IV. Соображения о мощности и количестве электрической энергии, потребной для района

IV. Соображения о мощности и количестве электрической энергии, потребной для района

Предвидя и устанавливая для русской промышленности неизбежное необходимое изменение дальнейшего промышленного строительства в смысле сдвига к востоку и ставя в связи с этим прогноз широкого развития различных видов промышленности в Волжском районе, обусловливаемого как географическим положением района по отношению к источникам сырья, рынкам сбыта и условиям транспорта, так и собственными богатствами, находящимися в пределах самого района, — чрезвычайно трудно, однако, при настоящих условиях при столь быстро меняющейся конъюнктуре оценить характер роста промышленности с достаточной точностью.

Попытки построения для более или менее отдаленного будущего достаточно вероятной кривой роста промышленности по сравнению с довоенным временем приходится признать тщетными.

С известной долей вероятности можно лишь утверждать, что в течение ближайших по крайней мере 2‑3 лет подъем хозяйственной кривой будет связан с чрезвычайными затруднениями.

Надо полагать, однако, что к тому моменту, когда будут выстроены районные станции, страна достаточно окрепнет в хозяйственном отношении, и, кроме того, самый факт постройки районных станций, обеспечивающих снабжение дешевой и удобной электрической энергией, явится могучим стимулом для развития существующих отраслей промышленности и возникновения новых.

Эти соображения заставляют все же приблизительно оценить количественно будущий рост промышленности, что существенно необходимо для самого проектирования районных станций.

В дальнейшем мы будем исходить из предположения увеличения суммарной мощности района на 50% в течение ближайшего периода.

Эта цифра представляется достаточно вероятной, если принять во внимание те соображения общего характера, которые были приведены выше по поводу имеющейся в районе промышленности и перспектив развития района.

В основу нижеприведенного подсчета мощности станции и потребного количества электрической энергии положены данные об имеющихся в районе силовых установках, изложенные выше в общем обзоре теплосилового оборудования промышленных предприятий Волжского района.

Из всего количества установленных двигателей подлежит выделению лишь та часть, которую возможно и целесообразно электрифицировать, за вычетом тех установок, которые не попадают в сферу действия электропередач вследствие отдаленного географического положения, и тех, в которых благодаря большему расходу тепла на производства, собственные комбинированные теплосиловые установки будут выгоднее, чем присоединение к электропередачам. Принятые для оценки степени электрификации отдельных отраслей промышленности коэффициенты даны в нижеследующей таблице. Так как приведенные коэффициенты являются скорее преуменьшенными, чем преувеличенными, то мощность, которая получится в конечном счете, даст такую нагрузку для станции, которая вполне обосновывает выбранную мощность.

Таблица 4

При этом подсчете в группу деревообделочных производств включены только те из предприятий, которые до сего времени работали на двигателях внутреннего сгорания (преимущественно производства тонкой обработки дерева), так как лесопильные заводы, идущие на опилках, вряд ли присоединятся к районным сетям.

Что касается XIV группы, то таковая (состоящая преимущественно из электрических станций общественного пользования и водопроводов) совершенно исключается из данного подсчета, так как учет необходимых мощностей и количеств энергии для городов и сел будет .определен особо.

Электрифицируемая мощность Волжского района в лошадиных силах по группам производств и губерниям в связи с вышеизложенными соображениями может быть представлена в виде нижеследующей таблицы (цифры несколько округлены):

Таблица 5

Для перехода от лошадиных сил к киловаттам следовало бы учесть, во-первых, эквивалентный коэффициент около 0,85 (составившийся от деления 0,736 на коэффициент полезного действия мотора), во-вторых, коэффициент установки в зависимости от системы приводов (групповые или одиночные), который принимаем равным 1,2 (т. е. при замене одного теплового двигателя рядом моторов, общая мощность последних должна быть увеличена на 20%).

Таким образом, приведенный коэффициент оказывается равным единице (0,85×1,2=1), и, следовательно, вышеприведенная таблица дает также значение установленных мощностей у потребителей в киловаттах.

Принимая далее, как указано было выше, рост промышленности равным 50% и оценивая процент попадания в зимний максимум равным 50%, потери в сети, трансформаторах и расход на собственные нужды во время максимума — около 20% и резерв на станции — около 15%, получаем следующие установленные мощности на станциях, отнесенные к губерниям района.

Таблица 6

Кустарные промыслы являются весьма важными факторами в жизни нашей обрабатывающей промышленности. Являясь первоначальными ячейками для развития промышленности, они представляют существенное дополнение к ней, так как относительно слабое развитие промышленности препятствует ей удовлетворить собственными средствами потребности рынка.

В связи с указанным обстоятельством, а также благодаря наличию в деревне значительного количества свободных рук в течение зимних месяцев и особенно благодаря имевшему место за последние годы отливу профессиональных рабочих из городов кустарная промышленность имеет все шансы на широкое развитие.

Не подлежит никакому сомнению, что при электрификации района введение механической энергии благодаря доступности по первоначальным затратам и дешевизне эксплуатации должно будет сыграть большую роль в смысле облегчения производства, увеличения производительности и улучшения качества изделий кустарной промышленности.

Ниже при исчислении потребностей в электрической энергии для кустарной промышленности мы будем исходить из данных, представленных сельскохозяйственной секцией.

Согласно этим данным, в электрификации нуждаются два уезда Саратовской губернии — Камышинский и Кузнецкий, два уезда Симбирской губернии — Корсунский и Алатырский и шесть уездов Казанской губернии — Казанский, Козьмодемьянский, Царевококшайский, Чебоксарский, Лаишевский и Мамадышский. Общее число кустарей, включаемых в план электрификации, в перечисленных десяти уездах исчисляется в количестве 88 631, что составляет 4,4% общего населения в этих уездах.

Общая потребная мощность на станции для электрификации кустарных производств исчисляется в размере 38 836 кВт, распределяющихся по губерниям в таких количествах: по Казанской — 14 776 кВт, по Симбирской — 12 823, по Самарской — 6 546 и по Саратовской — 4 691 кВт.

Принимая во внимание, что часть кустарных промыслов (около 50%) останется вне сферы электрификации вследствие отдаленного географического положения, а также учитывая коэффициент одновременности, надо считать, что станции должны располагать для удовлетворения потребностей кустарной промышленности мощностью лишь около 15 тыс. кВт.

В основу подсчета энергии, которая может потребоваться для городов и сел, приняты следующие положения.

Основной нагрузкой районных станций является промышленное потребление энергии, и линии электропередач трассируются применительно к характеру расположения промышленных предприятий.

Вследствие этого в сферу влияния проектируемых электропередач попадает лишь часть всего района. Электрификация тех частей района, где промышленность недостаточно развита в настоящее время и где имеется мало шансов для ее развития в будущем, экономически нецелесообразна.

Вследствие этого предположено, что электрификация снабжения энергией населения от районных сетей в городах и селах может производиться лишь в частях района, прилегающих к проектируемым линиям передач.

В дальнейшем принято, что электрификации подлежат полосы шириной в 20 верст вдоль береговых электропередач и в 40 верст вдоль других (по 20 верст в обе стороны от магистралей).

Для городов принято, что установленная мощность должна равняться 40 ватт на жителя, включая сюда и расход на благоустройство (уличное освещение, водопровод и пр.) при числе пользования в 600 час. в год и зимнем максимуме, равном 40% от установленной мощности. Для деревень установленная мощность принята равной 60 ватт на двор со включением расходов на благоустройство (число часов использования 600 в год, и попадание в зимний максимум оценено в 55%).

Принимая общие потери в линии и трансформаторах около 20% от первичной мощности на станции и оценивая резерв в количестве около 15%, получаем следующие цифры необходимых мощностей на станциях и годичных выработок энергии, отнесенных к губерниям района:

Таблица 7

Сюда необходимо еще прибавить расход энергии на трамвай в наиболее крупных пунктах Волжского района.

В пяти крупнейших городах района (Казани, Самаре, Саратове, Царицыне и Астрахани) в 1916 г. расход энергии на трамвай равнялся около 14 млн. кВтч. Считая, что в связи с общим развитием района и соответственным ростом городов потребность в усилении трамвайного движения теперь значительно возрастет, принимаем, что к концу ближайшего десятилетия потребление энергии трамваем увеличится вдвое против 1915 г., т. е. составит около 28 млн. кВтч. Учитывая потери в сети, определяем соответствующую выработку энергии на станциях в количестве около 36 млн. кВтч.

Принимая во внимание значительные колебания трамвайной нагрузки и необходимость вследствие этого более значительного резерва, считаем число часов использования соответствующей мощности на станции равным 5 тыс.

Таким образом, необходимая мощность станций для обслуживания трамваев определяется в количестве около 7 тыс. кВт.

Железные дороги в пределах Волжского района, как указано было выше, нагружены не столь значительно, чтобы следовало поставить на очередь вопрос о полной их электрификации. Хотя на участках правобережных линий имеются довольно тяжелые профили, но в связи с небольшим грузооборотом линии далеко еще не достигли предельной провозоспособности.

Речь должна идти лишь об электрификации линии Лихая — Царицын, Юго-Восточных железных дорог, связывающей Донецкий бассейн с Царицыном.

Проведение Волго-Донского канала не может быть осуществлено так быстро, как этого потребует хозяйство страны. Между тем эта линия должна будет сыграть крупную роль в хозяйстве как Волжского района, так и Донецкого бассейна в смысле снабжения углем Поволжья и строительным лесом юга России.

Вследствие этого в общую программу должна быть включена электрификация этой дороги, причем к Волжскому району мы относим в дальнейшем участок ее от ст. Царицын до ст. Чернышков, лежащий приблизительно на полпути между Белой Калитвой, где комиссией Южного района намечается постройка районной станции, и Доном, где должна быть построена районная станция для обслуживания Царицынского округа. Общая длина участка Чернышков — Царицын равняется 187 верстам (200 км).

При электрификации этого участка, принимая в расчет имевшееся здесь движение в 1913 г., общее число тонно-километров, включая товарное, маневровое и пассажирское движение, должно выразиться в количестве около 850 млн. т‑км, из коих около 150 млн. т‑км относится к пассажирскому движению.

Считая годовую выработку энергии на станции (включая потери в передачах) около 20 Вт‑ч для товарного движения и 35 Вт‑ч для пассажирского, имеем общую выработку на станции для обслуживания этого участка в пределах грузооборота 1913 г. около 20 млн. кВтч, что соответствует средней нагрузке около 2 300 кВт. Установленная мощность должна быть в 2½‑3 раза больше, т. е. должна равняться около 6 тыс. кВт.

Роль данной железной дороги является исключительной по тому значению, которое она должна приобрести в отношении снабжения топливом всего Волжского района, не имеющего достаточных собственных топливных ресурсов, и смежных с этим районом областей в пределах верхнего плеса Волги. Поэтому вопрос об увеличении пропускной способности данной дороги должен быть поставлен во всей широте, и как устройство второй колеи, так и электрификация всей линии должны составить задачу первоочередного характера.

Оценивая характер работы данной дороги в 1913 г. в смысле перевозок топлива (около 12 млн. пуд. в год) и сопоставляя с теми соображениями, которые приведены в главе о топливоснабжении Волжского района, надо учитывать увеличение грузооборота в восточном направлении по крайней мере в 10 раз.

Так как обратное грузовое движение на запад, а также маневровое и пассажирское движение должны возрасти в несколько меньшей пропорции, то мощность станции, соответствующая потребностям электрификации дороги, должна равняться около 50 тыс. кВт.

Сооружение Волго-Донского канала создаст соединение двух речных бассейнов — Волги протяжением 45 973 версты и Дона — 7 691 верста — в одну общую водную магистраль протяжением 53 664 версты.

Из этого количества судоходно-пароходных путей на Волге имеется 11 004 версты и на Дону 1 390 верст, что составит в сумме 12 394 версты, или около 50% таковых путей Европейской России.

Значение Волги и Дона в отношении грузооборота характеризуется следующими цифрами: по всем водным путям Европейской России перевезено в 1913 г. 3 115 млн. пуд., из этого количества по Волге — 1 547 млн. пуд., а по Дону — 41 млн. пуд., т. е. грузооборот Волги и Дона составляет более половины (51%) всего речного грузооборота.

При соединении Волги с Доном грузооборот должен будет значительно возрасти. Грузы юга России, главным образом уголь, получат благодаря дешевому транспортированию доступ в Поволжье, Урал и Центральную Россию.

Огромная часть хлеба повернет к Волго-Донскому каналу, направляясь из восточных губерний к южным портам, причем значительное количество хлеба сможет пойти из Сибири.

Экспорт лесных грузов с верховья Волги и его притоков в южные безлесные губернии и даже за границу через Ростовский и Таганрогский порты сделается более удобным и дешевым. Экономическое значение проведения Волго-Донского канала огромно, и постройка его намечена была в порядке первой очереди.

Поэтому представляется необходимым учесть ту нагрузку, которую может создать для районной станции эксплуатация канала и всех связанных с ним вспомогательных сооружений.

По последнему намеченному к осуществлению варианту Волго-Донского канала предполагается осуществить его следующим образом.

Начало канала на Дону у хутора Кумовского, конец его на Волге у Сарепты.

При общей длине канала в 95 верст направление его выбрано вдоль рек Карповки, Червленной, Соляной и Сарна.

Водораздел возвышается над низким горизонтом Дона на 18 сажен, а над горизонтом Волги — на 38,5 сажени.

Вследствие этого проект предусматривает устройство канала по водоразделу (с минимальным количеством земляных работ) путем устройства шлюзов как со стороны Волги, так и со стороны Дона.

Вследствие того что канал проходит по местности, весьма бедной запасами воды, количество осадков в этом районе невелико; для питания канала и пополнения расходов воды на шлюзование судов, испарение с поверхности воды и фильтрацию в грунт и у сооружений предполагается подавать воду из Дона, для чего проектируется устройство у донского конца водоподъемной насосной станции.

Тягу на канале проектируется сделать электрической.

Суммарная потребная мощность составляет максимально около 5 тыс. кВт, причем колебания ее весьма незначительны, и практически нагрузку можно считать почти равномерной. Оценивая потери энергии в проводах и трансформаторах и собственный расход центральной станции в количестве около 20%, получаем, что соответствующая этой нагрузке мощность на станции должна равняться около 6 тыс. кВт.

Особо надлежит выяснить нагрузку, которая соответствует насосной установке, подающей воду из Дона для питания канала.

При максимальной секундной производительности установки в 17,5 м³, при нивелирном напоре в 18 сажен, который соответствует манометрическому напору около 41 м, мощность центробежных насосов определяется в количестве 12 тыс. л. с. при коэффициенте полезного действия насоса и передачи — 0,78.

При электрификации насосной станции соответствующая установленная мощность выразится в количестве около 10 тыс. кВт, а необходимая мощность, принимая потери равными 20%, — около 12 500 кВт.

При постройке антрацитовой районной станции на Дону совершенно отпадает целесообразность электрификации насосной установки канала. Таковая должна проектироваться самостоятельной, оборудованной турбонасосами, но непосредственно объединенной с районной централью общим паровым хозяйством и единым административным управлением, что может дать существенные выгоды.

Мощности станций, которые в этом случае будут соответствовать нагрузкам канала, определяются в количестве около 6 тыс. кВт летом и 850 Вт зимой.

Так как на электрических станциях зимняя нагрузка более летней, то разница между летними и зимними нагрузками канала может способствовать выравниванию суммарных нагрузок станции, улучшая коэффициент полезного действия станции и увеличивая коэффициент использования установленной мощности.

Вследствие этого при исчислении мощности районной станции вполне достаточно будет ввести увеличение ее за счет обслуживания Волго-Донского канала не более чем на 2 тыс. кВт.

Параллельно с прорытием Волго-Донского канала и, быть может, соединения Камского бассейна с бассейном Оби и улучшением судоходных условий Волги и ее притоков возникает насущная необходимость к постройке портов в наиболее крупных пунктах Волги, примыкающих к железнодорожным линиям.

Существующие примитивные пристани без каких бы то ни было погрузочных приспособлений являются совершенно неудовлетворительными даже в настоящее время.

В будущем, когда Волга, соединенная с Доном, получит выход к южному внешнему морю, ее грузооборот и грузооборот пристаней должен будет колоссально возрасти.

К Волге будут спускаться грузы по примыкающим железнодорожным линиям, особенно со стороны Заволжья, и должны будут перегружаться на воду и обратно.

Стоимость таких перегрузок вручную всегда ложится тяжелым бременем на общую стоимость перевозок и при определенных ценах на товары, устанавливаемых общими соотношениями на мировом рынке, значительно уменьшает стоимость таковых на местах производства.

Вследствие этого надлежащее оборудование волжских портов и введение полной механизации во все процессы перегрузки с железных дорог на воду и обратно надо считать задачей ближайшего будущего.

С выполнением этой задачи в известной мере связано развитие востока и юго-востока России как в промышленном отношении, так и главным образом в отношении земледелия и животноводства, развитие которых должно будет сыграть громадную роль в валютном вопросе.

Вопрос о постройке портов пришлось здесь затронуть лишь для обоснования того, что это есть задача недалекого будущего, и поэтому при проектировании районных станций необходимо предвидеть ту нагрузку, которую смогут создать портовые сооружения.

Отсутствие разработанных проектов будущих портовых сооружений исключает возможность точного учета потребного количества энергии и необходимой мощности на электрических станциях.

Вследствие этого к вопросу приходится подходить лишь с точки зрения приблизительного и грубого установления соответствующих цифр.

Благодаря особенностям Волги, колебания уровней которой достигают 6 сажен, и растянутости пристаней часть погрузочных приспособлений, быть может, будет выполнена в виде плавучих подъемников, оборудованных собственными силовыми установками.

Электрификации поэтому будут подлежать лишь часть береговых стационарных подъемников и элеваторов и осветительные установки.

Принимая во внимание то обстоятельство, что нагрузки попадают в период навигации, т. е. в летнее время, захватывая лишь часть осени, считаем, что потребная мощность на станции может выразиться в количестве не свыше 5 тыс. кВт, предполагая, что всего будет оборудовано в пределах района 5‑6 портов.

Так как по указанным выше соображениям в зимний максимум может попасть лишь часть всей нагрузки рассматриваемых сооружений, полагаем, что вышеприведенную цифру можно установить во всяком случае без риска впасть в ошибку в сторону преуменьшения.

Ввиду того значения, которое для Волжского района имеет сельское хозяйство, и ввиду той роли, которая должна выпасть на долю Волжского района в отношении снабжения продовольствием Центральной России, электрификации сельского хозяйства необходимо уделить особое внимание. Широкое применение электрической энергии в деле сельского хозяйства возможно лишь в крупных хозяйствах с обрабатываемой площадью не менее 450‑500 десятин, в отношении же крестьянских хозяйств введение электрификации возможно лишь частично и притом только в пределах действия электропередач. При механизации всей работы можно принять, что на каждые 500 десятин потребуется около 100 кВт. При подсчетах необходимой для сельского хозяйства мощности нужно учитывать, во-первых, что установленные для пахоты, сеяния, орошения, уборки сена, жнитвы, молотьбы и пр. электродвигатели будут работать с нагрузкой не более 60% от предельной; во-вторых, путем правильного распределения работ как в течение суток (например, перенесение на нерабочее время таких работ, как орошение), так и в продолжение всего страдного времени удастся, по всему вероятию, уменьшить еще более одновременно потребную для одного хозяйства мощность. Полагая даже, что около 10% всей обрабатываемой площади будет электрифицировано, и принимая также во внимание, что максимумы нагрузок отдельных хозяйств никогда не будут совпадать по времени, можно предположить, что на каждую квадратную версту общей площади потребуется около 1 кВт мощности на подстанциях. В предположении, что станции своими электропередачами будут обслуживать полосу в 20 верст шириной по каждую сторону линии, получим, что на долю сельского хозяйства приходится около 20 кВт для электропередач, проведенных вдоль Волги, и до 40 кВт для электропередач, расположенных вдали от нее.

Для подсчета энергии, требующейся для сланцевых разработок, необходимо определить приблизительные размеры годичной выработки сланцев в будущем.

Аналогичны подсчеты для других родов топлива, скажем для донецкого угля, нефти, дров и пр. При таком подсчете следовало бы исходить из оценки чисто технических возможностей в смысле обеспеченности оборудованием, рабочей силой и пр., так как в отношении этих видов топлива рынок никогда не бывал достаточно насыщен и всегда предложение отставало от спроса.

Иначе обстоит дело со сланцами.

Здесь выработка будет стоять в прямой зависимости не от технических возможностей, а от рынка сбыта, а таковой должен быть ограниченным.

Нижеприведенная характеристика волжских сланцев как топлива с его крайне низкой теплотворной способностью и громадной зольностью заставляет смотреть на него как на суррогатное топливо, допустимое лишь в исключительных условиях переживаемого нами периода исключительного по силе топливного голода.

Возлагаемые на волжские сланцы надежды как на материал для извлечения смол путем перегонки, по-видимому, основаны на недостаточно тщательных опытах, давших чрезмерные проценты выходов смолы, не соответствующие органическому составу сланцев, и на отсутствии в данное время исходных цифр для оценки себестоимости сланцевых смол по сравнению с другими смолами и нефтью.

При правильной оценке этих величин можно прийти к выводу о сомнительности выгодности перегонки сланцев.

Таким образом, единственными потребителями сланцев должны быть в будущем только районные электрические станции, построенные на самых рудниках, и цементная промышленность Поволжья, где сланцы могут найти применение в виде порошка в цементных почвах.

Переходим к подсчету вероятного годичного потребления сланцев.

В двух районных электрических станциях общей мощностью около 90 тыс. кВт, принимая число часов использования равным около 3 тыс. час., годичная выработка энергии составит около 270 млн. кВтч. Считая, что пуд сланца сможет дать от .2½ до 3 кВтч, определяем годичное потребление сланцев в районных централях около 100 млн. пуд. Допуская, что все цементные заводы Поволжья перейдут на сланцы и предполагая 3‑кратное увеличение производства цемента, получаем соответствующее потребление сланцев около 45 млн. пуд. в год.

Округляя полученные цифры за счет самопотребления рудников и небольшого, быть может, применения сланцев в ближайших к рудникам пунктах, получаем общее годичное потребление сланцев около 150 млн. пуд.

Считая расход энергии, включая кроме вентиляции, водоотлива и освещения также и механическую подрубку, около 250 тыс. кВтч на 1 млн. выработки, находим, что общий расход энергии на добычу сланцев выразится в количестве около 37 500 тыс. кВтч, что при числе часов использования около 6 тыс. час. в год соответствует мощности около 6 тыс. кВт.