Энергетика: настоящее и будущее - Экономика электрификации транспорта

Для нашей страны с ее огромными расстояниями и большим объемом перевозок грузов экономически выгодна именно электровозная тяга.
Поэтому в отличие от США и многих других капиталистических стран в Советском Союзе взят курс на электрификацию железнодорожного и городского (троллейбусного) транспорта. Общим экономическим фундаментом электрификации транспорта служит то, что электроэнергия для этих целей может быть получена на тепловых электростанциях, сжигающих низкосортное твердое топливо, или на гидроэлектростанциях и, наконец, на атомных электростанциях. Использование этих энергетических ресурсов дает возможность получать дешевую электроэнергию, что и обеспечивает высокую экономичность электрического транспорта.
Паровая тяга (паровозы), которая использовалась в недалеком прошлом на железных дорогах нашей страны (и частично еще используется на железных дорогах многих стран и сейчас), требует высококачественного угля или жидкого топлива.
Кроме этого, недостаток паровой тяги заключается также и в крайне низком КПД паровозов, не превышающем 6—8%, тогда как КПД тепловых электростанций составляет 36—42%, т. е. в 5—6 раз больше. Электровоз как средство тяги на железных дорогах по экономичности, скорости и силе тяги превосходит все другие виды локомотивов.
Даже тепловозная тяга на дизелях, являющаяся, безусловно, прогрессивной, не может по экономичности и другим техническим показателям конкурировать с электровозами.
Например, если тепловоз при замене паровоза обеспечивает повышение производительности труда в 2,5 раза, то электровоз увеличивает ее более чем в 3 раза. А себестоимость перевозок на электрической тяге снижается по сравнению с тепловозной на 10—15%.
В настоящее время одной из важнейших проблем почти во всех странах мира является недостаток топлива, особенно жидкого. Поэтому в СССР экономии топлива на транспорте уделяется большое внимание.

За период, прошедший от скромного начала электрификации железных дорог до наших дней, когда электрификация приняла широкий размах, за ее счет народному хозяйству были сэкономлены многие и многие сотни миллионов тонн топлива. Если бы в наши дни на железных магистралях страны сохранились паровозы, то в их топках сжигалась бы примерно одна треть от всех топливных ресурсов страны.
Немаловажное значение электрификации в железнодорожном транспорте состоит в том, что электровозы в отличие от любого другого локомотива не требуют ни воды, ни заправочных баз, что значительно облегчает всю вспомогательную службу транспорта. Еще одна особенность электровоза состоит в том, что он имеет возможность превращать инерционную энергию поезда в электрическую энергию (при движении поезда под уклон) и отдавать ее в электросеть, т. е. не потреблять, а генерировать электроэнергию. Рекуперация энергии в электрической тяге позволяет сократить общий расход электроэнергии на перевозку грузов примерно на 15%.
По уровню электрификации железных дорог Советский Союз опередил все страны мира. В данное время электрифицированные железные дороги составляют около 30% от общей протяженности дорог, при этом на электрической тяге выполняется более 50% всего объема грузооборота. В практическом плане это означает, что провозная способность железной дороги при ее электрификации почти удваивается. Удельный вес грузов, перевозимых электрифицированными пригородными дорогами, еще выше и составляет почти 80%.
Железные дороги классифицируются по грузонапряженности, т. е. общему объему перевозимых грузов. По установленной классификации наиболее грузонапряженными оказались 5,5 тыс. км электрифицированных дорог, их грузонапряженность превышала 75 млн. т (нетто), на 14 тыс. км грузонапряженность составила 50 млн. т. (нетто). Указанные электрифицированные дороги относятся к супермагистралям не только в масштабе нашей страны, но и во всем мире. Железные дороги Советского Союза по объему перевозимых грузов занимают первое место в мире, за один 1975 г. ими выполнен грузооборот, превысивший 5 триллионов тонно-километров.
В общем объеме перевозок, грузонапряженности железных дорог существенную, если не решающую роль играет электрификация.
Электрификация железнодорожного транспорта в СССР бурно развивалась при Советской власти. Она являлась составной частью плана ГОЭЛРО.
В. И. Ленин придавал исключительное значение переводу железных дорог на электрическую тягу. В те далекие и трудные годы, на заре использования электрической энергии, многие не понимали значения электрификации железных дорог. Характерно, что писатель- фантаст Г. Уэллс после беседы с В. И. Лениным с иронией писал: «Он видит, как вместо разрушенных железных дорог появляются новые, электрифицированные...», а дальше замечает: «В какое бы волшебное зеркало я ни глядел, я не могу увидеть эту Россию будущего». Да, многие этого не видели, но по инициативе В. И. Ленина и в результате внимания и помощи Коммунистической партии и правительства уже в 1926 г. была осуществлена электрификация первой железнодорожной линии Баку—Сабунчи—Сурханы. На этом опыте учились многие, он послужил основой для широкой программы дальнейшей электрификации железных дорог. Прошло только три года, и под Москвой был электрифицирован участок дороги от Москвы до Мытищ.
За последние 35 лет развитие электрификации шло ускоренными темпами. Возрастающие количественные и качественные технико-экономические показатели электрификации транспорта видны из следующих данных табл. 6*.
Обращает на себя внимание то, что при скромном удельном весе электрифицированных дорог (28,1%) с их помощью перевозится более половины всех грузов.
При этом расход топлива на провоз единицы груза сократился по сравнению с паровой тягой в 5—6 раз.

* Данные журнала «Железнодорожный транспорт», 1976, №6. 

Таблица 6

В наши дни, когда во всем мире остро стоит проблема экономии топливно-энергетических ресурсов, электрификация транспорта служит примером дальновидной политики Коммунистической партии в осуществлении грандиозной программы технического прогресса и повышения экономики транспорта в широком масштабе.
Электрификация железных дорог — это не только решение чисто транспортных проблем; электрическая энергия обеспечила решение многих важных социально-экономических задач. Радикально изменился труд локомотивных бригад, исчезли такие тяжелые профессии, как кочегар. Над стальными магистралями нет дыма и не отравляется окружающая среда.
Непрерывное увеличение среднего веса грузового поезда является результатом совершенствования всей системы электрической тяги от напряжения электросети до электровозов.
Советское электровозостроение развивалось и совершенствовалось по мере развития электрифицирования железных дорог.
В ногу с электрификацией развивались и совершенствовались техника и технология электровозостроения.
За девятую пятилетку электромашиностроители произвели почти 1800 великолепных электровозов.
Нелишне отметить, что в довоенном 1940 г. их было выпущено только девять. Наша страна занимает первое место в мире по общему производства электровозов. В память великого Ленина лучшие электровозы советского производства носят его имя. Электровозы серии ВЛ — успешно работают на самых сложных и напряженных стальных магистралях.

Электровозостроители в связи с широким внедрением переменного тока разработали и освоили производство мощных восьмиосных магистральных электровозов (переменного тока) серии ВЛ-80Р. Этот локомотив имеет бесконтактное плавное регулирование напряжения, снабжен устройством для рекуперации энергии. Использование новых типов электровозов с рекуперацией обеспечит сокращение расходов электроэнергии за этот счет в 1980 г. в размере примерно 1,5 млрд. кВт-ч. Будущая Байкало-Амурская магистраль требует еще больших локомотивов, и для удовлетворения потребности БАМа машиностроители создают новую модель грузового электровоза — ВЛ-84, мощность которого превысит 10 тыс. л. с.
Технический прогресс в электрификации дорог осуществляется не только в совершенствовании тяговых средств, но и в системе электроснабжения.
На первом этапе электрификация дорог осуществлялась на постоянном токе сравнительно низкого напряжения (3 кв.). Такой уровень напряжения не обеспечивал нужной экономичности и требовал более частого расположения тяговых подстанций.
Советские специалисты пошли по пути дальнейшего увеличения напряжения, и сейчас на дорогах используется постоянный ток напряжением 6 кВ.
Однако и это напряжение и постоянный ток не отвечали всем требованиям расширяющейся электрификации транспорта. Росла протяженность дорог, увеличивалась длина контактных сетей, непомерно возрастало количество понизительных подстанций.
На смену постоянному току пришел переменный ток напряжением 25 кВ. Переход с постоянного на переменный ток высокого напряжения резко изменил экономику электрификации: расход меди на контактную сеть сократился в 2—2,5 раза, в 2 раза уменьшилось количество понизительных подстанций (на равных участках), что, в свою очередь, обеспечило снижение капитальных затрат и эксплуатационных расходов.
Немаловажное значение имеет и снижение примерно в 3 раза потерь электроэнергии в электросетях. Электрическая тяга на переменном токе продолжает возрастать, и сейчас общая ее длина превышает 15 тыс. км.
Переход электрификации на переменный ток требовал коренного изменения конструкции и электрооборудования электровозов.
Дело в том, что тяговые двигатели на электровозе были и остались на постоянном токе, при котором обеспечивается полная регулировка оборотов. В результате на электровозах потребовалось устанавливать преобразователи переменного тока в постоянный. С появлением кремниевых полупроводниковых преобразователей, надежных в эксплуатации, эта сложная проблема была успешно решена.
Электрификация железнодорожных магистралей обернулась великим благом для всех прилегающих к ней городов и особенно поселков, колхозов и совхозов. От тяговых подстанций ко всем населенным пунктам протянулись линии электропередачи, живительная электрическая энергия от энергосистем, в одном случае заменила дорогостоящую энергию от маломощных установок, а в другом случае, электрифицировала колхозное и совхозное производство. Социалистическая система обеспечивает комплексное решение проблемы электрификации.
Экономические преимущества электрической энергии оказали влияние на электрификацию городского транспорта. Трамвай давно вошел в быт больших и малых городов.
Значительно позже стал развиваться новый вид электрифицированного городского транспорта — троллейбус.
Большое развитие в нашей стране за послевоенные годы получил наиболее прогрессивный вид подземного электротранспорта — метрополитен.
Отличительной чертой всех этих видов транспорта является чистота окружающей среды, известная гибкость. Троллейбус к тому же бесшумен.
В послевоенные годы особенно бурно происходит сооружение метро в крупнейших городах — столицах республик — Киеве, Тбилиси, Баку. Введены подземные магистрали в крупнейшем городе страны Ленинграде, сооружены метро в Харькове и в Ташкенте.
В десятой пятилетке намечено расширение электрифицированного городского транспорта. Протяженность трамвайных линий возрастет к 1980 г. на 1 тыс. км, троллейбусные линии возрастут на 2,5 тыс. км, а линии метро увеличатся еще на 63 км.

Быстро возрастает и потребление электрической энергии на городской транспорт, что видно из следующих данных (в млрд. кВт-ч) (табл. 7).

Таблица 7

(Источник: «Энергетика СССР». М., «Энергия», 1977).

Суммарное потребление электроэнергии всеми видами транспорта (включая и трубопроводный) также быстро возрастает — с 37,7 млрд. кВт ч в 1965 г. до 74,0 млрд. кВт-ч в 1975 г. По плану общий расход электроэнергии на указанные цели в 1980 г достигнет 100 млрд. кВт-ч.
Экономические преимущества электрической энергии на всех видах транспорта и социальные последствия, вызываемые ею, обеспечат дальнейшее расширение этого прогрессивного вида транспорта.
В этой главе рассмотрен вопрос о потреблении электрической энергии в различных отраслях народного хозяйства, на разных по характеру предприятиях.
При этом легко заметить, что промышленные предприятия, транспортные магистрали, колхозы и совхозы расположены по всей огромной территории нашей страны.
И во все уголки нашей Родины подается электрическая энергия по линиям электропередач, как живительная кровь в живом организме.
В следующей главе рассматривается значение энергетических систем, являющихся основой электрификации.