Электричество и земледелие

Электричество и земледелие
Электричество, а точнее – электроэнергия, в земледелии не применяется. Использование аккумуляторов
для запуска двигателей и питания лампочек фар тракторов, комбайнов и автомобилей – не в счёт. Речь
идёт о том, что в технологических процессах земледелия электроэнергия не используется совсем. И это
при том, что она давно, надёжно и эффективно используется повсеместно. Перечислять не буду – всё
это вокруг нас. Уже самолёты электрифицируют и они пролетают тысячи километров, используя
полупроводниковые преобразователи солнечной энергии в электрическую. И только в земледелии, в
отрасли, наиболее нужной для людей, в отрасли, которой мы обязаны самой жизнью, электричества нет.
А ведь почти сто лет тому назад студенты на своих вечеринках пели, всматриваясь в своё будущее:
«Нам электричество пахать и сеять будет, / Нам электричество ночную мглу разбудит, / Нам
электричество заменит тяжкий труд, / Нажал на кнопку – чик-чирик! – и всё уж тут как тут!» За сто лет
в земледелии не появились эти кнопки. Не их нажимают сегодня трактористы, комбайнёры и шофера, а
орудуют рычагами, педалями да штурвалами. Напрашивается простой и естественный вопрос: почему
до сих пор не электрифицировано земледелие? Может это не выгодно? Попробуем разобраться.
В 2013 году в России произведено 91,3 млн. тонн зерна (данные Минсельхоза РФ). Для производства
каждой тонны этого зерна потрачено в среднем по 38 кг моторного топлива. Для производства всего
зерна израсходовано 3 469 400 тонн моторного топлива (можете пересчитать сами), стоимостью 104 082
миллионов рублей (30 000 руб./т). Всё это моторное топливо сожжено в двигателях тракторов,
комбайнов и автомобилей. КПД (коэффициент полезного действия) этих двигателей равен примерно
30%. Это значит, что химическая энергия моторного топлива, преобразованная в двигателях тракторов,
комбайнов и автомобилей, превратилась в механическую энергию (30%) и тепловую (70%). Полезной
энергией (в рассматриваемом случае) является механическая энергия, с помощью которой
осуществлены все полевые работы: предпосевная обработка почвы, внесение удобрений, сев, уборка
урожая и транспортировка его к местам хранения. Тепловая энергия (в рассматриваемом случае)
является бесполезной и рассеивается в пространстве, вместе с выхлопными газами, дышать которыми
Минздрав настоятельно не рекомендует.
На основании цифр, приведённых выше, используя известные в физике соотношения, получим
интересную информацию. Полезной механической энергии для производства всего зерна в России в
2013 году затрачено 47 878 миллионов мегаджоулей или, что более понятно для обычного читателя, –
13 299 миллионов киловатт-часов. А бесполезной энергии в виде рассеянного над зерновыми полями
тепловой энергии (тепла) затрачено (выброшено «на ветер») – 111 715 миллионов мегаджоулей (31 032
миллионов киловатт-часов). Зимой этой тепловой энергии хватило бы для обогревания 10 миллионов
квартир в течение четырёх с половиной месяцев. Следует заметить, что за полезную механическую
энергию было заплачено 31,2 миллиарда рублей, а за бесполезную тепловую – 72,8 миллиарда рублей.
Как сказал бы современный студент – «не слабо».
Если бы всё зерно, собранное в России в 2013 году, было бы произведено с помощью электроэнергии,
например, с помощью замены дизельных и бензиновых двигателей электродвигателями, то картина
была бы несколько иной. Механической энергии было бы получено и затрачено столько же (13 299
миллионов киловатт-часов), а вот тепловой энергии, рассеянной над зерновыми полями, было бы
значительно меньше, а именно – 700 миллионов киловатт-часов. Это обусловлено тем, что КПД
электродвигателей составляют 95%, а не 30%, как у бензиновых и дизельных двигателей. Таким
образом, электрифицировав земледелие, только на производстве зерна в России в 2013 году можно было
бы сэкономить 30 332 миллиона киловатт-часов электроэнергии стоимостью 55,2 миллиарда рублей.
Этой сэкономленной энергии хватило бы для обогрева зимой 10 миллионов квартир в течение четырёх
месяцев. Напрашивается вопрос: так в чём же дело? Почему не сделать так и не снять с повестки дня
проблему электрификации земледелия? А ответ простой: до сих пор не придумано, как подводить
электроэнергию к тракторам, комбайнам и автомобилям с электродвигателями. Пробовали использовать
кабели, контактные линии электропередачи (как в троллейбусах), аккумуляторы, но все эксперименты
заканчивались несколькими опытными экземплярами и неутешительными выводами. Путь
электрификации земледелия с помощью электротракторов, электрокомбайнов и электроавтомобилей
оказался тупиковым. Что делать? Есть ли другие идеи? Другие идеи были и есть.
В 1919 году В. Л. Леви изобретает «Устройство электрической тяги для сельскохозяйственных машинорудий для обработки поля». В 1930 году М. А. Правоторов предлагает «Мостовой электростан для
земледельческих работ». В 1951 году Б. Свецкий изобретает «Машинный комплекс для обработки и
орошения больших плоских сельскохозяйственных площадей для выполнения уборочных работ». В
1977 году Ю. Н. Жуков изобретает «АМАК-систему». К сожалению, указанные изобретения остались
невостребованными и невнедрёнными в земледелие. Причины разные. И политические, и
экономические, и технические, и чисто человеческие. Изобретатели и первооткрыватели, как правило,
имеют непростые и неуживчивые характеры, что иногда и предопределяет судьбы их детищ –
изобретений. М. А. Правоторов, например, проявив большую активность в желании внедрить свой
«Мостовой стан» в жизнь, угодил на многие годы в места «не столь отдалённые».
Наиболее полно, комплексно и системно конструкторские проблемы электрификации земледелия
решены в проекте «АМАК-система» (см. Интернет, сайт amak-sistema.ru). В этой системе осуществлена
комплексная механизация, электрификация и автоматизация всех полевых работ в земледелии. В ней
нет тракторов, комбайнов и автомобилей и она не потребляет ни капли моторного топлива. Она
работает исключительно на электрической энергии, которая поступает по контактной линии
электропередачи от близлежащей электростанции. Почти вся поступающая в АМАК-систему
электроэнергия (95%) преобразуется в полезные виды энергии (механическую, электромагнитную и
тепловую), используемые для технологических процессов в земледелии. И только 5% поступившей в
АМАК-систему электроэнергии превращается в бесполезную тепловую энергию (тепло), рассеиваемую
в пространство над полями.
Внимательный и «подкованный» в энергетике читатель может привести контраргумент в защиту
существующей тракторной системы земледелия, использующей моторное топливо. Да, тракторы,
комбайны и автомобили, сжигая в своих двигателях моторное топливо, 70% этого топлива превращают
в бесполезное тепло, но и тепловые электростанции, электроэнергией которых будут пользоваться
АМАК-системы, примерно 70% сжигаемого угля тоже превращают в бесполезное тепло. Так что «хрен
редьки не слаще». И тракторная система земледелия, и АМАК-система («заводское» земледелие)
одинаково загрязняют окружающую среду бесполезным теплом и вредными газами продуктов сгорания
моторного топлива и угля. Только в тракторной системе это делается над зерновыми полями, а в
АМАК-системе – в районе расположения электростанции. Вся и разница. С предъявленным
контраргументом можно согласиться, но с одним уточнением: кроме «грязных» тепловых
электростанций, есть и другие электростанции: гидроэлектростанции, солнечные электростанции,
ветровые, атомные. Они могут быть чище тепловых электростанций, хотя и тут могут быть «тонкие
нюансы» (полупроводниковые преобразователи солнечной энергии в электрическую в чистом виде в
природе не встречаются, их тоже где-то производят, используя энергию так же загрязняющую
окружающую среду). Производство электроэнергии, вероятно, всегда будет сопровождаться тем или
иным загрязнением окружающей среды: в одном случае большем загрязнением, в другом – меньшим.
В начале статьи мы ставили вопрос: почему до сих пор не электрифицировано земледелие? Сейчас
можно ответить. Земледелие ни в России, ни в США, ни в Канаде, ни в какой-либо другой стране не
является приоритетным производством. Электрифицировать его будут, вероятно, в последнюю очередь.
Земледельцам всех стран можно только посочувствовать, глядя на рафинированно-ухоженных
менеджеров, операторов и пилотов, сидящих за пультами управлений и компьютерами в офисах банков,
автоматизированных заводов и в реактивных лайнерах.
«Нам электричество пахать и сеять будет, / Нам электричество ночную тьму разбудит…» как и прежде,
поют эту песню студенты сегодняшние и вчерашние на своих вечеринках и вечерах-встречах. Почти сто
лет поют, а в песне все слова в будущем времени: «будет», «разбудит»… А пора бы перейти к
настоящему времени и скорректировать слова этой песни: «Нам электричество сеет зерновые, / На
полях работают лазеры крутые, / Нынче в земледелии – электронный рай, / Нажал на кнопку: чик-чирик
– и собран урожай!» Шутка. Но неэлектрифицированное земледелие (в наше-то время!) – уже не шутка.
Ю. Жуков