Предпоследний. Только для тех, кто очень серьёзно заинтересовался. Серьёзно, до желания осуществить

Возвращаемся в Магадан. Надо приблизиться к экономике, прикинуть целесообразность осуществления по наиболее сомнительному элементу. А самым сомнительным элементом является перевозка. Если бы Магадан и Сингапур находились каждый со своим климатом и соответствующими потребностями в «смежных комнатах», разделённых тонкой стенкой, то сомнений бы не было ни каких. Тогда вся наша система почти (почти, но лучше) свелась бы к банальному, описанному в учебниках по технической термодинамике тепловому насосу (холодильной машине) в варианте выработки и теплоты, и холода. «Такие установки называют совмещёнными термотрансформаторами. Выработка энергии (тепловой) на единицу израсходованной работы в совмещённой установке больше, чем в каждой из раздельных установок». [1] Есть всем известный пример реально работающего совмещённого термотрансформатора: кулер для воды (хотя очень мало кто знает, что кулер для воды есть совмещённый термотрансформатор). А то, что в качестве рабочего тела (хладагента) выбран воздух, так это не принципиально. Как и то, что этот «совмещённый термотрансформатор» получается «полузамкнутый»: в одну сторону хладагент движется по организованному «каналу», в обратную – просто по атмосфере.

Наше «слабое звено» — перевозка. Надо «укрупнённо» проверить, есть ли экономический резон для такого бизнеса. Здесь очень легко нарваться на экономическую нецелесообразность, поскольку энергонасыщенность жидкого воздуха значительно ниже энергонасыщенности обычных видов топлива. Поэтому транспортный компонент в цене этого товара имеет решающее значение.

Как сказано выше, нас более всего устраивают характеристики советской ВРУ КжАжАрж-6. Это не означает, что мы намерены строить в Магадане именно такие ВРУ. Если бы да, то их пришлось бы построить 26 штук. Это большие затраты. Поступим, как подробно обдумывали применительно к Ростовской области (Донбассу). В каждом помещении, подлежащем отоплению, находится компрессор, выполненный по образу и подобию внутрикомнатной части сплит-системы. Компрессоры присоединяются к трубопроводам бывших теплофикационных сетей. Сети сводят сжатый до 2,5-3,2 МПа воздух на единую ВРУ без турбокомпрессора. Внутрикомнатные компрессоры приобретаются населением «за свои», что снижает себестоимость. Да, возникнет проблема, как населению и криогенной компании потом разделить «вершки и корешки» прибыли от исполнения проекта. Но пусть это будет самой большой проблемой.

Радикально снижает стоимость ВРУ Магадана в сравнении с вариантом КжАжАрж-6, как уже отмечалось, то обстоятельство, что на выходе нам не нужны чистые, отвечающие требованиям ГОСТ воздушные газы. Нам нужен просто обогащённый воздух. Дополнительно лишь, что мы намерены этот воздух очищать методом криоадсорбции от метана и закиси азота. Веществ этих мы извлечём не много, но ощутимо: 5 кг в сутки N2O и столько же CH4.

Казалось бы – мизер. Но надо учитывать, что парниковая активность метана в 21 раз больше активности CO2, парниковая активность закиси азота – в 298 раз. Т.о., извлекая из атмосферы за один отопительный сезон в сумме 3 тонны этих веществ, мы сделаем в плане борьбы с ГП эквивалент извлечению из атмосферы 477 тонн CO2. И что забавно, если бы мы извлекли из атмосферы 477 тонн CO2 (как о подобном многие мечтают), то далее встала бы задача захоронения. А здесь никаких проблем: метан использовать по назначению, закись азота, если нет желания заниматься ею как товаром, разложить в каталитическом конверторе…

Заманчиво закись азота в аммиак превратить. Такая реакция известна. Можно поискать-поисследовать возможность каталитического взаимодействия закиси азота с метаном, с образованием аммиака. Великолепно бы было… Возрастут объёмы нашей работы – можно заняться. Надо только не продувать насыщенный адсорбент горячим азотом. Если уж насыщен адсорбент закисью азота — ею, горяченькой, и продуть. Думаю, вопрос решаемый. Но чтобы делалось это, необходимо поощрение от международного сообщества.

Прикидываем, наконец, экономическую эффективность Магаданской части проекта с учётом перевозки.

Известны

~ полная холодопроизводительность ВРУ КжАжАрж-6

~ максимальная производительность жидких продуктов.

Отсюда определяется количество теплоты, отнятое установкой у 1 кг жидких продуктов в среднем при их сжижении. Соответственно это же количество теплоты будет отнято у окружающей среды одним килограммом жидкого воздуха при его возврате в исходное состояние.

Естественно, что жидкий воздух следует возвращать в исходное состояние с выполнением работы. Наибольшее количество работы дает в таком случае тот термодинамический цикл, к которому устремляют, оптимизируя, двигатель Стирлинга. По этому циклу рабочее тело надо сначала изохорно нагреть до температуры расширения, затем изотермически расширить до давления окружающей среды.

Нагревание жидкого воздуха для целей определения к.п.д., наверное, нельзя учитывать пока не образуется боль-мень термодинамический газ. Глядючи на потолок, принимаю -82°C. Думаю, здесь большой запас в нашу пользу. Температуру расширения принимаем обычную для тропиков – +27°C.

Теоретический КПД для «стирлинга» определяется формулой:

η = 1 — Тх/Тг,
где η — КПД, Тх — температура «холодного» объема и Тг — температура «горячего» объема.

Получаем термический КПД 36%. Реальный КПД принимаем 20%.

Есть у нас ещё один запас. Как уже замечали, при изохорном нагревании жидкого воздуха он может послужить охладителем конденсатора другой тепловой машины, с другим рабочим телом. Мы не рассматриваем, и в этом запас.

Берём в расчёт (всё по состоянию на начало 2010) тариф на электроэнергию в Сингапуре и реальный холодильный коэффициент кондиционеров. Выходит, что магаданская часть проекта рентабельна при стоимости транспортировки не выше 0,32 руб/кг жидкого воздуха. Для установления порядка цифр при морских перевозках глядим на танкер типа «Афрамакс» 105 тыс. тонн дедвейтом. Фрахт такого судна в тайм-чартере стоит 20 тыс. долларов в сутки. Коэффициент тары изотермических контейнеров велик. Поэтому перевезем одним рейсом только 65 тыс. тонн жидкого воздуха. Выходит, что собственно морская перевозка обходится в 0,12-0,14 руб./кг. При ведении бизнеса российско-сингапурской компанией грузовые операции и портовые сборы обойдутся в 0,15-0,16 руб./кг. Можно говорить о подробностях, но не в них пока цель.

Помня о заложенных в этот прикидочный расчёт запасах, приходим к выводу, что бизнес перевозки жидкого воздуха из Магадан в Сингапур для кондиционирования обещает быть доходным. Очевидно, что при использовании жидкого воздуха в качестве «топлива» в бензиново-жидковоздушном автомобиле-гибриде рентабельность высока, поскольку температура расширения воздуха не 27°С, а градусов 150.

Мы ещё не учитывали, что привезённый в Сингапур жидкий воздух не просто воздух, а обогащённый воздух, обладающий привлекательностью, что, несомненно, найдёт отражение в цене, которую даст покупатель.