Глава II. Расчет потребности в электроэнергии

Глава II. Расчет потребности в электроэнергии

Переходя к вопросу об установленной мощности, каковая потребуется для выполнения поставленной выше производственной программы, необходимо предварительно выяснить, с одной стороны, в какой степени отдельные отрасли промышленности могут явиться потребителями электрической энергии, вырабатываемой крупными районными станциями, а с другой — какое влияние может оказать электрификация на создание новых предприятий в области народного хозяйства.

Применение электрической энергии теоретически является наиболее выгодным, если таковая используется беспрерывно в размере полной требуемой мощности в течение года. В этом случае та часть расходов по производству и передаче энергии, которая не зависит от количества отпускаемой энергии, распределяется на наибольшее количество производимых единиц — киловатт-часов и является минимальной. Фактически такие случаи чрезвычайно редки. При системе отдельных местных станций установленная мощность не требуется полностью в течение всего года и используется в зависимости от условий работы предприятия и от продолжительности таковой в течение года.

В наиболее выгодных условиях применения электрической энергии окажутся предприятия, которые более всего приближаются к теоретически самым выгодным условиям, т. е. работа коих ведется беспрерывно. К таким предприятиям следует отнести добычу угля, металлургические заводы, мельницы, некоторые химические производства, текстильные предприятия и т. п.

Угледобывающая промышленность является одной из тех, для которой применение электрической энергии будет наиболее выгодной. Добыча угля производится обыкновенно на обширной территории и требует механической силы для самых разнообразных целей. Добыча угля производится на больших глубинах, и распространение угольных залежей самое разнообразное. Это вызывает необходимость устройства нескольких шахт, причем каждая из них должна быть оборудована механизмами для подъема угля и пород, вынимаемых при прокладке квершлагов и других подобных операциях. Приток подземных вод требует постоянной откачки, часто из больших глубин. Условия работы в шахтах требуют обмена воздуха, т. е. вентиляции. Подвоз угля и вынимаемой породы к стволу шахт требует механических приспособлений в случае их значительной длины или же большого количества рабочих.

Вынутый на поверхность уголь нуждается в сортировке, погрузке в вагоны и подвозке к магистралям железных дорог.

В этих условиях применение паровых двигателей является крайне неэкономным. Распределение механизмов на большом пространстве требует или создания при каждой группе отдельных котельных, или же длинных паропроводов. Установка же некоторых из механизмов под землей обусловливает само собой применение длинных паропроводов, что влечет за собой большую потерю на конденсацию и неплотность.

По мере выработки угля является необходимость закладки новых шахт, чему предшествует устройство буровых скважин и шурфов. Все эти работы опять-таки требуют механической силы.

Электрическая энергия дает в этом случае наиболее рациональное решение задачи распределения. Вырабатываемая в центральных станциях с наиболее рационально устроенными котельными энергия распределяется по гибким проводам, позволяющим установку механизмов на большем расстоянии от источника энергии. Энергия не тратится, если механизм не работает, что происходит в паропроводах. Присоединение новых механизмов требует лишь прокладки новых проводов.

Нерациональность парового хозяйства на рудниках показывает большое потребление угля для собственных нужд предприятий. Количество это достигает 9‑10% всего добываемого угля, несмотря на то что за последнее время промышленники уже довольно широко применяют электрическую энергию. Однако подсчеты показывают, что дальнейшая концентрация производства электрической энергии и электрификация рудничных механизмов дают возможность в значительной мере сэкономить нерационально затрачиваемый уголь, столь необходимый для общегосударственных нужд.

Определить точно то количество энергии, которое потребуется для полной электрификации угольной промышленности, довольно затруднительно. Разнообразие условий, в которых находятся рудники, различие в сортах добываемых углей, разная глубина шахт и условий залегания пластов, различие способов их обработки (сортировка, промывка и т. п.) не дают возможности установить точную норму потребной мощности. Но из имеющихся данных можно все-таки вывести некоторые средние для определения потребной мощности в зависимости от количества добываемого угля. При более или менее полной электрификации рудничных механизмов и широком применении электрического освещения эту мощность можно установить примерно в 100 кВт на 1 млн. добычи угля в год. Эта цифра будет несколько ниже для тех районов, где добываются преимущественно курные и коксовые угли, ввиду затруднений, вызываемых присутствием в рудниках газов, не позволяющих с достаточной безопасностью применение приборов, могущих давать искры. Она будет больше в районах, где таких газов нет и где твердость углей может с успехом вызвать применение электрических бурильных и долбежных машин. Имея, однако, в виду возможность применения пневматического метода передачи энергии к врубовым машинам, можно принять, что средняя потребность энергии будет одинакова для всех сортов угля. При намеченной программе на ближайшее десятилетие, т. е. при доведении добычи антрацита до 1 млрд. пуд., коксовых углей — 900 млн. пуд. и других сортов до 1,1 млрд. пуд., а всего 3 млрд. пуд., общая потребность мощности выразится около 300 тыс. кВт при общем годовом потреблении около 1 млрд. кВтч.

Широкая электрификация угольных предприятий повлечет за собой не только экономию в потреблении угля для собственных нужд рудников, но и значительную экономию в рабочей силе. Если, по данным 1914 г., число занятых рудничных рабочих составляло около 190 тыс. человек при добыче около 1 638 тыс. пуд., т. е. на одного рабочего пришлось около 9 тыс. пуд., то при дальнейшей электрификации эта производительность должна -значительно увеличиться. В Германии в 1913 г. средняя производительность одного рабочего достигала 17 700 пуд., в Америке в 1915 г. почти половина добытого угля приходилась на долю подбойных машин, причем их производительность выражалась в среднем в 900 тыс. пуд. на машину.

Эти цифры показывают, какую громадную роль может сыграть электрификация. Для выработки 3 млрд. пуд. было бы достаточно вместо 300 тыс. рабочих (необходимых при производительности 10 тыс. пуд. на человека) около 170 тыс. при производительности германских рабочих. Применение же подбойных машин по аналогии с Америкой сократило бы эту цифру не менее чем вдвое, если не больше.

Едва ли следует особо мотивировать выгодность применения электрической энергии на металлургических заводах. Оперируя с большими тяжестями, механическая обработка металла требует большой механической мощности. Разбросанность механизмов, хотя и в меньшей степени, чем на рудниках, также делает электрическую энергию более выгодной перед паровой.

Металлургические заводы могут быть по существу подразделены на три категории: а) чисто доменное производство, б) комбинированное доменное и передельное, в) чисто передельное.

В то время как чисто доменные заводы являются сравнительно слабыми потребителями энергии (обслуживание колошниковых подъемников и воздуходувок), комбинированные заводы уже требуют довольно большого количества энергии на производимую единицу продукта. По произведенным подсчетам на 1 т изделий требуется:

Исходя из этих данных, можно примерно определить среднюю мощность, требуемую металлургическими заводами, а именно:

На 1 тыс. т. или 60 тыс. пуд. продукта (в кВт)

 Доменный цех ............. 17,8
 Сталелитейный цех ........  9,2
 Прокатный цех ............ 31,5
 Механический цех .........163,0
 Мостовой цех .............  3,3
 Прочие нужды ............. 76,6

Сделанные для существующих южных заводов подсчеты необходимой мощности и количества энергии по производительности заводов в 1914 г. показали, что при полной электрификации все заводы потребовали бы около 700 млн. кВтч при мощности в 166 тыс. кВт (не считая воздуходувок). В действительности электрическими станциями заводов выработано около 264 млн. кВтч при установленной мощности генераторов в 93 тыс. кВт и при выплавке 2 899 тыс. т чугуна.

При поставленном в производственную программу увеличении выплавки чугуна до 300 млн. пуд., или 5 млн. т, общая мощность, потребная для такого производства при полной электрификации заводов, составит, не считая воздуходувок, около 286 тыс. кВт при годовой выработке около 1 200 млн. кВтч и 356 тыс. кВтч 1 680 млн. кВтч, считая и потребную для воздуходувок энергию.

Для сравнения этих данных с имеющимися иностранными можно указать, что в Америке в 1909 г. выработка 25,3 млн. т чугуна происходила при установленной мощности в 1 153 тыс. л. с. и 43 тыс. рабочих. На сталелитейных и прокатных заводах выработано 19,5 млн. т при 2 100 тыс. л. с. и 260 тыс. рабочих. Производство проволоки и листового железа достигло 3,7 млн. m при 152 тыс. л. с. и 40 тыс. рабочих. Таким образом, общая мощность составляла в Америке на 1 млн. m чугуна около 135 тыс. л. с., или около 100 тыс. кВт. Рационально построенные и электрифицированные заводы могут понизить эту мощность до 70‑75 тыс. кВт на 1 млн. m чугуна и передел такового.

Что касается рабочей силы, то американские данные показывают, что при выплавке чугуна и переработке продуктов было занято всего 343 тыс. человек, что составляет на 1 млн. т чугуна около 13 500 человек. По этой норме для выработки 5 млн. т чугуна (300 млн. пуд.) потребовалось бы около 67 500 человек, тогда как при выплавке чугуна в количестве 185 млн. пуд. в 1914 г. и переработке продуктов на юге было занято около 90 тыс. человек.

Какова будет потребность в электрической энергии для нужд прочих отраслей промышленности, определяется соответствующими общими производственными планами и промышленными перспективами.

Как уже было выше указано, можно с известной вероятностью рассматривать следующую картину развития промышленности в Южном районе.

Мукомольная промышленность может дать прирост примерно на 50%, причем главный прирост будет относиться к местному потребителю. Экспорт продуктов мукомольной промышленности будет расти довольно медленно. При этом прирост мукомольной промышленности следует отнести преимущественно к району Приднепровья, начиная от Киева до Херсона, и портам Черного и Азовского морей.

Сельскохозяйственная промышленность начнет развиваться, по-видимому, только после осуществления ряда мелиоративных работ в Приднепровье. Ее прирост на первых порах можно оценить не выше 30%.

Винокуренная промышленность может в лучшем случае достигнуть предельного довоенного масштаба.

Маслобойная промышленность и прочие отрасли по обработке питательных веществ могут дать прирост около 50%.

Металлообрабатывающая промышленность при условии удвоения металлургической промышленности должна также удвоиться. Ее прирост можно отнести прежде всего к району металлургических заводов и к районам Луганска, Екатеринослава, Юзовки, Харькова и к крупным портам: Николаеву, Ростову, Одессе, Мариуполю, Таганрогу и Александровску.

Для химической промышленности можно ожидать утроения ее существующей величины в связи с несомненным развитием промышленности по разработке каменноугольной смолы в результате улавливания химических продуктов при коксовании угля. Этот прирост химической промышленности относится главным образом к районам существующих содовых заводов, к районам соляных промыслов, к районам добывания и переработки коксовых углей и к районам лиманов и Александровска.

Промышленность по заготовке строительных материалов должна также примерно утроиться в связи с развитием будущего производства. При общем росте этой промышленности во всем районе большая часть прироста всё-таки относится к Донецкому бассейну, к Екатеринославскому району и Приднепровью.

Прирост прочих отраслей промышленности по переработке минеральных веществ можно считать равным 100%

Для промышленности по переработке дерева можно также принять удвоение ее развития в связи с появлением в районе Днепра дешевых источников энергии.

Прирост промышленности по переработке животных продуктов можно считать около 30%

Прирост промышленности по обработке волокнистых веществ можно принять 50%

Увеличение полиграфической промышленности соответственно сельскохозяйственной рубрике, более или менее распространяющейся по всему району, можно считать тройным, а такое же увеличение бумажной промышленности можно предположить сосредоточенным главным образом в районе Александровска у источника дешевой электрической энергии.

При таких предположениях о будущем развитии южнорусской промышленности мы получаем размеры потребной мощности:

Этими цифрами, однако, не исчерпывается потребность энергии для нужд района.

Увеличение производительности различных отраслей промышленности вызывает необходимость значительного увеличения транспортных средств района, главным образом его горнопромышленной части. Как выше было указано, несмотря на то, что юг России в среднем обслужен значительно лучше других районов, провозоспособность наших железнодорожных путей была уже недостаточна в довоенные годы и была одной из причин, почему оборудование наших рудников и заводов не могло быть использовано полностью. Увеличение провозоспособности дорог может быть достигнуто или постройкой новых линий, или же улучшением эксплуатационных условий существующих, как то: введением более мощных паровозов, смягчением профиля дороги, улучшением водо-топливоснабжения и т. п. При тех затруднениях, кои испытывает страна в получении необходимого количества металла, разрешение вопроса об увеличении провозоспособности путем постройки новых линий встретило бы чрезвычайные затруднения. Приведение же в порядок ныне существующих дорог потребует все равно значительных затрат как на возобновление изношенного подвижного состава, так и на устройство всякого рода вспомогательных эксплуатационных приспособлений.

Особые условия трассы и профиля дорог Донецкого бассейна и их чрезвычайная загруженность ставят на очередь вопрос об использовании электрической тяги как средства увеличения провозоспособности существующих дорог, не прибегая к крупным работам по изменению профиля.

Затрата на приобретение необходимых электровозов будет почти полностью компенсирована стоимостью возобновления изношенного паровозного состава, оборудование же линии контактными проводами и устройство подстанций для обслуживания железных дорог при наличии районных станций и линий электропередач, назначенных для обслуживания промышленности, представляют собой расходы немного большие, чем стоимость работ по изменению нынешних эксплуатационных условий при паровой тяге. Произведенные подсчеты показывают, что при достижении дорогами известной густоты движения грузов электрическая тяга уже делается выгоднее паровой и выгода эта значительно увеличивается с увеличением густоты перевозок.

Стоя перед внеочередной задачей увеличить добычу угля и металла, государство не может остановиться перед необходимостью поставить себя в условия возможности использовать результаты этого увеличения, т. е. в первую голову создать возможность как перевозки сырья и необходимых вспомогательных материалов к месту производства, так и к вывозу готовых продуктов. Наиболее рациональным выходом в данном случае является введение на сети дорог Донецкого бассейна, а также на всех подъездных путях к рудникам и заводам электрической тяги. Помимо линий, обслуживающих собственно Донецкий и Криворожский районы, необходимо электрифицировать и линии, дающие выходы из бассейна как к портам, так и внутрь страны. Такими линиями являются линии на Мариуполь и Александровск (с постройкой нового участка Просяная — Александровск), выход на линию Лихая — Царицын и на север на Купянск.

По предварительным подсчетам, электрификация этой группы железных дорог для достижения необходимой в соответствии с развитием промышленности провозоспособности потребует среднюю мощность на центральных станциях в размере около 350 тыс. кВт.

Увеличение провозоспособности железных дорог не исчерпывает, однако, все меры по улучшению транспорта в районе. Необходимо одновременно поставить в программу использование и улучшение водных путей, шоссейных и грунтовых дорог.

Использование Днепровских порогов по варианту, указанному ниже, влечет за собой устройство морского каботажного порта в Александровске с углублением нижней части Днепра между Александровском и Херсоном. Перекрытие создаваемым подпором Днепровских порогов открывает широкую возможность использования Днепра от его истоков до Александровска, где создается перегрузочный пункт с речных судов на морские. Необходимо закончить предпринятое уже шлюзование Северного Донца, который дает водный путь с восточной части Донецкого угольного района к Азовскому морю, а по окончании Волго-Донского канала и на Волгу.

Использование водных путей должно сопровождаться возможно более широким оборудованием портов и шлюзов механическими приспособлениями для погрузки и выгрузки грузов (элеваторы, лесотаски, краны и пр.), устройством электрического освещения, сигнализации и пр. Осуществление этих мероприятий, по приблизительному подсчету, может потребовать от 8 до 10 тыс. кВт.

Наконец, культурные нужды населения потребуют также значительного количества электрической энергии. Если вопрос о сплошном удовлетворении всего населения района может быть поставлен только в некотором будущем ввиду громадной площади района и разбросанности населенных центров, то уже в ближайшее время вопрос о снабжении больших городов и более населенных сельских поселений должен быть поставлен на очередь.

В первую голову необходимо считаться с удовлетворением поселений, расположенных вдоль линий электропередач, устраиваемых для нужд промышленности. Ввиду предполагаемой электрификации железных дорог и необходимости постройки ряда подстанций для их обслуживания является возможным и необходимым включить в сферу снабжения и селения в районах этих подстанций.

В случаях, когда поселения расположены далеко от линий электропередач и постройка таковых исключительно для нужд населенных пунктов не может быть экономически оправдана, необходимо поставить на очередь вопрос об удовлетворении нужд населения путем устройства местных или областных станций.

Произведенные подсчеты показывают, что для нужд крупных и мелких городов, а также сельского населения Южного района потребность энергии для освещения, водопроводов, канализации и трамваев, а также мелкой городской промышленности в районе действия электропередач определяется в размере около 432 тыс. кВт.

Очень широкую область применения электрической энергии представляет собой сельскохозяйственная промышленность. Значительное уменьшение количества рабочего скота и лошадей в стране и невозможность восстановить его в ближайшие годы ставят нашу сельскохозяйственную промышленность в чрезвычайно тяжелые условия. Единственным выходом из этого положения является широкое применение механических способов обработки земли. В зависимости от того направления, которое будет дано в ближайшие годы нашей аграрной политике, должны намечаться и пути к осуществлению тех или иных методов механизации сельского хозяйства. Если выяснится необходимость в создании широко поставленных государственных хозяйств с применением в широком масштабе всех усовершенствований для рациональной обработки земли и переработки продуктов сельского хозяйства, то такие хозяйства явятся уже концентрированными потребителями энергии и в зависимости от их расположения вблизи районов, снабжаемых электрической энергией, легко могут быть обслужены ею наравне с другими потребителями.

Если же страна должна рассчитывать на широкую деятельность крестьянства и на производство им хлебных посевов не только для собственной надобности, но и для остального населения, а также для создания фонда зерновых продуктов как объекта вывоза на международный рынок, вопрос механизации становится более сложным, так как каждому хозяину придется самостоятельно оборудовать свое хозяйство механическими двигателями, что не всегда будет ему под силу.

Некоторым выходом из последнего положения может быть кооперативное сотрудничество отдельных мелких хозяйств или же разнообразные формы коллективизации, что, несомненно, облегчит механизацию производства.

Ввиду недостаточного выяснения этого вопроса определение потребности в электрической энергии для нужд сельского хозяйства является затруднительным. Однако можно заранее сказать, что электрификация сельского хозяйства в районе действия линий электропередач, намеченных для снабжения энергией промышленности, городов и железных дорог, силою вещей должна быть поставлена на очередь. Сделанные подсчеты показывают, что минимальная потребная мощность для сельского хозяйства может быть оценена в размере около 5 кВт на одну кв. версту обрабатываемой площади. Принимая во внимание полосу в 20 верст вдоль электрифицируемых железных дорог и линий электропередач, обслуживаемая площадь выразится в размере около 73 тыс. кв. верст. Считая в среднем 70% этой площади, подлежащей обработке, общая потребная мощность может определиться в 225 тыс. кВт.

Помимо энергии, необходимой для обработки земли и переработки продуктов сельского хозяйства, в задачи сельскохозяйственной политики должно входить и создание новых полезных для сельского хозяйства площадей, ныне не могущих служить для производства сельскохозяйственных продуктов в силу особых климатических или почвенных условий. В одном случае недостаток влажности, в другом — избыток таковой делают большие площади негодными для культуры. Однако применение искусственных способов орошения в одном случае и осушения в другом делают такие земли вполне пригодными к культуре. Наличие дешевой энергии в значительной степени облегчает производство мелиоративных работ. Применение электрических экскаваторов и землечерпалок облегчает производство довольно крупных земляных работ, требующихся как при той, так и при другой системах мелиорации. В тех случаях, когда естественные условия не позволяют устройства мелиорации самотеком, является возможность подъема воды и распределения таковой электронасосами.

Из ближайших мелиоративных задач в Южном районе намечается мелиорация около 200 тыс. десятин плавней по нижнему течению Днепра в связи с созданием морского пути Александровск — Херсон. Вдоль того же пути подъемом воды может быть орошено около 250 тыс. десятин. Наконец, в северной части Крымского полуострова является возможность оросить от 50 тыс. до 100 тыс. десятин. Сделанные подсчеты показывают, что обслуживание означенных площадей потребует мощность в размере около 42 тыс. кВт.

Другая отрасль мелиорации — осушение — может найти себе применение лишь в отдельных частных случаях на всей территории района, за исключением северо-западной части его, примыкающей к бассейну реки Припяти, где эти работы могут иметь очень широкий размер и потребовать значительного количества электрической энергии как для производства самих работ, так и для эксплуатации мелиорированных земель.

Площади, подлежащие осушению, сосредоточены в северо-западной части района, в Черниговской и Волынской губерниях. Отсутствие в этой части района концентрированной промышленности не позволит в ближайшие годы создать здесь крупные районные станции. Разрешение вопроса о механизации мелиоративных и других сельскохозяйственных задач должно следовать во всяком случае путем создания здесь местных станций, тем более что значительные лесные площади этой части района, а также наличие торфяных болот дадут и необходимое для этих станций топливо. Эти же местные станции могут обслуживать и механизацию разработки и обработки леса.

Из составленной для ГОЭЛРО подробной записки о кустарной промышленности видно, что таковая не имеет пока выдающегося значения в Южном районе. Однако создание удобной и дешевой энергии, несомненно, отразится и на развитии кустарной промышленности, причем из различных отраслей наиболее вероятными и потребляющими известное количество энергии являются: кузнечная, бондарная, столярная, овчинная, обувная и т. п. Наиболее вероятного распространения этой промышленности можно ожидать в Черниговской, Волынской, Подольской и Воронежской губерниях, частью в Полтавской и Харьковской, т. е. там, где крупная промышленность еще не развита. Общая потребность энергии к концу рассматриваемого периода оценивается на местах потребления в сумме около 200 тыс. л. с., или 145 тыс. кВт.

Подводя итоги намеченной на ближайшие десять лет производственной программы, падающей в общегосударственном масштабе на Южный район, мы видим, что примерная потребная мощность определяется в следующих величинах (в кВт):

1. Промышленность ............... 1 036 000
2. Железные дороги ..............   350 000
3. Водные пути ..................    10 000
4. Города и сельские поселения ..   432 000
5. Сельские хозяйства ...........   255 000
6. Мелиорация ...................    42 000
7. Кустарная промышленность .....   145 000
___________________________________________
Всего                             1 970 000
Или с закруглением .............. 2 000 000