DagTech Глобальные проекты Гамида Халидова
 
russian english
Проекты
Автор

 

Промышленность России, №9(41), 09.2000 г.

Г.Ю.Халидов
советник председателя президиума
Дагестанского научного центра РАН

Проект "Живая вода" - ключ к возрождению судостроительной промышленности России

Постановка проблемы

Цель проекта "Живая вода" - снабжение стран и регионов, испытывающих недостаток в воде (например, Аравийский полуостров), экологически чистой, пресной, талой водой из высокоширотных льдов. Этот глобальный проект может привлечь в страну в ближайшие годы миллиарды долларов инвестиций.

Проект "Живая вода" получил признание на многочисленных научных и экономических советах, конференциях, форумах (Международная научная конференция, посвященная 275-летию РАН и 50-летию ДНЦ РАН, 1999 г., Махачкала; Петербургский экономический форум-2000, 2000 г., Санкт-Петербург; Первый всемирный инженерный конгресс, 19-21 июня 2000 г., Ганновер, Германия; Вторая международная евроазиатская конференция по транспорту, 2000 г., Санкт-Петербург и др.). По просьбе ЮНЕСКО в августе 2000 г. проект направлен на Всемирную выставку ЭКСПО-2000, где компьютерный видеофильм, показывающий технологии проекта, демонстрируются на теле- и киноэкранах российской экспозиции.

По данным ЮНЕСКО более 80% болезней человека связаны с некачественной питьевой водой. Но вода - это не только вопрос здоровья людей, но и во многом вопрос их жизни. Не случайно вице-президент Всемирного банка реконструкции и развития Исмаил Серагельдин, прогнозируя проблемы, которые могут возникнуть между странами из-за нехватки воды, отмечал, что, "если вооруженные конфликты нынешнего столетия нередко возникали из-за нефти, то кровавые конфликты будущего века будут вспыхивать из-за воды".

По прогнозам специалистов, пресной воды на Земле осталось мало. На привозной питьевой воде живут Алжир, Сингапур, Гонконг, прибрежные районы Югославии. К концу тысячелетия государства Северной Африки и Ближнего Востока вычерпают до дна все подземные запасы в своих регионах. Если сегодня проблемы, связанные с нехваткой воды, испытывают около 250 млн. человек, то всего через несколько лет, по мнению экспертов ООН, они возникнут у стран с населением до 1 млрд. людей, а к 2025 г. от нехватки пресной воды будут страдать 2/3 населения земного шара. В предстоящем столетии человеческая цивилизация будет поставлена перед серьезными испытаниями.

Мировая наука уже несколько десятков лет настойчиво ищет пути обеспечения водой нуждающиеся регионы и страны, но пока не найдено кардинальных способов отвести надвигающуюся катастрофу. Созданы атомные и солнечные установки, опресняющие морскую воду, устройства, получающие воду осаждением водяных паров из воздуха, разного рода адсорберы, но ни один из этих вариантов ни в отдельности, ни все вместе не способны решить эту глобальную проблему. То вода получается некачественной, то установки по ее получению малопроизводительны, то себестоимость слишком высока. Необходим принципиально новый путь решения этой общемировой проблемы, в результате чего люди должны получить высококачественную воду, в достаточном количестве и с низкой себестоимостью. Расчеты показывают, что стабильные, не зависящие от погодных, климатических и политических условий запасы воды для миллиарда людей в достаточном количестве и высокого качества можно найти только в виде льда в высоких широтах земного шара в Антарктиде, Гренландии, на Аляске и т.д., где сосредоточены 2/3 всех запасов пресной воды на Земле.

Поиск и выбор технологий получения воды

Доставка воды в виде айсбергов предлагалась очень давно. Периодически в научных и предпринимательских кругах возникают дискуссии о возможности их транспортировки. Были просчитаны даже возможные варианты транспортировки айсбергов весом в сотни миллионов тонн из Антарктиды к берегам Саудовской Аравии. Современный уровень развития техники позволяет осуществить три варианта доставки льда:

  • в виде воды, для чего потребуются большие энергозатраты на растапливание льда и неприемлемые сроки погрузки;
  • в виде мелких кусков льда - здесь энергозатраты несколько меньше, но значительно возрастают капитальные затраты на разного рода оборудование, а также уменьшается плотность загрузки трюма и возрастают сроки погрузки;
  • в виде крупных нарезанных брусов льда весом в десятки и сотни тонн - энергозатраты уменьшатся, но усложняется погрузка судна, а объемы работ для буксиров и кранового оборудования возрастают в сотни и тысячи раз.

Во всех вышеуказанных вариантах себестоимость доставляемой воды неприемлемо высока, что делает ее неконкурентоспособной. Не случайно обращается такое большое внимание на продолжительность погрузки. Это связано с тем, что погодные условия в местах планируемой добычи льда диктуют необходимость ее проведения за один-два дня.

Очевидно, что только при минимизации затрат на каждом технологическом этапе заготовки, погрузки, транспортировки, разгрузки, будет возможно сделать эту воду из льда конкурентоспособной. Особенно это касается этапов заготовки, погрузки-разгрузки. Расчеты показали, что для рентабельности проекта, перевозка льда на многотысячные расстояния должна осуществляться судами водоизмещением более 40 тыс. т, их погрузка должна занимать один-два дня, а брусы льда должны весить несколько тысяч тонн, что позволило бы загружать и разгружать судно всего в несколько приемов. Современный уровень погрузочно-разгрузочных технологий и механизмов не позволяет оперировать такими массами и габаритами, да и районы возможной добычи льда (Антарктида, Гренландия) - слишком неподходящие места для крупных стационарных сооружений и механизмов. К тому же современный флот не имеет кораблей, способных принять и осуществить перевозку таких больших ледяных блоков.

Поэтому предлагаются принципиально новые решения, касающиеся способов и инструментов для добычи льда, конструкций морских судов, способов транспортировки и использования льда в местах его разгрузки. Все они имеют патентную защиту. Беру на себя смелость утверждать, что разработан весь технологический процесс обеспечения водой нуждающихся в ней стран. И, что самое главное, себестоимость этой высококачественной, "живой" с медицинской точки зрения воды, будет ниже получаемой на ядерных опреснительных установках.

Заготовка брусов льда

Антарктиду можно рассматривать как основной источник льда. Здесь сосредоточены триллионы тонн чистейшего льда, образовавшегося в те времена, когда еще ни одной промышленной пылинки не летало в атмосфере южного полушария. Это лед всех форм и размеров. В Антарктиде наиболее подходящее место для организации добычи льда - море Содружества, откуда отобранный айсберг (или айсберги) целесообразно отбуксировать в теплые месяцы года в район о. Кергелен, на мелководье, где вода не замерзает круглый год.

Экологам нет причин волноваться о возможных последствиях от деятельности по добыче льда для природы Антарктиды, Гренландии и Аляски. Если для 1 млрд. людей, нуждающихся в воде, принять за норму 2,5 л в день, то в год потребуется 1 млрд. т льда. Это всего 1 куб. км льда. А в одном только шельфовом леднике Эймери в Антарктиде заключено около 20 тыс. куб. км льда. Объемы же тающих и растворяющихся в морской воде айсбергов и льдин настолько велики, что практически не поддаются учету. Запасы льда не уменьшаются благодаря постоянно идущим процессам круговорота воды в природе.

Из всех айсбергов 60-80% образуются, отрываясь от шельфовых ледников, причем они самые большие, имеют плоскую поверхность и площадь до нескольких тысяч квадратных километров, что позволяет организовать заготовку льда прямо на них.

В нашем проекте способ заготовки бруса льда на айсберге (патент № 2148758) осуществляется при помощи специальных ледорезов для вертикальной и горизонтальной проходки (патенты №№ 2148759, 2148760, 2148757). С их помощью брус льда отделяется от массива айсберга, буксир вытягивает брус в воду и отправляет его к ледовозу. На этом этап заготовки бруса заканчивается.

Ледовоз. Погрузка, транспортировка, разгрузка

Ледовозы (патенты №2145562, 2145290) - это новый тип судов, предназначенных для перевозки крупногабаритных и многотысячетонных брусов льда и других видов крупногабаритных грузов, погрузка которых осуществляется непосредственно с водной поверхности в трюм.

Общий вид ледовоза представлен на рис. 1-3. Конструктивно судно является тримараном, что обеспечивает наибольшую устойчивость, плавучесть и запас прочности при погрузочно-разгрузочных работах и транспортировке. Боковые корпуса, которые в обычных классических конструкциях тримарана выполняют вспомогательную роль по увеличению устойчивости судна при волнении на море, в этом судне, предназначенном для погрузки-разгрузки и транспортировки тысячетонных брусов льда, являются наряду со средним корпусом основными. Перенос силовых установок в боковые корпуса придало судну исключительную маневренность и позволило осуществлять загрузку льда (груза) непосредственно из воды в трюм, а также значительно увеличило устойчивость, плавучесть и грузоподъемность судна. Сложность погрузки состоит в том, что "заглатывать" приходится ледяной брус массой в несколько тысяч тонн. Для этого форма и размеры ледоприемника и бруса должны полностью совпадать. Кроме того, необходима высокая маневренность судна, чтобы обеспечить на очень малых скоростях "ювелирную точность" при наплыве на брус, его "заглатывании" и переправке в трюм.

Технология осуществления погрузочно-разгрузочных работ также разработана и запатентована (патент №2144883).

С учетом того, что тысячетонные брусы льда во время перевозки могут повредить корпус корабля, разработана специальная технология транспортировки брусов льда ледовозом (патент № 2145561).

Ледоприемник. Получение талой воды и охлажденного воздуха

Ледовоз, прибывший, например, в порт Джидда (Саудовская Аравия), выгружает брусы льда в воду, а мощные лебедки специальной конструкции, установленные на берегу, подтягивают их к причалу. Вытащенные из воды брусы попадают в специальный желоб, по которому направляются в "стадион-ледоприемник" с прозрачной крышей, находящийся поблизости от берега. Регулируя доступ солнечных лучей и горячего внешнего воздуха, в ледоприемнике можно получать требуемое количество холодной воды и охлажденного воздуха. В зависимости от планируемой пропускной способности возможны различные конструкции стационарных ледоприемников и варианты получения охлажденного воздуха и воды.

Приведем вариант применения данной технологии для решения очень важной проблемы, которую много лет с привлечением международных научных кругов пытаются решить правительство и деловые люди Саудовской Аравии. Это создание благоприятного микроклимата в местах размещения и передвижения паломников во время хаджа. Хотя рассмотрено множество проектов, ответ еще не найден. Наш проект позволяет его найти.

От "стадиона-ледоприемника" в Джидде охлажденный воздух по теплоизолированным подземным трубам с помощью компрессорных станций подается в окрестности Мекки, где через распределительную сеть поступает в помещения и палатки паломников (рис. 4), а также, по навесным конструкциям на маршруты паломников по святым местам. Кроме того, возможно использование льда и холодного воздуха для охлаждения мяса жертвопринесенных животных (до отгрузки по назначению). Расчеты показывают, что за время хаджа, в зависимости от времени года, потребуется 1-2 ледовоза водоизмещением по 50 тыс. т. Параллельно с охлажденным воздухом может подаваться и талая вода. По такой же схеме круглый год могут снабжаться водой города и населенные пункты Саудовской Аравии.

Плавсредство - баркон

Для того, чтобы избежать порожних рейсов ледовозов, возвращающихся после доставки льда, предлагается использовать их для транспортировки различных грузов с помощью так называемых барконов (образовано сочетанием первых слогов слов "баржа" и "контейнер"). Баркон - это минибаржа, которая размещается внутри трюма среднего корпуса ледовоза, причем размеры баркона, как правило, равны размерам бруса льда.

Погрузка-разгрузка баркона в ледовоз осуществляется так же как погрузка-разгрузка брусов льда. Барконы должны быть заранее загружены и готовы к погрузке на ледовоз прямо из воды. Грузы могут быть самыми разнообразными. Погрузочные операции повторяются до полной загрузки трюма судна барконами. Комплект барконов должен обеспечить плотное заполнение трюма, как и в случае транспортировки брусов льда.

Экономическое обоснование проекта

Для подтверждения рентабельности проекта, необходимо иметь возможность его реализации в одной или нескольких странах, нуждающихся в воде и способных финансировать расходы. Подсчитаем количество льда, например, для Саудовской Аравии - самой динамично развивающейся страны, население которой уже превысило 20 млн. человек. Приняв за ежедневную норму потребления воды человеком 2,5 л, получим годовую потребность страны в воде - 18 млн. 250 тыс. т, что соответствует 20 млн. т льда.

В какую сумму обойдется этот проект? Какова будет себестоимость литровой бутылки воды? Оказывается, очень низкой. Такой низкой, что уже после реализации годовой потребности Саудовской Аравии в питьевой воде по довольно низкой цене 0,2 долл. за литр талой воды, чистая прибыль составит более 3 млрд. долл.

Поясним наши расчеты. Известно, что стоимость современного танкера водоизмещением 50 тыс. т составляет около 60 млн. долл. С учетом особенностей и новизны конструкции ориентировочную стоимость тримарана оценим в 200 млн. долл. Поскольку имеется возможность взять кредит в арабских странах практически без процентов на 20 лет, ежегодные выплаты по нему составят 10 млн. долл. Запланировав 10 рейсов судна в год, можно отчислять по 1 млн. долл. с каждого рейса для погашения кредита. Еще по 1 млн. долл. отчислений с каждого рейса пойдут на затраты по эксплуатации, зарплату и т.п.

Таким образом, общие затраты на рейс составят 2 млн. долл. Себестоимость 1 л талой воды составит 0,04 долл. (2 млн. долл.: 50 тыс. т воды). Стоимость 50 тыс. т доставленной воды составит 10 млн. долл. (50млн. л х 0,2 долл.). Тогда прибыль с одного рейса составит 8 млн. долл. (10 млн. долл. - 2 млн. долл.).

Чтобы совершить 10 рейсов в год, каждый рейс должен продолжаться 1 мес. Расстояние от Антарктиды до Саудовской Аравии и обратно около 22 тыс. км. За сутки ледовоз может проходить около 750 км (22 тыс. км: 30 дней), а его скорость будет не менее 17,1 узлов/ч (750 км: 24 ч = 32 км/ч). Скорость ледовоза 20 узлов/ч и более обеспечит высокую оборачиваемость судов и оптимизацию соотношения между количеством судов и непрерывностью технологической цепи поставок льда.

Для перевозки годовой потребности в 20 млн. т льда потребуется 400 рейсов (20 млн. т: 50 тыс. т). Значит, за год будет получена прибыль в 3,2 млрд. долл. (8 млн. долл. х 400 рейсов).

В дополнение к этим прибылям большие доходы принесет перевозка ледовозами попутных грузов в барконах на обратном пути. В зависимости от груза, фрахта, расстояния обратный рейс с барконами на борту может принести прибыль от нескольких миллионов до нескольких десятков миллионов долларов. Правда, здесь возникает необходимость увеличения количества судов, так как тогда будет расти и возможность попутных перевозок (и не совсем) на обратном пути в Антарктиду. Определим минимальную плату за грузовой рейс с барконами в 2,5 млн. долл. Тогда за год получим 1 млрд. долл. (2,5 млн. долл. х 400 рейсов).

В итоге, за год ледовозный флот, обслуживающий Саудовскую Аравию, может принести 4-5 млрд. долл. прибыли. Продажа воды оптом и в розницу также значительно увеличит прибыль, а значит рентабельность проекта. В сутки должны будут загружаться-разгружаться 1-2 судна (400 рейсов: 365 дней).

Приведенные расчеты, хотя и приблизительны (с явно заниженной рентабельностью), но достаточны для того, чтобы увидеть перспективу и стать отправной базой для проведения полномасштабного эскизного проектирования и технико-экономического обоснования данного проекта.

Высокая рентабельность проекта обусловлена также следующими факторами:

  • отсутствием платы за лед как за сырье;
  • относительной дешевизной способа заготовки льда;
  • относительной дешевизной погрузочно-разгрузочных работ;
  • использованием для транспортировки льда самого дешевого - морского вида транспорта;
  • растапливанием льда за счет солнечного тепла;
  • ненужностью каких-либо особых технологических процессов по обработке воды, образовавшейся вследствие таяния льда, так как полученная вода является конечным и практически экологически чистым продуктом, сразу годным к употреблению.

В данном проекте не учтена прибыль от реализации побочного продукта - охлажденного воздуха, а также от возможности использования тримарана-ледовоза в качестве круизного туристического судна. Оборудование и отделка боковых корпусов тримарана-ледовоза под круизный лайнер сделает доходность данного проекта еще выше, хотя уже одно использование барконов для грузовых перевозок настолько снизит себестоимость литра талой воды, что сделает ее практически бесплатной и общедоступной.

Для стран и территорий, расположенных в нежарких широтах земного шара, где нет высоких летних температур, а значит и потребности в больших количествах охлажденного воздуха, нет необходимости в строительстве дорогих стационарных ледоприемников. Лед будет поступать на реализацию сразу после разделки бруса на более мелкие куски для промышленных нужд и в виде ледяной крошки для розничной торговли. Таким образом, перспектива по обеспечению людей талой, "живой" с медицинской точки зрения водой в любой точке земного шара вполне реальна.

Обобщая вышеизложенное, приходим к выводу, что реализация проекта (например, для Саудовской Аравии) сводится к следующему: флот из 25-30 судов водоизмещением от 50 тыс. т и выше круглый год будет перевозить лед; места и объекты его заготовки выбираются в зависимости от времени года, состояния моря, ветров и течений, варьируются от берегов Антарктиды до о. Кергелен; заготовка льда обеспечивается несколькими бригадами по 10-12 человек каждая; летом фронт работ будет смещаться к берегам Антарктиды, а к зиме к о. Кергелен, где будут расположены ремонтные и вспомогательные службы; погрузка-разгрузка судов будет занимать день-два. Полный оборот судно совершит в течение 30 дней.

Наиболее существенные затраты по проекту - это постройка флота. Остальные затраты на строительство специальных причалов, стационарных ледоприемников, оборудования для добычи льда - на порядок меньше. Если развернуть работу в полном объеме, то через три-четыре года со времени начала финансирования необходимая береговая инфраструктура и первые суда будут построены, проведены все необходимые исследовательские работы и испытания оборудования. Стоимость реализации проекта для Саудовской Аравии составит около 3 млрд. долл. Если же достижение запланированного объема поставок льда растянуть на более долгий срок, то и первоначальные затраты могут быть снижены. Все зависит от темпов реализации проекта и оптимизации технологической цепочки. Объем финансирования и темпы работ могут обсуждаться и изменяться, но ясно, что потребности в пресной воде будут расти, а равноценного Антарктиде источника воды - нет. Значит, рано или поздно придется решать эту проблему.

Можно предположить, что такие компании, как PEPSI-COLA, COCA-COLA и другие, изготавливающие разного рода напитки, должны будут заинтересоваться данным проектом. Ведь, не случайно, знаменитое шотландское виски получают, используя воду горных ледников и снегов Шотландии. Размещая заводы по производству напитков в тропической и субтропической зонах на островах и континентах (с учетом солнечных дней и температур), можно создать мировую сеть по производству и реализации напитков на основе талой воды, полученной изо льда. Например, судно, загруженное льдом в Антарктиде, разгружает этот лед на заводе, расположенном в Сингапуре, затем, загрузившись готовой продукцией (напитками), транспортирует ее в Гонконг или Японию. Из Японии судно может отправиться на Аляску за льдом и т. д.

Для обеспечения потребностей человечества в воде в ближайшие четверть века потребуется свыше 2 тыс. таких ледовозов.

Заключение

Проект "Живая вода" на первый взгляд может показаться слишком масштабным и фантастичным, но он реален и жизненно необходим стране сейчас и в будущем. Судостроительная отрасль может получить заказы на миллиарды долларов, а это вызовет цепную реакцию размещения заказов на десятках и сотнях снабжающих предприятий, что создаст десятки и сотни тысяч рабочих мест. С учетом потенциальных возможностей привлечения зарубежных финансовых ресурсов этот проект обеспечит подъем судостроительной промышленности, но только в том случае, если Россия сохранит первенство в реализации данного проекта и в ближайшие 20 лет будет монопольно строить суда-ледовозы на привлеченные иностранные инвестиции и получать многомиллиардные доходы от реализации льда-воды.

В проекте предложены новые технические решения и технологии, защищенные девятью патентами Российской Федерации и имеющие мировой приоритет. Он был заслушан и одобрен на президиуме Дагестанского научного центра Российской академии наук. Сделаны доклады на многих научных конференциях и советах, имеются публикации в зарубежных и российских научных журналах и газетах.

Начало реализации проекта может выглядеть примерно следующим образом. Правительство РФ, после защиты проекта его экспертами перед Правительством Саудовской Аравии, например, заключает межправительственное соглашение о поставках льда. Под это соглашение созданная и уполномоченная Правительством РФ организация сможет брать долгосрочные (на 20-25 лет) и практически беспроцентные кредиты в банках заинтересованных арабских стран и финансировать российские судостроительные заводы, где будут размещены заказы. Отличие этого проекта от других в том, что он нуждается в минимальном (с российской стороны) финансировании только на стадии эскизного проектирования и подготовки технико-экономического обоснования, которые в ближайшее время можно подготовить до уровня, требуемого для контрактных предложений, после чего дальнейшее финансирование будет осуществляться иностранными инвесторами.

В Заключении Государственной экспертизы №36 от 17 февраля 1999 г. Министерства науки и технологий РФ прямо указывается на "...важность и престижность для РФ оказаться инициатором проекта такого глобального масштаба, а также очевидную заинтересованность нашей страны в получении миллиардных заказов на строительство специальных судов и оборудования...".

Помимо вышеперечисленных преимуществ данного проекта, есть еще один очень важный, хотя и не последний аргумент в пользу его распространения в мировом масштабе. Около 10 млрд. т условного топлива сжигалось в мире в 1995 г. К 2000 г., как и ожидали специалисты, потребление топлива на планете удвоилось. При этом все леса на земном шаре, даже при условии, что их перестанут вырубать, а будут только сажать, не смогут поддержать необходимую для жизни концентрацию кислорода в атмосфере. Ежегодный перерасход кислорода над его воспроизводством достиг 10 млрд. т, а как известно, снижение содержания кислорода в атмосфере от необходимых 20-21% до 17-18% уже вызывает кислородное голодание, удушье и смерть. Поэтому к выбору стратегии обеспечения питьевой водой 3-4 млрд. людей на Земле через 20-30 лет (согласно прогнозам экспертов ООН) надо подойти очень осторожно, просчитав все варианты экологических последствий.

Проект даст возможность разомкнуть образовавшийся порочный круг - для обеспечения людей водой, охлажденным воздухом, льдом надо сжигать невосполнимое углеводородное, ядерное топливо и атмосферный кислород, ухудшая экологию, климат, вызывая опустынивание, обезвоживание земли, что может привести к экологической катастрофе.

Реализация проекта станет активной и реальной политикой в претворении в жизнь решений Киотского протокола. Проект позволяет отказаться от строительства множества опреснительных станций, работающих на ядерном и органическом топливе, которые уже не станут выделять огромное количество тепла и углекислого газа в атмосферу, усиливая парниковый эффект и сжигая столь необходимый атмосферный кислород. А миллионы и миллионы тонн вывезенного из высоких широт земного шара и бесполезно тающего в тропиках льда будут улучшать климат Земли и тормозить идущие на ней негативные экологические изменения.


Вернуться к списку публикаций

 

     © DagTech 2002-2003. Дизайн Компания IWT.