов, что практика многих стран уже ясно показала: на каждый мегаватт установленной мощности энергосистемы требуется иметь две десятых мегаватта мощности ГАЭС — и тогда себестоимость электроэнергии станет минимальной. Сейчас положение изменилось, строится мощная ГАЭС под Ленинградом, другая подобная станция — под Москвой, гидротехники разрабатывают проекты новых и новых…
Но все эти наши с вами оптимистические знания приводят к выводу, что и гидроэнергия неспособна играть роль опоры энергетики будущего. А значит, на нее (как и энергию приливов, которая даже потенциально вдвое меньше той, которую тратит сейчас население Земли) можно возложить лишь узковспомогательную роль. Где же все-таки выход? Может быть, спасение в Солнце?
Увы, хотя оно посылает планете в пять тысяч раз больше энергии, чем сейчас нужно людям для удовлетворения всех их нужд, даже Солнце не в состоянии помочь. Солнечные установки — водонагреватели, печи, электростанции — способны лишь…
— Нет уж, остановитесь! — слышу я возмущенные голоса. — Почему это солнечная энергетика ни на что не способна?! А проекты гелиоэлектростанций, детально разработанные, продуманные, поражающие масштабностью? А гелиосушилки, гелиобани, гелиокухни, гелиоотопительные системы? Зря, что ли, работают научно-исследовательские институты и безвестные пока еще изобретатели? Нет, с Солнцем так просто нельзя, от него не отмахнетесь!..
А я и не хочу отмахиваться, дорогие товарищи. Мне просто хочется трезво смотреть на мир, без романтических очков, с позиции той тревожной реальности, которую обозначил, с одной стороны, неудержимый научно-технический прогресс, а с другой — конечность, исчерпаемость (и очень близкая в историческом масштабе!) предоставленных нам природою запасов ископаемых топлив. К энергетической проблеме, как ко всем проблемам экономики, нельзя относиться с эстетических позиций (ах, вот остроумное техническое решение!) или волюнтаристских (по-моему, так будет хорошо!). Энергетика, а вслед за ней и экономика, процветают в одном только случае: когда доходы больше расходов. Иными словами, калорию тепла мы должны получать дешевле, чем за калорию. И намного дешевле, ибо только таким образом удастся получить «положительный энергетический выход», как говорят специалисты.
Поясню эти не очень понятные слова примером из той же гелиоэнергетики. Чтобы заставить солнечный свет работать, необходимо создать некий преобразователь. Скажем, взять зеркало и направить лучи на паровой котел, чтобы пар вращал турбину, а генератор вырабатывал электроэнергию. Но это значит, что уже где-то когда-то было сожжено ископаемое топливо, чтобы выплавить металл и прокатать листы и трубы, дать медь для обмоток генератора — словом, произвести множество вещей, необходимых, чтобы гелиоустановка стала реальностью. На все это затрачено было примерно в семь раз больше калорий, чем гелиостанция способна дать за год работы. То есть рентабельной она станет не ранее чем через семь лет. Сожженное топливо и человеческий труд (который ведь тоже есть не что иное, как энергия чрезвычайно высокого качества) кредитуют солнечную энергетическую установку. Будет ли возвращен кредит? Станция требует профилактических осмотров, замены запасных частей. Уже не говорю о том, что сложность ее по мере роста мощности увеличивается в степенной зависимости, то есть время расплаты с долгами растягивается и растягивается. Короче, может так случиться, что гелиостанция будет ходить в неисправных должниках.
А причина в том, что плотность потока солнечной энергии слишком невелика (и это, кстати, очень хорошо, потому что иначе жизнь на планете возникнуть не смогла бы, и проблемы энергетики некому было бы обсуждать), чтобы она, эта энергия, могла бы «сама себя содержать». Плотности потока достаточно, чтобы зеленело дерево, летали птицы, жил первобытный человек, — он не случайно был солнцепоклонником. Но, шагнув на первую ступеньку цивилизации, он понял, что без огня не проживешь (вернее, огонь — куда более концентрированная энергия, нежели солнечная, — поставил человека на эту ступеньку). Проблема плотности энергии — тот водораздел, по одну сторону которого находятся физики, а по другую — инженеры и экономисты. Для физика любая энергия равноценна, равноправна: солнечное тепло, ствол сосны, кусок угля и полный бензина бак он приравнивает друг другу, содержащуюся в них энергию измеряет одними и теми же калориями. С другой стороны, в баке все-таки не дрова, а бензин: энергия жидкого топлива значительно концентрированнее и удобнее для пользования. Эти энергии для инженера и экономиста различны по своему качеству (эту новую характеристику энергии ввели американские ученые Говард и Элизабет Одум). Судите сами: восемь тысяч калорий солнечного света упадут за день на зеленую крону и превратятся в древесину, содержащую всего восемь калорий, но эти новые калории совсем иные. Древесину можно сохранить, солнечные лучи — использовать только в тот момент, когда они есть. Деревом, сожженным в печи, можно обогреть дом, — для солнечных лучей это доступно только посредством специальных устройств, гораздо более сложных, нежели печь. Человека можно также рассматривать как концентрированную солнечную энергию чрезвычайно высокого качества. Но, в отличие от других живых существ, он пошел дальше, создал «вторую природу» — творение рук и мозга всего человечества, всех предшествующих нам поколений. Но смог он это сделать только потому, что находил источники энергии все более и более концентрированной, создавал машины для ее использования: дрова, уголь, нефть — вот ступени цивилизации. И еще потому, что придумал письменность и стал передавать потомкам свой опыт во все больших и больших масштабах. История прогресса — история концентрации энергии…
Но вернемся к гелиотехнике. Коэффициент полезного действия солнечных преобразователей невелик, от пяти до двадцати процентов. Поэтому капитальные затраты на их сооружение оказываются в четыре — шесть раз больше, чем на геотермические электростанции, в двадцать — сто раз, чем на добычу такого же количества энергии из скважин Северного моря, где условия чуть ли не самые сложные среди всех морских нефтепромыслов. Это на Земле. А ведь существуют безумно смелые проекты орбитальных гелиоэлектростанций, пересылающих энергию на Землю по радиоканалу. Поскольку бумага терпит любые выкладки, предлагается собрать на орбите энергоустановку мощностью восемь тысяч мегаватт (в земных условиях нет еще ни одной электростанции такой мощности) и шесть тысяч направить к приемной антенне — семикилометрового диаметра сооружению в одной из многочисленных земных пустынь. В космосе же — сорок пять квадратных километров солнечных элементов, двенадцать тысяч тонн металлоконструкций, восемьсот тысяч радиопередатчиков, антенна в километр диаметром, — все грандиозно, все на грани реальности и фантазии. Технически (если отвлечься от расходов) можно смонтировать в космосе такую сверхсложную установку. Ее сторонники считают, что лет через двадцать пять она станет приобретать черты реальности. Что ж, не будем уподобляться тем авторитетам, которые категорически утверждали, что создать летательный аппарат тяжелее воздуха невозможно. Поживем — увидим.
Пока же вся штука заключается в том, что за эти двадцать пять лет (да и не двадцать пять — гораздо больше, потому что одна такая станция погоды не сделает, а многих придется подождать) нам требуется найти выход из энергетических трудностей нынешних. Надо научиться всюду, где это только возможно, использовать уголь вместо нефти (это в первую очередь) и вместо газа (это вторая задача). Потому что, даже по самым неблагоприятным подсчетам, угля хватит человечеству на сто пятьдесят лет, а оптимисты уверяют, что на два с половиной века.