Электрические возможности, скрытые в угле и железе
«Многие "вот-если-бы" исследователи, терпя неудачу в своих попытках, чувствовали досаду от того, что родились в то время, когда все уже создано и не осталось ничего, что нужно сделать. Это ложное ощущение, что по мере нашего развития возможности изобретения исчерпываются, не так уж редко встречается. На самом деле все как раз наоборот. Спенсер высказывал правильную мысль, когда сравнивал цивилизацию с кругом света, отбрасываемом лампой в темноте. Чем ярче лампа и чем больше круг, тем более огромна его темная граница. Это парадоксально, если вообще верно, говорить, что чем больше мы знаем, тем более невежественными мы становимся в абсолютном смысле, потому что только благодаря просвещенности начинаем мы осознавать нашу ограниченность.» Именно одним из самых благодарных результатов развития мысли является постоянное открытие новых и еще более огромных перспектив. Мы прогрессируем с поразительной скоростью, но истина состоит в том, что, даже в наиболее успешно изученных областях, еще только поднят якорь. Все, что сделано до сих пор в электричестве, — ничто в сравнении с тем, что таит в себе будущее. И не только это, бесчисленное количество вещей делается по старинке, что в экономии, удобстве и многих других отношениях сильно уступает новому методу. Преимущества последнего столь огромны, что при всякой возникающей возможности инженер советует клиенту "сделать это электрически".
Рассмотрим в качестве иллюстрации одну из величайших промышленностей, угольную. Из этого ценного ископаемого мы извлекаем запасенную солнечную энергию, требующуюся нам, чтобы удовлетворять наши индустриальные и коммерческие нужды. Согласно статистическим данным, добыча Соединенных Штатов в течение прошедших лет была 480,000,000 тонн. В совершенных двигателях этого топлива хватило бы на производство 500,000,000 лошадиных сил в течение одного года, но наша расточительность столь безрассудна, что мы в среднем не получаем и 5 процентов его теплотворной способности. Потрясающие потери идут в добыче, обогащении, транспортировке, хранении и использовании угля, и их можно очень существенно уменьшить применив во всех этих операциях всесторонне проработанный электрический проект. Рыночная стоимость годового продукта легко могла бы быть удвоена, и доходы страны выросли бы на огромную сумму. И более того, худшие сорта, миллиарды тонн которых выбрасываются, могли бы с выгодой использоваться.
Те же соображения применимы и к природному газу и ископаемой нефти, годовые потери которых измеряются сотнями миллионов долларов. В самом ближайшем будущем подобная расточительность будет рассматриваться как преступление, и владельцев этой собственности будут принуждать к внедрению новых методов. Следовательно, здесь есть необъятный простор для применения электричества на многие годы вперед, в крупных индустриях, которые обязаны революционизироваться путем его всестороннего применения.
В качестве другого примера я могу упомянуть производство железа и стали, которое ведется в этой стране в масштабах поистине колоссальных. В течение последних лет несмотря на неблагоприятные для бизнеса условия, было произведено 31,000,000 тонн стали. Если мы остановимся на возможностях электрических усовершенствований в самих производственных процессах, это может завести слишком далеко, и я лишь отмечу, что вероятно будет сделано в использовании отбросных газов от коксовых и доменных печей для генерации электричества в промышленных целях.
Поскольку в производстве чугуна на каждую тонну тратится около тонны кокса, годовое потребление кокса можно принят в 31,000,000 тонн. Сжигание его в доменных печах дает, в минуту, 7,000,000 кубических футов газа с теплотворной способностью в 110 Больших Тепловых единиц на кубический фут. И в общем итоге, без принятия специальных мер,
4,000,000 кубических футов может пойти на производство энергии. Если вся тепловая энергия этого газа могла бы быть преобразована в механическое усилие, оно разовьет 10,389,000 лошадиных сил. Такой результат невозможен, но совершенно реально получить 2,500,000 лошадиных силы в виде электрической энергии с клемм динамо машин.
При производстве кокса тонна угля выделяет приблизительно 9400 кубических футов газа. Этот газ замечательно подходит для энергетических целей, имея теплотворную способность в
600 Больших Тепловых единиц, но лишь очень малая его часть сегодня используется в двигателях, главным образом из-за их высокой стоимости и прочих недостатков. На тонну кокса требуется около 1.32 тонны Американского угля; следовательно, совокупное годовое потребление кокса на основе вышеизложенного составляет примерно 41,000,000 тонн, что дает, в минуту, 733,000 кубических футов газа. Полагая, что полезный выход или богатый газ составит 333,000 кубических фута, получаем что в итоге 400,000 кубических фута можно использовать в газовых двигателях. Теплового содержания было бы при этом, теоретически, достаточно для получения 5,660,000 лошадиных сил, из которых 1,500,000 лошадиных сил можно было бы получать в виде электрической энергии.
Много размышлений я посвятил этой промышленной задаче, и обнаружил, что с новыми, эффективными, чрезвычайно дешевыми и простыми термодинамическими трансформаторами не меньше, чем 4,000,000 лошадиных сил можно было бы получать в электрических генераторах, используя тепло этих газов, которые если и не теряются полностью, используются лишь частично и неэффективно.
При систематических улучшениях и усовершенствованиях можно достичь гораздо лучших результатов, извлекая ежегодно доходы в $ 50,000,000 или больше. Электрическая энергия могла бы успешно применяться для связывания атмосферного азота и производства удобрений, на которые есть неограниченный спрос, и производство которых пока что ограничивается высокой стоимостью энергии. Я уверенно прогнозирую практическую реализацию этого проекта в самом ближайшем будущем, ожидаю исключительно быстрого электрического развития в данном направлении.
РАЗВИТИЕ ГИДРО-ЭЛЕКТРИКИ
Энергия воды предоставляет огромные возможности для новейших применений электричества, особенно в области электрохимии. Покорение водопадов — это самый экономичный из известных методов получения энергии от солнца. Это обуславливается тем фактом, что и вода и электричество несжимаемы. Чистая эффективность гидро-электрического процесса может достигать 85 процентов. Начальные затраты в целом огромны, но стоимость содержания мала, а удобство идеально. Неизменно применяется моя переменная система, и к нынешнему моменту было произведено 7,000,000 лошадиных сил. Обычно мы получаем не больше, чем шесть сотых лошадиной силы на тонну угля в год. Таким образом, эта водная энергия эквивалентна получаемой из годовой добычи в 120,000,000 тонн угля, что около
25 процентов совокупной добычи Соединенных Штатов. Это консервативная оценка, а с учетом огромной растраты угля 50 процентов может быть ближе к истине.
Мы сможем лучше оценить огромную ценность этой энергии в нашем экономическом развитии, если вспомним, что в отличие от топлива, которое требует ужасных жертв человеческой энергии и потребляется, она подается без усилий и уничтожения материалов и равняется механической производительности 150,000,000 человек — в полтора раза больше, чем население этой страны. Эти цифры производят сильное впечатление; тем не менее, мы только начали разработку этого громадного национального природного богатства.
В настоящее время существует два ограничения — одно в доступности энергии, другое в передаче ее на расстояние. Теоретически энергия падающей воды огромна. Если мы предположим, что дождевые облака находятся на высоте 15,000 футов, и что годовые осадки составляют 33 дюйма, 24 лошадиных силы, на квадратную милю больше 4000, а на всю территорию Соединенных Штатов — более 12,000,000,000 лошадиных сил. На самом деле, большая часть потенциальной энергии затрачивается на трение о воздух. Хоть это и разочарует экономистов, но является счастливым обстоятельством, потому что в противном случае капли достигали бы поверхности со скоростью 800 футов в секунду — вполне достаточно, чтобы на наших телах вздулись волдыри, а уж град был бы решительно смертелен. Большая часть воды, доступной в энергетических целях, падает с высоты около 2,000 футов, и представляет более полутора миллиардов лошадиных сил, но мы можем использовать в среднем падение со, скажем, 100 футов, что означает, что если будет употреблена вся водная энергия этой страны при существующих условиях, то будет получено только 80,000,000 лошадиных сил.