ГОЕЛРО: Витоки

Улюблена приказка нашого сайту: «Танцювати потрібно завжди від грубки». «Піч» для нас - це енергетика, причому пічка така хитромудра: в різний час її топили дровами, вугіллям, нафтою, газом, ураном і плутонієм, а тепер ось всім відразу, та ще й з вітерцем та під сонечком.

Що нам спадає на думку, коли ми згадуємо минулий ХХ століття? Війни і революції? Вірно. А ще? А ще ми згадуємо дивовижну, несхожу ні на одну іншу країну - СРСР. Країну, зухвало протиставив себе всього іншого, цивілізованого і не дуже світу. Миру ринку, світу капіталізму, миру ринкової стихії Радянська влада протиставила план. Ні, не так - Його Величність План.
Зараз можна скільки завгодно намагатися висміювати це «явище», згадуючи пізньорадянської епоху, коли плани створювалися ніби спеціально для того, щоб було зручно робити приписки, перевиконувати намічене заради отримання премій та інших заохочень, заради того, щоб під шумок займатися розкраданням та спекуляцією «дефіцитними »товарами. Але не варто забувати про те, що будь-яка ідея стає погана, коли люди перестають розуміти первісний зміст, в неї закладений. «Навчи дурня богу молитися - він собі лоба розіб'є». План заради плану брежнєвської епохи найрадикальнішим чином відрізнявся від планів перших п'ятирічок. Саме ці, найперші п'ятирічні плани допомогли юному СРСР з неймовірною швидкістю залікувати рани Першої світової і громадянської воєн, в стислі, казкові по стрімкості роки створити абсолютно нові галузі промисловості, інженерні, конструкторські, наукові школи. Саме плани перших п'ятирічок багато в чому створили ту «архітектуру» і століття нинішнього, XXI за рахунком, вивівши СРСР в число самих передових держав свого часу. Можна лаяти або хвалити тодішній Держплан, але факт залишається фактом: План забезпечив можливість творити, дерзати, наздоганяти і переганяти, забезпечив можливість вистояти і перемогти у найстрашнішій з воєн, забезпечив небаченої краси і мощі прориви - в космос і всередину атомних ядер.

А причому тут, власне кажучи, енергетика? А вона не просто «причому» - вона на чільному місці. План ГОЕЛРО був первай в історії Радянської Росії - перші успіхи, невдачі, досвід. Практично весь склад штабу ГОЕЛРО увійшов в новий орган - Держплан. І енергетики були одними з тих, хто складав плани перших п'ятирічок - вони вже були практиками, а не теоретиками, вони вже розуміли, що таке комплексний розвиток регіонів. ГОЕЛРО - «батько» всіх наших планів, енергетика - основа промислової, а значить, і військової, політичної могутності Радянського Союзу. Втім, чому тільки Радянського Союзу? Відкрийте газети, включіть телевізор: якщо світ говорить про Росію, то він говорить про її енергетичних запасах, енергетичної потужності, енергетичних технологіях. Ми - Північ, а на Півночі можуть вижити тільки господарі, підкорювачі енергії.
«Звідси світити ми будемо світу» - поки це гасло незримо з нами, все у Росії буде в повному порядку.
Планова електрифікація Радянської Росії не починалася на порожньому місці - був досвід, були напрацювання, просто не було волі об'єднати всіх професіоналів в одну команду, надати їх проекту загальнодержавний масштаб. А фахівців в енергетиці, в електрифікації в Росії вже було чимало, і не просто фахівців, а всесвітньо визнаних професіоналів, вчених, винахідників. Грандіозний будинок ГОЕЛРО не виникло з повітря, не розуміти і не пам'ятати про це - безкультурно. Тому і почнемо саме з «фундаменту»: як і ким він створювався, за якими такими причин серед численних емігрантів з стала соціалістичною Росії енергетиків просто не було ...

Юний, народжувався ХХ століття було століттям освоєння електрики - небаченої раніше сили, здатної забезпечити масове виробництво всього, чого так не вистачало людям в попередні століття: продуктів харчування і одягу, нових видів транспорту, нових предметів повсякденного побуту, позбавляє від монотонних і багатогодинних витрат часу і сил. Пішки або на конці на роботу з одного кінця міста в інший? Ні, дякую - проїду на трамваї. Лучина, свічка, масляний або газовий ліхтар, щоб не ламати ноги і не сидіти в будинках і квартирах в темряві? Навіщо, простіше клацнути вимикачем - і загориться електрична лампочка. Новини батькам, друзям і близьким - поштою, яка йде кілька тижнів? Так ось же телефон, ось телеграф! Винаходи, великі і маленькі, сипалися, як з рогу достатку: постійний і змінний струм, передача електроенергії по кабелях і по повітряних лініях електропередач, електростанції на нафти, електростанції на мазуті, на бензині, на вугіллі, перші греблі ГЕС, нові і нові засоби виробництва - верстати, преси, плавильні печі. Романтичне час, коли професія інженера була чи не найпрестижнішою.
Царська Росія прагнула не стояти осторонь від «стовпової дороги прогресу», радянська школа енергетики мала серйозні основи, хороший фундамент. Саме в той час здобували освіту, набиралися практичного досвіду майбутні творці ГОЕЛРО. Перші електростанції - Баку, Петербург, Москва, перші лінії електропередач, електрифікація міських осіб і заводських цехів. Росія не була в найперших рядах - надто велика держава вона була, надто низький був рівень розвитку економіки, занадто мало було освічених людей. Але і це відставання російські інженери зуміли повернути собі і нам на користь: вони мали можливість аналізувати і успіхи, і невдачі країн Європи і набирали міць США, вони мали можливість без поспіху міркувати, що буде корисніше за все саме для Росії, а що піде на шкоду . З власного досвіду і аналізу поступово складалися певні напрацювання, втілені в ГОЕЛРО.

План ГОЕЛРО, Фото: http://energymuseum.ru/

Що пригадується, коли ми чуємо це дивовижне слово? Абревіатура хитромудро, але цілком логічна: план Державної електрифікації Росії, ГОЕЛРО. За цією назвою - події та люди, багато в чому визначили розвиток СРСР, що забезпечили можливість підготовки селянської країни до індустріалізації, яка зробила Червону Імперію однією з провідних держав світу. Не було б плану ГОЕЛРО, не виявися він настільки вдалим, що не зумій Радянська країна його виконати - не було б і п'ятирічних планів, не було б і самої індустріалізації. ГОЕЛРО дав старт системі планування, оскільки все починалося саме їм. Радянська влада, СРСР «танцювали від грубки», почавши саме з «підкорення» енергетики.
І коли писати про нього, як не в переддень Дня енергетика? Якщо хтось не в курсі, із задоволенням нагадаємо: Росія відзначає його 22 грудня, починаючи з тепер уже далекого 1966 року. Так що в цьому році ювілей не тільки у одного з авторів нашого сайту, але і у цього чудового свята. Нічого випадкового в дати 22 грудня немає - в цей день в 1920 році на VIII Всеросійському з'їзді Рад був прийнятий план ГОЕЛРО. З моменту Жовтневої Революції минуло всього 3 роки, тільки-тільки закінчилася Громадянська війна, по околицях ще пустували недобиті банди бандитів різних мастей, а нова влада вже планувала абсолютно новий етап в житті юного держави.
Але, оскільки запас часу до свята є, поспішати не будемо: давайте спробуємо пригадати, як виглядало розвиток виробництва електроенергії на початок ХХ століття. Тоді буде зрозуміліше, якими шляхами йшло становлення електроенергетики в Росії, що зумовило створення плану ГОЕЛРО.

фото: http://cs5.pikabu.ru/

Електрика, електроенергія дивні і ось з якої ще боку. Електрика в побуті, в промисловості з'явилося трохи більше століття тому, але воно вже стало буденною практикою нам з вами, що стовпи з проводами здаються невід'ємними частинами повсякденного пейзажу, а півгодини без електроенергії в наших з вами будинках і на вулицях міст - якийсь неймовірною трагедією, замішаної на почутті здорового здивування: що таке, як же так, куди подівся ток в розетці ?! Звично, зручно, комфортно, відкритий вогонь в каміні і свічки на столі - вже екзотика, що викликає ностальгію за «старими добрими часами». Ми настільки звикли до цього зручності, що давним давно перестали замислюватися над «дитячими питаннями». Чому ток в розетці змінний, а не постійний? Чому напруга 220 вольт, а не 333 або 77? Чому частота струму в розетках квартир 50 герц, а не 138? Чому напруга на стовпах, які геть уздовж доріг понатикані - тисячі і навіть десятки тисяч вольт, куди ці вольти примудряються прірву по шляху до зарядки айфона і навіщо вони ховаються? Чому два пальця в розетку - бо-бо, а струм стукає чи ні в залежності від того, стоїш ти босими п'ятами на матір сирій землі або взутий в красиві туфлі? Чому, якщо дроти один на одного - десь в коридорі «клац» і відразу темно, але досить відщепнути пластмасову штучку он у тому шафці наверх - і знову світло? Що, згадали дитинство голоштанное і блондинок в офісі? Ото ж бо! Питань таких десятки, а кожен відповідь на них - ціла історія. Історія становлення електроенергетики, історія нашої з вами цивілізації, яка не зводиться тільки і виключно до кипіння ідей, революцій, воєн і нових напрямків в мистецтві. Це ще й те, як наука і техніка від гальванічних батарей прокрокували до атомних реакторів, як електрику з «восьмого дива світу» стало явищем звичним і буденним.
Чи не дивно: про війни з революціями ми інформовані, про комунізм з фашизмом в курсі, танк від літака відрізняємо, а ось навіщо потрібен трансформатор і чим він відрізняється від акумулятора знає одна людина з десятка. Чи не відрізняти фуете від фуагра - дикість і безкультур'я, а постійний струм від змінного не відрізняється - дурниці, справа житейська. Ні, ну хіба це справделіво ?! «Ні в якому разі!» - відповідає «Геоенергетика», і пропонує, перш ніж згадувати про електрифікацію, коротко пригадати, «хто» у нас живе в розетках, звідки «він» там узявся, чому «він» ось такий, а не якоїсь іншої.
Завдяки шкільній освіті і повсякденній роботі журналістів, ЗМІ багато з нас прекрасно знають імена тих, ким по праву пишається російська культура. Погодьтеся, що імена Льва Толстого, Миколи Гоголя, Володимира Маяковського, Максима Горького відомі всім - і це, безумовно, здорово. Але розвиток Росії, всієї нашої цивілізації - це не тільки письменники і поети, це ще й ті, хто своїми винаходами, своїм розумом і працею змінював вигляд наших міст і сіл, чиїми працями планета Земля стала «маленької» - геть, на книжку «» навколо світу за 80 днів »ми вже дивимося, як на щось давнє, наївне. Сьогодні нам і 2-3 днів вистачить, щоб облетіти планету настільки звичними нам літаками, а подорож з Петербурга в Москву займає і зовсім лічені години. А перехід від скіп та масляних пальників до лампочок, а освітлення наших міст і доріг не газовими пальниками, а свічками Яблочкова - хіба це не справжня технічна революція? Але при цьому що ми знаємо-пам'ятаємо про творців цього чуда? Ну-ка, спробуйте навскидку назвати тих, чиїми стараннями це стало можливим - вийде назвати хоч когось, крім Тесли, Яблочкова та Едісона? Воленс-ноленс пам'ятаємо тих, з ким «постійно стикаємося»: Георга Ома, Генріха Герца, Андре-Марі Ампера, Алессандро Вольта, Джеймса Ватта. Що, імена не пам'ятали? Ну, нічого - зате прізвища-то точно знаєте ...
Але, жарти жартувати - справа хороша, але ж сумно, панове і пані. Треба освічуватися - якщо вже ми маємо можливість читати, сидячи в освітлених приміщеннях. Треба знати імена Фарадея, Якобі, Ленца, Грамма, Фонтена, Лодигіна, Депрё, Доливо-Добровольського - ці славні люди зробили світ таким, яким ми звикли його бачити. Бачити, а не блукати в пітьмі - в самому що ні на є буквальному сенсі цього слова. А тому, перш ніж розповідати про ГОЕЛРО, ми спробуємо відібрати трішки вашого часу для того, щоб розповісти, з кого і як починалася, завдяки кому стала можлива електрифікація не тільки Росії, але і всієї нашої третьої за рахунком від Сонця. Хоча б кілька слів.

Лінія електропередач

При цьому шкільну програму переказувати немає ніякого сенсу - нам цікавіше практика, ніж теорії вчених з докладним викладом формул і схем їх дослідів-експериментів. Давайте-но не по підручникам, а іншим способом: ось що навколо себе бачимо, про те і говоримо. З того, що пов'язано з електроенергією, найпомітніше - дроти на стовпах, тому, що їх багато і скрізь стирчать. По великому секрету: вони не самі виросли, їх люди зробили і поставили. Ще один секрет: всі стовпи йдуть від електростанцій. Електростанції бувають різні, але суть їх роботи проста: різними шляхами генерувати електроенергію і забезпечувати її передачу споживачам - нам з вами.
Давайте коротко згадаємо, як виникла ідея електростанцій - «фабрик по виробництву електроенергії». Навіщо вони взагалі потрібні були? Справа була і в «свічках Яблочкова» з лампочками Едісона, але не менш важливою причиною була необхідність масового, безперервного і автоматизованого виробництва - такий запит був сформульований промисловістю другої половини XIX століття. Освітлення ж - це не тільки краса наших вулиць і комфорт при переміщенні по ним, але ще і освітлення виробничих цехів підприємств, що ставали все більшими. Масляні лампи вже на самому початку XIX століття стали йти в минуле, їх змінили газові пальники - газ був набагато дешевше, дозволяв організувати центральну подачу на всі пальники разом. Та ось тільки світла кожна така пальник давала не так, щоб дуже вже багато, тому, при тодішньому 12-14 годинний робочий день, продуктивність праці була так собі. І друга проблема - газ був занадто огнеопасен, часті пожежі приводили до трагічних наслідків. Ні, мова не про людські життя: молодому, сухорлявому, енергійному і хижому капіталізму було глибоко наплювати на цю проблему, але пожежі спалювали прибуток, змушували вкладати гроші і витрачати час на відновлення знищених вогнем обладнання та капітальних будівель. Потрібні були нові джерела світла і, одночасно - заводам і фабрикам потрібен був новий тип двигунів для підвищення продуктивності використовуваних механізмів. Загалом, попит був, причому був він насущним і повсюдним.

Радянський автоконвейер, Фото: https://ca.d-cd.net

І, як це зазвичай буває - на попит стало з'являтися і пропозиція. Ось тільки є одна цікава чисто технічна деталь: всі пропозиції електричних двигунів і генераторів років так 40-50 були зроблені тільки і виключно для постійного струму. Чому початок ери електрики було царством постійного струму - давайте спробуємо зрозуміти. Момент важливий, оскільки різке зростання розвитку електроенергетики почався тільки після «перемоги» струму змінного над струмом постійним. У чому між ними відмінність з утилітарною точки зору, власне кажучи? Всього два моменти: 1
змінний струм передається по провідникам (проводам і кабелям) на значні відстані майже без втрати мощностіпеременний ток легко перетворюється - від високої напруги в лініях електропередач з їх десятками тисяч вольт до звичних нам 220 вольт в домашніх мережах, до одиничок вольт струму постійного в наших комп'ютерах і ноутбуках.Но чому почали щось тоді саме з постійного струму? Розробляли генератори, двигуни, мучилися в спробах передати електроенергію хоч на мало-мальськи пристойну відстань, щоб потім «героїчно подолати» всі ці заморочки і перейти на струм змінний? 1
Нічого секретного - вчені - вони ж теж люди, а тому інерційність мислення і їм долати далеко не просто. Як люди змогли вперше отримати струм, пам'ятаєте? Гальванічні елементи, хімічні елементи там всякі. Давайте навіть не будемо подробиці згадувати: струм, що отримувався за допомогою хімічних елементів - завжди постійний. Ось і почали з нього, ось їм і продовжували займатися кращі з кращих електриків-енергетиків того часу. І на цьому напрямку були свої досягнення і прориви, змінювали зовнішність звичного світу. А початкова ідея, яка захопила уми вчених, була якраз на рівні дитячого наїву: дивись, яка штука! Давай до неї чогось подсоединим - раптом цього «чогось» зможе робити щось корисне? Саме ця, «дитяча» логіка привела до того, що спочатку стали займатися розробкою електричних двигунів: отримати харчування з гальванічної батареї і змусити хоч якийсь механізм за рахунок електроенергії виконувати механічну роботу.

Ось, например, живий та БУВ в России така чудова людина, як Моріц Герман Якобі. Ну, це ВІН в Німеччині БУВ и Германом, и Моріцем, а у нас цею хлопчик з хорошої єврейської сім'ї ставши Борисом Семеновичем. До России Борис Семенович Якобі прібув в 1835 году, 34 років від роду, на запрошення видатних російського астронома, творця Пулковської обсерваторії, носити его имя - Василя Яковича Струве. Правда, при народженні Майбутній Василь Якович іменувався Фрідріх Георг Вільгельм, но це дрібниці - ВІН російський астроном, и ЦІМ все сказано. Борис Семенович Якобі в 1835 году, як и Струве, ставши працювати професором Дерптського унівесітету - так назівався тоді славне місто Юр'єв, ніні песто наші вуха назв Тарту. Втім, не про Історію стаття. У Дерпті Якобі трудився професором ... архітектури - саме таку освіту він отримав в Геттінгені. З 1837 Якобі жив і працював в Петербурзі, а дорога до відкриття їм гальванопластики почалася з ... морського мінного справи. Електричний детонатор для них був розроблений трохи раніше Павлом Львовичем шилінгів (так, Шиллінг - ще один російський військовий інженер і дипломат), а Якобі продовжив удосконалити гальванічні батареї, першим здогадався в якості другого провідника використовувати морську воду, домігся значного зменшення габаритів і ваги гальванічних батарей . Пам'ятаєте «класичне» зображення морської міни: куля з металевими «шишечками»? Це вона і є - гальвано морська міна Якобі.
Виконавши цю потрібну роботу для військово-морського флоту, Борис Семенович продовжував працювати з гальванічним джерелами постійного струму, виявляючи чудеса винахідливості. Вершиною його творчості в цьому напрямку було створення чи не першого в історії електричного двигуна, здатного здійснювати щось більше лабораторного рівня: в 1837 році всього за 7 годин 12-місцевий ялик пройшов проти течії Неви цілих 14 кілометрів. Але це був і зліт, і падіння електродвигунів, живиться від гальванічних батарей: домогтися великої потужності було просто технічно неможливо. У 1842 році спеціальна комісія прийняла рішення припинити фінансування розробок з формулюванням «надалі до відкриття будь-якого нового шляху, що може вести до вдосконалення програми магнітної сили до руху суден». Переклад на сучасну російську мову простий: розвиток транспорту диктувало необхідність створення нового джерела електрорушійної сили. Практика поставила перед вченими і інженерами «просту, невигадливу завдання»: створити генератор струму, який був би досить компактний, досить дешевий, надійний, економічний.
Зрозуміло, «замовлення» «замовленням», а вчені почали міркувати на цю тему трохи раніше - інакше які ж вони вчені. Старт гонці генераторів дав Майкл Фарадей в 1831 році, створивши перший в історії генератор - зрозуміло, все того ж постійного струму. Ось він, на зображенні, до якої навіть пояснення не потрібно:

Ну, хіба що на далекому від нас, сіренькому закінчення осі не вистачає намальованою рукояті - пристосування, яке дозволяло обертати диск. Постійний магніт, між полюсами - мідний диск, крутимо рукоять - отримуємо струм, який знімають два ось цих намальованих контакту. «Дистанція» до генераторів, що стоять на сучасних АЕС - очевидна, але в дорозі важливий перший крок. І цілком логічно, що крок цей був зроблений саме Майклом Фарадеєм - людиною, який відкрив закон електромагнітної індукції. Ні, знову обійдемося без формул, все можна уявити наочно. Якщо через якийсь замкнутоий проводить контур пропустити магнітний потік, а потім змусити цей магнітний потік змінюватися - в контурі виникне струм. Ось на малюнку - постійний магніт, між полюсами якого обертається мідний диск. Отже, магнітний потік, що проходить через диск, змінюється, що і забезпечує появу струму. Нічого хитрого, але варто тримати в голові один нюанс. Якщо людину зі шкільною освітою попросити відповісти на питання «Що таке електричний струм?», Відповідь напевно буде коротким і точним: «Направлений рух електронів». Однак електричний струм «відкрили» і стали досліджувати на початку XIX століття, а відкриття електрона відбулося в 1897 році.
Фіксуємо: генератори і двигуни, електромагніти, ізолятори, теорія електричних ланцюгів, найважливіші закони (Ома, Ампера, Фарадея) - все це розвивалося без знання про те, що саме переносить електромагнітне взаємодія, без наявності в головах вчених знань про елементарні частинки. Проте, всі відкриті тоді закони - діють, ніяких обшібок вчені позаминулого століття не допустили.
Непоказна на вигляд конструкція генератора Фарадея, іскри, тріщали короткими замиканнями під час роботи, ніби розкрила греблю - нові і нові розробки генераторів посипалися, як з рогу достатку. Генератор братів Пікс був створений вже в 1832 році, в 1834 році все той же Борис Семенович Якобі сам і приступив до виконанню завдання, їм сформульованої - розробив генератор, який назвав «магніто-електричної батареєю». А в 1833 році масла у вогонь підлив ще один російський фізик - Емілія Християнович Ленц, знову ж професор Дерптського університету. Він сформулював правило оборотності електричних машин: електродвигун може використовуватися в якості електрогенератора і навпаки.
Можна ще докладніше: якщо для виробництва електроенергії до генератора доклали ту чи іншу механічну роботу, то електрику, створене цим генератором, будучи переданим на точно такий же пристрій, здатне змусити цей «приймач» зробити точно таку ж механічну роботу. Ось розкрутила тонна води, що впала з висоти 10 метрів, ротор генератора, в результаті чого ми отримали «порцію електрики», яку той чи інший спосіб передали на «приймач», сконструйований рівно так само, як генератор - і цей «приймач» зможе підняти ту ж тонну води на ті ж 10 метрів. Ця «дрібниця» ще на кілька десятиліть закріпила пріоритет постійного струму: якщо вже вчені взялися розробляти генератори постійного струму, то і електродвигуни у них теж виходили на постійному струмі. А електродвигуни, у міру їх удосконалення, стали використовуватися в різних галузях промисловості - так з'являлася вже традиція, відмовитися від якої ставало все складніше.
1856 - генератор «Альянс», 1863 - генератор Уайльда, 1867 - генератор Сіменса, 1870 - генератор Грамма. Ось останній деякий час був вершиною творчості, оскільки бельгієць Зеноб Теофілл Грам зумів зібрати у своєму генераторі всі новітні досягнення науки і техніки того часу: генератор працював уже на електромагнітах і був самозбуджується (сам же і давав струм для своїх електромагнітів), в ньому стояв кільцевої якір з намотуванням, зробленої за системою, яку багато років називали «граммовской». Складні слова? Та не звертайте увагу, давайте коротко: генератор Грамма, створений півтора століття тому, за зовнішнім виглядом і за конструкцією вже дуже мало відрізнявся від генераторів сучасних. Подальші удосконалення генератора Грамма тривали, але це була вже, що називається, «тонка доведення». 1873 - генератор Альтенек, 1880 - генератор Максима (так-так, того самого, який кулемет імені себе створив) і в тому ж році - генератор Едісона. Подальша еволюція генераторів постійного струму пішла і йде куди повільніше - людство вступило в еру струму змінного.
У ті ж роки активно розроблялася, удосконалилася конфігурація магнітної системи електричних машин - техніки вчилися робити все досконаліші електромагніти, вчилися використовувати різні матеріали для намагнічування в різних режимах; синхронно йшли напрацювання термостійких електроізоляційних матеріалів. І навіть відсутність економічних і потужних генераторів служило безнадійним перешкодою для використання електрики там, де не потрібно величезна його кількість - давайте назвемо це «не енергетичним застосуванням електрики». Про що мова? Про телеграфі, телефоні, різних видів сигналізацій, дистанційне керування, відкрита Б. С. Якобі гальванопластика, створення все більш точних вимірювальних приладів - всього того, до чого ми тепер так звикли. Світ активно звикав до електрики, з кожним роком придумуючи все нові способи його використання. Вчені розробляли теорію електричних ланцюгів, Максвелл в 1864 закінчив створення теорії електромагнітного поля, проводив свої досліди і розрахунки Кірхгоф, але електрику - той не частий випадок, коли досліди, експерименти, практика «підтягували» теорію, часом мала тільки емпіричні обґрунтування ...

Далі буде.