Ресурсность RSW-технологий: экономия сырья, энергии, земли, труда и финансов - минимум в 10 раз

29 января 2014 г. 589

XXI век станет веком экономии ресурсов — энергетических, сырьевых, минеральных, пространственных, финансовых, трудовых, продовольственных и др. И это имеет прямое отношение к транспортным коммуникациям. Они должны быть только на «втором» уровне — над поверхностью земли, уже давным-давно занятой флорой и фауной, где SkyWay будет вне конкуренции.

В 20-ом веке население планеты выросло в 4 раза, а ВВП — в 20, что увеличило спрос на некоторые природные ресурсы на 2.000%. При этом мир вступил в эпоху дорогих ресурсов — эпоха низких цен осталась в прошлом. Рост среднего класса на 3 миллиарда человек в течение ближайших 20 лет резко увеличит спрос на новые ресурсы, а поиск новых источников сырья, энергии, воды и пищи затруднён и дорог. Скачок спроса произойдет именно в тот момент, когда поиск новых источников ресурсов затруднён или дорог, и нас ждёт «ресурсная революция». Дефицит или рост цен на один тип ресурсов может перекинуться на другие. Попытка удовлетворить растущий спрос пропорциональным ростом производства потребует в будущем дополнительных инвестиций до USD 10 триллионов в год и несёт для цивилизации серьёзные риски.

SkyWay сможет дать человечеству двойную экономию.

Во-первых, грузовые струнные трассы дадут дешёвый доступ к недоступным в настоящее время минеральным ресурсам, размещённым, например, высоко в горах, в тундре и на шельфе Северного Ледовитого океана, в глубине обширных пустынь, в глубине материков, например, в Австралии. Доступные минеральные ресурсы позволят мировой экономике и дальше динамично развиваться.

Во-вторых, грузопассажирские струнные дороги позволят, на порядок дешевле и на порядок с меньшими затратами сырьевых, энергетических и иных ресурсов, создать разветвлённую мировую сеть транспортно-инфраструктурных коммуникаций, совмещённых с информационными и энергетическими сетями. При этом, в течение 21-го века, практически весь транспорт перейдёт на «второй» уровень, оставив «первый» уровень природе и людям. Это позволит повысить коммуникативность земной цивилизации — по данным ООН потребность людей в поездках за ближайшие 50 лет должна увеличиться в 5—6 раз, при значительном увеличении скорости и дальности этих перемещений.

Особенность любой высокоскоростной путевой структуры — требуемая, из условий комфорта и безопасности, чрезвычайно высокая ровность пути, обусловленная не только строительными неровностями конструкций, но и статическими и динамическими деформациями пролётных строений под движущейся с высокой скоростью нагрузкой. Например, при длине пролёта 50 м и скорости движения 500 км/ч, максимальные неровности, с учётом строительных (технологических) погрешностей и динамических деформаций пролётного строения под нагрузкой, не должны превышать 10 мм (или 1/5.000 от длины пролёта).

Спроектированная высокоскоростная рельсо-струнная эстакада удовлетворяет перечисленным требованиям. Ажурная путевая структура, размещённая над поверхностью земли на «втором» уровне, имеет низкую материалоёмкость и, соответственно, низкий расход минеральных ресурсов на своё сооружение: стали и стальных конструкций, цветных металлов, железобетона, бетона, цемента, арматуры, щебня, песка, грунта и т. д. При этом, благодаря неразрезной конструкции струнного рельса (на всём протяжении он не имеет деформационных и других швов, так как сварен в одну плеть), несущая способность поддерживающих опор повышается на порядок. А поскольку таких опор большинство в конструкции дороги «второго уровня» — на одну анкерную опору приходится порядка 100 промежуточных опор,- соответственно, на порядок снижается материалоёмкость и стоимость опор.

Расход конструкционных материалов на 1 км протяжённости двухколейной предварительно напряжённой — растянутой — высокоскоростной (500 км/ч) рельсо-струнной эстакады составляет: мостовая сталь — до 600 т/км (из них: путевая структура — до 350 т/км; анкерные и промежуточные опоры — до 250 т/км), железобетон — до 900 т/км (из них: путевая структура — до 300 т/км; анкерные и промежуточные опоры — до 600 т/км). Гарантированная долговечность такой транспортной эстакады составит 100 лет. Её аналог был построен на полигоне первого поколения струнного транспорта в 2001 г. (г. Озёры Московской области, Россия) с расходом стали на эстакаду — до 120 кг/м на один путь.

Для сравнения приводим основные данные по высокоскоростной железной дороге в эстакадном исполнении, построенной по японским технологиям в 2000—2007 г.г. на острове Тайвань для движения со скоростью до 350 км/ч. Основные ресурсные характеристики этой дороги, имеющей протяжённость 345 км и стоимость, по разным оценкам, от USD 15 до USD 18 миллиардов (или USD 43,5—52,2 млн./км в ценах 2005 г.; в ценах 2014 г. эти цифры должны возрасти примерно в 2 раза):
— длина пролётов 35 м;
— фундаменты сверхмассивных железобетонных опор установлены на четырёх буронабивных железобетонных сваях диаметром 2 м и длиной до 60 м каждая (масса только свайного фундамента под каждой опорой может достигать 1.800 тонн, или более 50 т на погонный метр трассы!);
— мощные пролётные строения в виде двух предварительно напряжённых сборных железобетонных балок шириной 6 м, высотой 3 м и массой по 800 тонн каждая на пролёте;
— на несущие балки уложена железобетонная предварительно напряжённая плита шириной 13 м и массой 500 т на пролёте;
— на плите размещена рельсошпальная решётка двухпутной высокоскоростной железной дороги.
Расход конструкционных материалов на такую эстакаду составляет (с учётом рельсошпальной решётки): высокопрочная сталь (преимущественно арматура в железобетонных конструкциях) — 11.400 т/км, железобетон — 109.000 т/км. Примерно столь же материалоёмкой, как и описанная, является эстакада для поездов на магнитной подушке «Трансрапид» разработки компании «Сименс».

Таким образом, условная экономия основных строительных и конструкционных материалов при использовании RSW-технологий составляет: сталь — 10.800 т/км, железобетон — 108.100 т/км (или 45.000 м3/км). Поэтому на высокоскоростной сети дорог SkyWay протяжённостью 25 миллионов километров, которая будет построена в 21-ом веке на планете, условная экономия минеральных ресурсов составит: сталь — 270 миллиардов тонн, железобетон — 2,7 триллиона тонн (или 1.125 миллиардов кубических метров).

К сведению.

В настоящее время в мире выплавляется 1,5 миллиарда тонн стали в год. Для дополнительного получения сэкономленных 270 млрд. тонн стали и проката из неё было бы дополнительно выброшено в окружающую среду (в миллиардах тонн): пыли — более 32, сернистого ангидрида — более 17, оксида углерода — более 38, оксида азота — более 3,8, сточных вод — более 50 триллионов кубометров (50 тысяч кубокилометров). Для выплавки такого количества стали в течение 50 лет не понадобится 540 крупных металлургических предприятий производительностью по 10 млн. т/год, с большим количеством цехов и вспомогательных служб, которые заняли бы территорию в 500 тыс. га. При этом не были бы дополнительно изъяты земельные угодья, нарушенные горными работами, занятые отвалами, золо- и шламонакопителями площадью более 62,5 млн. га (или более 625 тыс. км2 — почти 3 площади такой страны, как Великобритания). Не было бы добыто  — в карьерах и шахтах — более 1,2 триллионов тонн различного исчерпаемого сырья (в том числе коксующегося угля), после переработки которого только в твёрдые и экологически опасные отходы не попали бы более 120 миллиардов тонн различных экологически опасных и канцерогенных веществ.

Ещё больше потребовалось бы ресурсов (в том числе энергетических, земельных, людских, финансовых и др.) и не меньше появилось бы глобальных экологических проблем — при производстве и укладке в конструкции дополнительных 1,125 триллионов кубометров (2,7 триллиона тонн) железобетона, сэкономленного при использовании RSW-технологий на 25 млн. км дорог эстакадного типа.

При этом необходимо особо отметить преимущества эстакады, как опорной конструкции для высокоскоростной путевой структуры, перед традиционной земляной насыпью (выемкой), а также — щебёночно-песчаной подушкой и рельсошпальной решёткой высокоскоростной железной дороги.

При строительстве рельсо-струнной эстакады точечный объём земляных работ будет снижен более чем в 100 раз в сравнении с прокладкой такой же дороги в линейной насыпи. Поэтому ландшафту и биогеоценозу в зоне строительства не будет нанесён какой-либо ущерб и не потребуется рекультивация земель. Это особенно важно при прокладке трассы по вечномёрзлым и слабым грунтам, которые не способны выдержать дополнительную нагрузку от насыпи, не только весовую, но и тепловую в летний период времени.

Кроме того, не только сама земляная насыпь, но и подстилающие грунты на традиционных высокоскоростных дорогах должны быть плотными (дополнительно уплотнены примерно на 10%), что превращают такую дорогу в протяжённую низконапорную плотину, перерезающую истоки рек, движение грунтовых и поверхностных, в том числе, паводковых, вод. Такая чрезвычайно материалоёмкая насыпь, местами достигающая высоты 10 м и более (или порядка 500 тыс. тонн грунта на каждый километр протяжённости дороги), нарушает миграцию животных, как домашних, так и диких, угнетает природное биоразнообразие, препятствует перемещению сельскохозяйственной и иной техники. При этом, из-за опасности выхода на путь крупных животных (лось, корова, дикий кабан), что привело бы к крушению и сходу с рельсов высокоскоростного подвижного состава, такую насыпь железнодорожники вынуждены ограждать. Причём, стоимость только такого традиционного ограждения, а также сопутствующей насыпи традиционной транспортной инфраструктуры (водопропускные сооружения, мосты, путепроводы, многоуровневые развязки и др.), будут значительно дороже всей рельсо-струнной эстакады такой же протяжённости.

Ещё одно из преимуществ RSW-технологий — экономия на ресурсах при массовом производстве подвижного состава. Например, современный самолёт на одного пассажира перевозит (причём поднимая на высоту 10—12 км, тратя на это огромное дополнительное количество энергии) до одной тонны своей конструкции и топлива. При этом одно посадочное место в современном аэробусе стоит до USD 500—600 тыс., а весь самолётный парк для выполнения такой же транспортной работы, что и сеть SkyWay протяжённостью 25 млн. км, обошёлся бы заказчику в дополнительные USD 75 триллионов. За этой избыточной стоимостью стоят нерационально использованные, причём ограниченные (а значит не использованные для иных более разумных целей) сырьевые, трудовые, в том числе социальные, и финансовые ресурсы нашей цивилизации.

Современные железнодорожные вагоны топливо не возят, зато «железа» в них — до 1,8 тонн на одного пассажира купейного вагона, а с учётом веса электровоза — до 2,5 т/пасс., что крайне неэффективно с ресурсной точки зрения. При этом каждое пассажирское место на железной дороге обходится также недёшево, причём чем выше расчётная скорость движения — тем дороже. Например, в скоростных поездах «Сапсан», закупленных Россией в Германии и развивающих скорость всего 250 км/ч, каждое сидячее место обошлось налогоплательщику почти в USD 200 тыс.

Юнибус же, даже высокоскоростной (500 км/час), конструктивно не сложнее современного легкового автомобиля (микроавтобуса) и имеет примерно те же массогабаритные и стоимостные характеристики: «дешёвого железа» — до 250—300 кг/пасс., стоимость (при серийном производстве) — до USD 20—25 тыс./пасс.

К сведению.

Экономия инвестиционных затрат на строительство одного километра рельсо-струнной эстакады, в сравнении с эстакадой высокоскоростной железной дороги и для поездов на магнитной подушке, составит около USD 60 млн./км — с учётом неизбежного удорожания традиционных транспортных эстакад в сложных природно-климатических условиях прохождения большинства трасс. Если во всём мире будет построено хотя 25 млн. км высокоскоростных междугородных и международных трасс эстакадного типа (к настоящему времени на планете построено более 30 млн. км автомобильных и более 1 млн. км железных дорог), то человечество сэкономит на создании сетивысокоскоростных дорог 1,5 квадриллиона (или USD 1.500 триллионов) финансовых ресурсов. Эта экономия будет за счёт экономии невозобновляемых ресурсов — природных (руда, нефть, уголь и др.) и трудовых (не будет выполнен ненужный, неэффективный, гигантский труд не только на самом строительстве, но и при добыче руды и нефти, выплавке и прокате стали, приготовлении бетона, а также по их транспортировке на сотни и тысячи километров и т.п.).

Земляные насыпи железных (в том числе высокоскоростных) и автомобильных дорог накрывают (отнимают у землепользователя) с учётом инфраструктуры минимум 4 га почв на каждом километре протяжённости. При строительстве сети дорог SkyWay протяжённостью 25 млн. км это спасёт от уничтожения порядка 1.000.000 квадратных километров почв — такова площадь четырёх Великобританий. При усреднённой стоимости изымаемой под строительство земли USD 1 млн./га, стоимость спасённой земли составит USD 100 триллионов, при стоимости USD 10 млн./га (земля постоянно дорожает и к концу века может в среднем стоить и дороже) — USD 1.000 триллионов (или USD 1 квадриллион). Спасена будет не просто земля, а плодородная почва. Ведь самый ценный минеральный ресурс на планете, безусловно, — это живая почва, которая, собственно, и даёт всем нам жизнь; при этом гумус в почве создавался живыми организмами в течение миллионов лет не для того, чтобы его «закатали в асфальт».

Тэги
Анатолий Юницкий

Президент группы компаний SkyWay, генеральный конструктор

Последние новости

Copyright © Rsw-systems.com, Inc.