БЕЗНЕФТЯНАЯ ЦИВИЛИЗАЦИЯ

[pkl]

Я думаю с вами бессмысленно тут спорить, просто приймите на веру, что сейчас КПД уже свыше 60%, и сами можете пересчитать ваши калькуляции.
Ну и второе, зазубрите себе, что энергетика существует далеко не только для выработки электричества.

Вообще уже около 1, но... надо то больше!

А про энергетику - так вообще! А для чего ещё она нужна?

[ВадимZero]

Я думаю с вами бессмысленно тут спорить, просто приймите на веру, что сейчас КПД уже свыше 60%

Для реактора ДЕМО(последователя ИТЕR) кпд 34% кажется. А Q-30

[AlexAV]

Я думаю с вами бессмысленно тут спорить, просто приймите на веру, что сейчас КПД уже свыше 60%, и сами можете пересчитать ваши калькуляции.

60% - это комбинированный цикл. К термоядерной станции он имеет весьма отдалённое отношение. Система термоядерной станции подразумевает жидкометаллическое охлаждение с рабочей температурой 400- 500С. Современная турбина с такими параметрами пара даёт КПД около 35%. Ну и плюс потеря нескольких процентов на электрогенераторе.

А ничего другого потребного масштаба просто не делали ФИЗИЧЕСКИ, но моделировали математически, и моделирование (подтвержденное натурными экспериментами меньших маштабов), как раз говорит, что стабильность токамака не очень, а у части других схем получше.

В этой области гидродинамическое моделирование не очень надёжно, а PIC слишком затратно в плане вычислительных ресурсов (точнее в 3D варианте фактически не реализуемо). Поэтому к любой модели надо относиться с известной долей осторожности и скептицизма. Они неплохо ловят гидродинамические неустойчивости, а вот кинетические потери не очень.

Однако всё  же предлагаю вести здесь более предметный разговор. Называйте конкретные схемы. У каждой из них есть свои достоинства и недостатки и... причины почему их пока не удалось реализовать физически.

P.S. Помимо токамаков наиболее близка к практической реализации открытые ловушки с амбиполярным и газодинамическим запиранием. Однако у амбиполярных до сих пор не решена проблема создания полностью осесимметричной магнитной конфигурации, что является источником сильных неоклассических поперечных потерь, а газодинамические вроде принципиальных проблем не имеют (МГД устойчивость, c сохранением осесимметричности поля, удаётся обеспечить за счёт модификации профиля поля в запробочной области), однако минимальная длинна ловушки для обеспечения приемлемого коэффициента усиления мощности получается очень большим (сотни метров), кроме того, данная система пригодна практически только для D-T реактора (для остальных очень сильно растёт длинна свободного пробега ионов из-за больших требуемых температур плазмы плюс не очень понятно как организовывать селективную откачку продуктов реакции без чего ни D-D, ни Не-3-D реактор реализовать нельзя). 

[AlexAV]

Для реактора ДЕМО(последователя ИТЕR) кпд 34% кажется. А Q-30

Именно. Вполне типичное значение для системы с жидкометаллическим охлаждением.

[AlexAV]

у и второе, зазубрите себе, что энергетика существует далеко не только для выработки электричества.

Экономику прикидывать пробовали? Цена технологического пара приблизительно 700 р/Гкал (600 р/МВт ч тепловой энергии), а цена электроэнергии 2200 р/МВт ч. Если мы используем термоядерный реактор как источник тепла, то чтобы он окупил хотя бы электроэнергию для обеспечения своей работы коэффициент усиления мощности (с учётом КПД гиротронов) должен быть не менее 5. А это ещё далеко не все затраты. Там ещё есть капитальные затраты, радиохимическое производство трития, очень больная тема - гелий для охлаждения катушек магнитной системы и т.д.

В любом случае система с коэффициентом усиления мощности меньше менее 5 ни для каких практических нужд непригодна.

P.S. Цифры взяты с госкомстата. Собственно вот они:

[AlexAV]

А если удастся достигнуть к.у.м., допустим, равного 7 или 8, это нас как то спасёт?

Это позволяет замкнуть цикл производства энергии. Т.е. в этом случае вопрос переходит из плоскости физики в плоскость экономики.

[Геральдинка]

Германия на уголь решила перейти. Вот это слухи, вот это новости.. А может правда?

Правда. Только подразумевается там несколько иное, а именно, что при цене нефти меньше 100$, альтернативы невыгодны, а если цена растет - сразу тут-же начинают расти альтернативы, и в какой-то момент становится выгодно что угодно, и солнечные батареи, и даже каталитическая конверсия угля в бензин.
Строго говоря, даже в России есть завод конверсии угля в бензин, работающий по циклу Фишера-Тропша, ну и в Германии тоже такие поддерживаются в полуживом состоянии.

Альтернативы по моему всегда выгодны. И поиск альтернативному топливу будет продолжаться. Уже хотя бы потому что запас может иссякнуть, а новое, да наверняка предпочтение будет отдано солнечным батареям, пока светит солнце, или дует ветер.. Какое то иной источник энергии всё равно нужен. Рано или поздно. Спасибо за уточнение, думала что это шутка..) А оказалось вовсе нет..

[anovikov]

А остались ли какие-то вопросы с этим сейчас? Себестоимость солнечной энергии упала уже ниже даже угля, дешевле всех вообще традиционных энергоносителей. Электрические машины - вышли на рынок, и никто их не задушил как говорили, и ездят лучше обычных. Формирование энергосистемы без хранения вообще - вещь отработанная. Для самолётов, кораблей и фур топлива не так много нужно, хватит биотоплива, да и electricity to fuels подтягивается.

[AlexAV]

Себестоимость солнечной энергии упала уже ниже даже угля, дешевле всех вообще традиционных энергоносителей.

Посчитанная исходя из номинальной мощности, т.е. из условия потока солнечной энергии 1кВт/м2 (что на земле бывает только в сахаре в полдень и то час в сутки). Это больше на мошенничество похоже.

Формирование энергосистемы без хранения вообще - вещь отработанная.

Да, но с маневровыми мощностями. И ни ветер, ни солнце на роль маневровых мощностей не годятся (атом кстати тоже). Здесь выбор вообще невелик - или ГЭС (установленная мощность которых весьма ограниченная), или ТЭС. Т.е. без ископаемого топлива сеть всё равно работать не будет.

[Nucleosome]

Для самолётов, кораблей и фур топлива не так много нужно, хватит биотоплива

ничего, что при нынешних технологиях его сбора его не хватате даже на этот самый сбор/доставку/производство? и вообще если для перчисленного не нужно много топлива, то для чего же тогда много? машинок частных? корабли вообще можно конечно строить и атомные, а поменьше парусные... фуры вообще не понятно к чему когда есть желдор, а вот для самолётов и ракет адекватной заметны не видно...

[-Asket-]

Норвегия на электрические паромы переходит: http://engineering-ru.livejournal.com/230936.html

[anovikov]

Нет, никакого мошенничества. Цена угля для электростанций (thermal coal), то есть не коксующегося, сейчас около 61 бакса за короткую тонну (что очень мало, несколько лет назад переваливало за сотню).  LHV около 34 МДж/кг, короткая тонна 907.2 кг, то есть $1.977 за гигаджоуль. Солнечные элементы стоят сейчас 40 центов за ватт номинальной мощности, период эксплуатации 30 лет в течение которого они постепенно деградируют (90% через 10 лет, 20% через 20 лет, и потом быстрое падение до где-то 60% через 30 лет, после чего начинается массовый выход панелей из строя и их надо менять). В среднем это равноценно эксплуатации без деградации в течение 25 лет. Средняя инсоляция в мире около 15% (скажем в Германии 10%, на Кипре 20%). Значит, 1 ватт мощности произведёт в среднем 24*365*0.15*25=32.85 КВТч электроэнергии, или 0.11 гигаджоуля. Это $3.38 за ГДж. КПД самых продвинутых ТЭС на бинарном цикле не более 58%, получаем в итоге ту же цену угля что и солнца.

Да, в себестоимости произведённой солнечной энергии солнечные модули составляют всего 20% - остальное это сборка их в панели, установка, инверторы, земля, финансирование. Но ведь и стоимость электричества из угля состоит тоже не из одного угля - как выходит из расчётов выше, угля на мегаватт-час (3.6 гигаджоуля, КПД 58%) уходит на 12.27 бакса, а реальная цена его скажем, с начала этого года 51 бакс за МВТч, то есть на уголь уходит примерно 25%. Так что это сравнение первичного энергоносителя с первичным. Причём, уголь едва ли может сильно подешеветь (добыча его в шахтах уже на грани окупаемости - слишком дёшев - и любое снижение цены ведёт к снижению предложения из-за свёртывания части шахт, что поддерживает цены - карьерная добыча намного дешевле но потенциал её не беспределен). А солнечные модули могут дешеветь почти неограниченно. Килограмм кремния даёт почти столько же энергии как и килограмм урана, а производство его понятное дело, куда дешевле.
 
В роли маневренных мощностей неплохо выступает биомасса и биогаз. И их нужно немного потому что ветер и солнце достаточно хорошо друг друга балансируют - в пасмурные дни обычно ветрено, зимой более ветрено чем летом. Давно посчитано что развитые страны прекрасно могут обеспечивать потребности своей энергосистемы только полностью возобновляемыми энергоносителями, и почти без потерь. Гугл: kombikraftwerk.

>и вообще если для перчисленного не нужно много топлива, то для чего же тогда много? машинок частных?

Так подавляющая часть нефти и уходит в бензин для частных машин в основном для городской езды. Процентов 60 не меньше. В США например, это 3 триллиона миль в год при среднем расходе 21 mpg, это 11.4 миллиона баррелей в день (КПД нефтепереработки 81.5%, 42 галлона на баррель) из общего потребления 17.5 миллиона в день. Из остального - по памяти миллиона по 2 в день уходит на корабли и траки, остальное - копейки (немного электрогенерации, немного non-energy use типа на производство пластика, около миллиона на самолёты - надо смотреть).

[AlexAV]

Да, в себестоимости произведённой солнечной энергии солнечные модули составляют всего 20% - остальное это сборка их в панели, установка, инверторы, земля, финансирование.

Это не исчерпывает вопрос себестоимости солнечной энергии (хотя 20% здесь условны, цена монтажа фиксирована и от стоимости батареи фактически не зависит). Во первых нет эксплуатационных затрат. Во вторых нет силовой электроники (которая тоже сильно не бесплатная). Кроме того сакральный вопрос "А какую мощность даёт солнечная батарея ночью?" остаётся. Т.е. в стоимость солнечной батареи (если считать правильно) надо включать и стоимость аккумуляции либо 100% резервирование тепловой генерацией.

Опять же сезонные колебания... Т.е. между июлем и ноябрём инсоляция отличается на порядок. Для чисто солнечной энергосети себестоимость надо считать по месяцу с минимальной инсоляцией (вариант при котором пол года придётся сидеть без электричества очевидно никуда не годится) и с аккумуляцией способной полностью сгладить суточные колебания. Иначе он попросту не имеет никакого смысла.

В роли маневренных мощностей неплохо выступает биомасса и биогаз.

Для западной Европы как раз не вариант. Попросту плотность населения слишком велика, нет достаточной биомассы в расчёте на человека (ведь здесь речь о величине порядка десятков процентов общей генерации). Бразилия или Россия ещё может быть...

И их нужно немного потому что ветер и солнце достаточно хорошо друг друга балансируют - в пасмурные дни обычно ветрено

Ветер вообще плохо что-либо балансирует. Попросту из-за сильных внутрисуточных колебаний. Опять же это вся балансировка не работает ночью. Т.е. опять нужно или аккумуляция или 100% резервирование тепловой мощностью.

[anovikov]

Да, учтены и эксплуатационные затраты и финансирование, и силовая электроника. Расходы на монтаж косвенно зависят от стоимости батарей: удешевление батарей вызывает рост объемов установки, рост объемов установки создаёт эффект масштаба у установщиков и снижает затраты на монтаж.

Собстевенно, план энергетического перехода осуществляемый в Германии именно такую схему и предполагает, и они выходят на 100% возобновляемую генерацию к 2040 (с балансировкой за счёт приграничной торговли электроэнергией с другими странами) и полную независимость к 2050. Сейчас что-то около 27% и рост как минимум процентов до 50 возможен вообще без задействования дополнительных ресурсов типа земли, т.е. примерно 2-кратное увеличение земель занятых под ВИЭ позволяет реализовать план - тут хватит хотя бы заброшенных земель на которых ранее находились полигоны Народной Армии ГДР.

Распространённое внутри России убеждение о том что ископаемые источники энергии являются чем-то незаменимым - плохо проработанная агитка для внутреннего употребления, для укрепления патриотического духа. Часто базирующаяся на совершенно ложных фактах (ветровые электростанции вызывают массовую гибель птиц, вплоть до вымирания отдельных видов) или фактах 30-40 летней давности (на производство солнечной панели уходит больше энергии чем она вырабатывает за срок эксплуатации - если бы это было так сейчас, всего энергопотребления промышленности Китая не хватило бы на производство одних солнечных панелей, тогда как очевидно что они в общем объеме его промышленной продукции просто капля в море).

[AlexAV]

Сейчас что-то около 27%

Откуда цифры? Вот данные BP (по Германии, 2012): ветер - 46 ТВт ч, солнце 28 ТВт ч, полная генерация - 617,6 ТВт ч. И того в сумме 12%. При этом уже имеются проблемы в электросетях. В частности в том, что в пике солнечные электростанции производят больше энергии, чем имеющиеся потребности сети. Т.е. дальнейший рост доли солнца будет попросту сопровождаться сильным падением КИУМ. При этом доля солнца в генерации остаётся весьма незначительной.

Распространённое внутри России убеждение о том что ископаемые источники энергии являются чем-то незаменимым - плохо проработанная агитка для внутреннего употребления, для укрепления патриотического духа.

Это не агитка. Для столь нестабильных источников генерации по факту получается что маневровые мощности должны генерировать энергии не меньше, чем сам этот нестабильный источник. Здесь Германия скорее подтверждает сложность или невозможность отказа от ископаемого топлива, чем обратное (если смотреть что происходит по факту, а не на планы, где можно написать что угодно). Так для солнечной энергии при её доле в генерации в 5% уже возникает проблема, что в пике она даёт столько, что на эту энергию просто нет потребителей. Это можно считать экономическим насыщением, т.е. дальнейший рост её доли будет попрасту вести к снижению КИУМ, т.к. в максимуме они будут работать просто в холостую.

[anovikov]

За 2013: гидро 21.2, ветер 45.32+0.675 (наземный и морской, морской еще только начинается), биомасса 35.95, биогенный мусор 4.9, солнце 28, итого 136 - 22.9% от общей генерации. Строку в педивикии за 2013 удалили, но было 25 с чем-то процентов, сейчас около 27% и столько же будет в среднем за год. Да, при превышении 50% начнутся ситуации когда придётся иногда отключать часть источников в особенно солнечные/ветреные периоды, но суммарные потери от этого будут ничтожны, не более нескольких процентов - тем более что произойдёт это когда АЭС уже будут все закрыты и регулирование мощности не будет вызывать затруднений.

Ещё раз - проект не предполагает НИКАКИХ невозобновляемых маневренных мощностей - балансировка только за счёт гидро и биомассы, это менее 30% общей генерации.

[AlexAV]

За 2013: гидро 21.2, ветер 45.32+0.675 (наземный и морской, морской еще только начинается), биомасса 35.95, биогенный мусор 4.9, солнце 28, итого 136 - 22.9% от общей генерации.

Биомасса и ГЭС не масштабируются. Объём их генерации сильно не вырастут. Кроме того по характеру поведения в сети биомасса - это просто ТЭС на нестандартном топливе, ГЭС также достаточно стабильный источник. Их надо рассматривать отдельно от СЭС и ВЭС.

Да, при превышении 50% начнутся ситуации когда придётся иногда отключать часть источников в особенно солнечные/ветреные периоды, но суммарные потери от этого будут ничтожны, не более нескольких процентов

Отнюдь не несколько процентов. Если 5% СЭС вызывает перепроизводство в солнечный день, то при десятках потери в пике пойдут уже в разы.

Ещё раз - проект не предполагает НИКАКИХ невозобновляемых маневренных мощностей - балансировка только за счёт гидро и биомассы, это менее 30% общей генерации.

Проект можно нарисовать какой угодно. Вот только 40,9 ТВт ч биомассы и 21,2 ТВт ч гидроэнергии сбалансировать сеть в 617 ТВт ч невозможно. Дополнительной биомассы нет физически (ну если только из Сибири дрова везти ) как и значимых рек для ГЭС. Соответственно эти составляющие расти не могут (по ГЭС уже лет 20 не растут).

Собственно мой прогноз - при проблеме с газом вспомнят про рурский уголь. А все эти фэнтезийные проекты сети состоящей на 100% из ВИЭ останутся только на бумаге.

[Nucleosome]

Ещё раз - проект не предполагает НИКАКИХ невозобновляемых маневренных мощностей - балансировка только за счёт гидро и биомассы, это менее 30% общей генерации.

а остальные 70% откуда? также, из приведённых вами цифр видно, что ни солнце ни ветер между 2012 - 2013 годами не изменились. а 2040 хоть и не очень сильно, но приблизился. чем это объяснить?

биомасса 35.95

а сколько на эту биомассу затраченно топлива? (которого своего в Германии практически нет) да, конечно, что-то с биомассы можно взять поскольку всегда есть несъедобные тходы, мусор и т. д. но поскольку тут мусор идёт отдельно, это явно что-то другое.
нет, конечно, биотопливо может что-то дать, может даже и многое - то есть то, что останется от разудутой транспортной сферы, если её заменить на поезда, корбали, метро, трамваи, элекромобили, но тут надо уже думать о том, как сделать её сбор менее энергоёмким, чем сейчас

Собственно мой прогноз - при проблеме с газом вспомнят про рурский уголь. А все эти фэнтезийные проекты сети состоящей на 100% из ВИЭ останутся только на бумаге.

да уж... как раз в подобных проектах виден

плохо проработанная агитка для внутреннего употребления, для укрепления патриотического духа.

и притом учитывапя глубокую зависимость от иностранных энергоносителей довольно явно

А солнечные модули могут дешеветь почти неограниченно. Килограмм кремния даёт почти столько же энергии как и килограмм урана, а производство его понятное дело, куда дешевле.

а дальше них ток у нас идёт до потребителя святым духом

ветер и солнце достаточно хорошо друг друга балансируют - в пасмурные дни обычно ветрено, зимой более ветрено чем летом.

хм... по этому есть какие-то данные? в силу чего так?

Так подавляющая часть нефти и уходит в бензин для частных машин в основном для городской езды. Процентов 60 не меньше.

60% видел для транспорта в целом по миру. доля машин там конечно велика, но не близка к 100...

Норвегия на электрические паромы переходит: http://engineering-ru.livejournal.com/230936.html

занятно, спасибо, но там же сказанно, что даже в рамках промных переправ для одной Норвегии возможно только на трети. и требует внушительной инфраструктуры, для кораблей же более-менее дальнего следования это вообще не решение...

[anovikov]

Рост потребления как биомассы так и биогаза планировали но не крупный, ресурсная база полностью учитывалась. Странно, вы что будете спорить с реализуемостью проекта проходившего много лет самое тщательное общественное рассмотрение в одной из ведущих демократий мира? Это выглядит по меньшей мере наивно. Зависимость от импортных энергоносителей конечно является крупным фактором подталкивающим на это, арабов не любят не только американцы (тем более что через максимум лет 5 США избавятся от зависимости от арабов окончательно, и тогда у них не будет никакого стимула их сдерживать силовыми методами - заботиться об Ормузском проливе там и тп - и они обнаглеют вконец).

рост между 2012 и 2013 был - например по солнцу с 4.4 до 5.3% общего потребления. у меня в тексте опечатка - это данные за 2012 и есть.

Трудно упрекнуть индустрию возобновляемой энергии в надувании пузырей или overpromising and underdelivering. В сущности, за её историю как существенной рыночной силы (то есть последние 10-15 лет) у неё был только один крупный провал: целлюлозный этанол. В остальном она систематически опережает прогнозы.

Комментарий модератора раздела

так давайте тут без политической пропаганды, с намёкаи на обычную для этой самой ведущей демократии агрессии

[AlexAV]

Странно, вы что будете спорить с реализуемостью проекта проходившего много лет самое тщательное общественное рассмотрение в одной из ведущих демократий мира? Это выглядит по меньшей мере наивно.

Наивно этим общественным рассмотрением слишком сильно верить. Особенно если проект более чем на 5 лет (там как известно или шах помрёт или ишак издохнет , т.е. ответственности по факту никакой). Уж очень много в таких проектах лоббирования тех или иных интересов.