Схема отклонения реки Оби в Байдарацкую губу Карского моря
Наука и техника. 1936. № 12. С. 8
Одним из материалов для строительства плотины Козловский видел лёд: «Существуют проекты двигателей, работающих на разности температур. На севере зимой мы имеем значительные разности температур между водой и воздухом (25–30 гр). Почему бы не использовать эту энергию для постройки ледяных плотин? Отнимая от воды тепло, можно заставить образовываться донный лёд, а получаемую при этом энергию использовать для накачивания воды на поверхность льда и образования наледей. Сооружённая таким образом плотина может быть использована для создания грандиозного подпора и сброса тёплых вод Оби через Ямальский водораздел. В дальнейшем тёплые воды Оби должны растопить и размыть, может быть, с помощью землесосов и гидромониторов, более глубокое русло. После этого надобность в плотине может уже отпасть, и она должна быть растоплена»[38].
Технические возможности реализации проектов не соответствовали масштабам замысла. Кроме того, первоначальная задача состояла именно в улучшении судоходных условий, что проще достигалось за счёт совершенствования ледоколов и создания устойчивой системы мореплавания по трассе СМП.
Арктическая энергетика
Энергообеспечение всегда было одной из самых серьёзных проблем в Арктике. Электроэнергия, необходимая для освещения и обогрева жилищ, а также для работы механизмов, должна была доставляться на большие расстояния (что влекло за собой проблему сооружения линий электропередачи в тяжёлых условиях мерзлоты и бездорожья) либо вырабатываться на месте с помощью относительно маломощных генераторов.
Ещё в 1930-х годах появились разные варианты развития полярной энергетики. Наиболее экзотично выглядела идея получения электричества за счёт таяния льда, позаимствованная у западных инженеров. Более реалистичными казались приливные и ветряные электростанции, однако конкретные технические решения по монтажу ветроустановок были неосуществимыми на практике. Предлагались варианты установки генераторов на дирижабли и огромные стальные конструкции – своеобразные «паруса».
Гораздо практичнее выглядели проекты арктических атомных и гидроэлектростанций. В послевоенное время подвижные АЭС на шасси тяжёлых гусеничных машин дошли до стадии опытных образцов. Разрабатывалась и грандиозная программа арктического гидростроительства, однако технические и экологические проблемы вынудили отказаться от её реализации.
Энергия из холода
В 1920-х годах появился проект французских инженеров Г. Клода и П. Бушеро по получению энергии из тепла тропических пустынь или вод. Затем другой француз, Баржо, предложил получать энергию, используя разницу температур полярных морей и воздуха арктических областей. Если из-подо льда откачать воду и дать ей замёрзнуть, то полученная теплота могла бы нагреть до испарения летучую жидкость, что, в свою очередь, привело бы в действие турбину. Отработанный газ затем в холодильниках снова преобразовывался бы в жидкость. Идеи Баржо подробно были описаны в обзоре журнала «Наука и техника» (1930), а затем в книге В. Н. Лебедева «Арктика» и в статьях Г. Гюнтера и А. Пана[39].
Наиболее подходящей жидкостью для получения энергии из холода, по мнению Баржо, являлся жидкий углеводород бутан, точка кипения которого при нормальном атмосферном давлении – 17° ниже нуля.
Французский учёный разработал и модель котла, в котором вода при 0° смешивается с жидким бутаном. Пары бутана устремляются через отводную трубу в турбину, которую они и приводят в движение. Турбина, в свою очередь, приводит в движение динамо-машину. Для питания энергией в течение круглых суток электростанции мощностью в 30 тыс. л. с., по расчётам Баржо, понадобилось бы солёное озеро величиной в 1 км2, промёрзшее на глубину 15 см. Учёный шёл дальше и предлагал построить замкнутый круговой канал, обоими концами сообщающийся с турбиной. Канал также мог бы быть проведён в толще ледяного покрова на озере, реке или море, где будет построена турбина.
Полученная таким способом энергия оказалась бы довольно дешёвой. Это было особенно важно для Арктического региона, где топлива очень мало, а его добыча сопряжена с колоссальными трудностями. Советские инженеры считали, что идеи французского учёного будут реализованы не в Канаде, как полагал Баржо, а «у нас в СССР»[40].
Схема устройства полярной электростанции по Баржо
(приведена по статье А. Пана)
Из-подо льда по трубам, защищённым теплоизолирующим материалом, подаётся внутрь котельного помещения к котлам подлёдная вода. В этих котлах-испарителях – жидкий холодный бутан. Вода впрыскивается, и под действием её тепла (а она теплее бутана, хотя имеет всего температуру в 2°) бутан начинает кипеть. Пары его отводятся по трубопроводу в турбину, а вода, у которой холодный бутан отнимает тепло, замерзает и в виде ледяной крупы падает на дно испарителей, откуда непрерывно выгребается (бутан с водой не смешивается). Пары бутана проходят через турбину и приводят её во вращение, поэтому динамо даёт ток. Далее пары бутана попадают в конденсатор – холодильник, куда непрерывно подаются куски замёрзшего ледяного рассола с температурой –22°. Охлаждаясь, пары бутана сжимаются, а «солёный лёд» нагревается и тает. Жидкий бутан возвращается по трубам обратно в испаритель. Растаявший ледяной рассол выпускается наружу в бассейны и там снова замерзает под действием низкой температуры окружающего воздуха.
Полярная электростанция Баржо. Наружный вид
Пан А. У порога новой энергетической эры // Техника – молодёжи. 1935. № 4. С. 45
Идея использования арктического холода для получения энергии спустя десятилетия снова завладела умами учёных. Было подсчитано, что за зиму на территории СССР выпадает до триллиона тонн снега, а таяние его сопровождается такой передачей теплоты, которой достаточно (согласно проведённым расчётам) для выработки 2 трлн кВт/ч электроэнергии (это в два раза превосходит весь энергетический баланс, включающий нефть, уголь, газ и атомную энергию). Поэтому в особых условиях Арктики и Антарктиды «ледовая энергетика» могла бы оказаться рентабельной. Профессор Г. И. Покровский полагал, что в Арктике можно было бы создать станцию, в которой был бы котёл с жидкостью, температура кипения которой была бы выше 0 °С, но ниже температуры окружающей среды: «При таких условиях жидкость обязательно закипит, а полученный пар станет производить работу в поршневом двигателе или турбине. Завершив её, отработанный пар поступит в устройство, охлаждаемое тающим снегом или льдом»[41]. Так Г. И. Покровский предложил идею ледовой электростанции, призывая молодых изобретателей и новаторов продолжить изыскания в заданном направлении.
«Летающая ветроэлектрическая станция – задача ближайшего будущего»
В 1930-е годы активно обсуждалось использование альтернативных видов энергии. В частности – использование энергии ветра. Смелый проект представил инженер В. Егоров на страницах журнала «Техника – молодёжи» в 1938 году. Он предложил создать мощные ветростанции не на земле, а в воздухе, где на высоте 600–700 м над землёй наблюдаются весьма значительные скорости ветра. Ветросиловой агрегат В. Егорова состоял «из двухлопастного ветроколеса, насаженного на один вал с ограничительной муфтой, редуктором и генератором, смонтированными в особом металлическом кожухе, напоминающем по внешности фюзеляж самолёта». Муфта была предназначена «для ограничения вращающего момента при возможных толчках и неожиданных порывах ветра». Редуктор служил «для увеличения числа оборотов, передаваемых от ветроколеса к синхронному генератору переменного тока». Подобную несложную конструкцию ветростанции можно было устанавливать на высокие опоры. Но автор придумал более действенный, по его мнению, способ. Он предложил использовать дирижабли: «К цельнометаллическому корпусу дирижабля подвешивается на стальных тросах система ветросиловых агрегатов. Все агрегаты соединены между собой лёгкими, но весьма прочными металлическими фермами, что препятствует перемещению ветродвигателей друг относительно друга и придаёт жёсткость всей системе подвески в целом. Одновременно эти фермы могут служить и для передвижения обслуживающего персонала»[42].
