Телескопы покупают здесь


A A A A Автор Тема: Ядерная энергетика будущего  (Прочитано 98943 раз)

0 Пользователей и 2 Гостей просматривают эту тему.

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1980 : 12 Дек 2019 [18:38:11] »
Может кто знает?  Если  ЗЯТЦ не использовать  (или будут какие то проблемы которые помешают),  то на сколько лет человеческой цивилизации,  хватит чисто - урана-235, которого 0,7% в природе, для АЭС  с открытым циклом,  и месторождений с концентрацией  не менее 100 ppm (более бедные будут уже энергетически нерентабельны - больше будет потрачено энергии на извлечение урана-235, чем полученная от него энергия на АЭС)  ?
При условии что нефть газ и уголь уже закончились. 
Если ничего не напутал, то если закрывать одними АЭС открытого цикла всю потребность современного человечества в энергии (не только электро но и как замена сгораемого топлива), разведанных запасов природного урана хватит лет на 10.
Если изловчиться недорого добывать уран из морской воды (коего там миллиарды тонн), то можно протянуть несколько тысяч лет.

Оффлайн Skipper_NORTON

  • *****
  • Сообщений: 5 594
  • Благодарностей: 81
  • Хочу на Меркурий!
    • Skype - sergeyyankovich
    • Сообщения от Skipper_NORTON
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1981 : 13 Дек 2019 [23:22:22] »
sharp
разведанных запасов природного урана хватит лет на 10 .
 
Разве?   А не преуменьшаете ли..
 Может пруфы какие нибудь есть?

Оффлайн MenFrame

  • *****
  • Сообщений: 6 899
  • Благодарностей: 156
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от MenFrame
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1982 : 14 Дек 2019 [13:59:58] »
Разве?   А не преуменьшаете ли..
Имеется в виду уран с себестоимостью менее 100$
Наука есть организованный скептицизм в достоверности экспертного мнения.  Ричард Фейнман
Свобода, есть форма ответственности за необходимую глупость. (не помню кто сказал)

Оффлайн sharp

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 498
  • Благодарностей: 220
    • Сообщения от sharp
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1983 : 14 Дек 2019 [20:14:03] »
sharp
разведанных запасов природного урана хватит лет на 10 .
 
Разве?   А не преуменьшаете ли..
 Может пруфы какие нибудь есть?
Мировой запас урана в месторождениях - 7,5 миллионов тонн. Здесь имеется в виду уран, извлекаемый по себестоимости до $260 за кг.
Ну а дальше считайте. Калорийность делящегося материала - приблизительно 20 ГВт*ч на кг. Практическая достигаемый энерговыход в АЭС открытого цикла в 100 раз меньше - не более 200 МВт*ч на кг природного урана.Мировое потребление энергии всех видов - 150 ПВт*ч на 2010 год, сейчас полагаю уже побольше будет.

Так что 700-800 тыс. урана тонн в год мы съедали бы, если бы вздумали перевести 100% мировой энергетики на АЭС открытого цикла. Как видите, расточительность просто жуткая.

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1984 : 15 Дек 2019 [15:11:53] »
Может кто знает?  Если  ЗЯТЦ не использовать  (или будут какие то проблемы которые помешают),  то на сколько лет человеческой цивилизации,  хватит чисто - урана-235, которого 0,7% в природе, для АЭС  с открытым циклом,  и месторождений с концентрацией  не менее 100 ppm (более бедные будут уже энергетически нерентабельны - больше будет потрачено энергии на извлечение урана-235, чем полученная от него энергия на АЭС)  ? 

Судя по всему ни на сколько. Такое количество урана просто будет невозможно добывать.

Разве?   А не преуменьшаете ли..
Может пруфы какие нибудь есть?

Давайте сначала оценим то количество урана, которое нужно для замещения всех углеводородов при работе реактора в  открытом цикле. Тут, конечно, корректный анализ должен учитывать структуру потребления углеводородов и, соответственно, учитывать отдельно те отрасли, где тепло ядерного реактора может заместить тепло выделяемое при сгорании углеводородного топлива непосредственно (производство электроэнергии, отопление, области, где потребляется относительно низкопотенциальное тепло и т.д.), те отрасли, где надо будет замещать тепловые калории электрическими (отрасли промышленности, где требуется высокопотенциальное тепло, скажем печь для производства стекла или цемента едва ли можно непосредственно обеспечивать тепловой энергией от реактора, придётся строить электропечь и соответственно потребуется цепочка преобразований тепло ядерного реактора - электричество - высокопотенциальное тепло для промышленной печи, а это существенные потери энергии за счёт ограниченного КПД преобразования) и, наконец, те области, где энергия нужна в химической форме (производство азотных удобрений, топливо для ДВС транспортных средств и т.д., тут ядерную энергию опять же придётся пропускать через длинную цепочку преобразований, что означает существенные её потери из-за ограниченной эффективности каждого этапа, в результате  для замещения 1 Дж энергии ископаемого топлива здесь будет уходить в несколько раз больше ядерной энергии). Однако несколько упростим задачу и будем считать, что 1 калорию получаемую при сжигание углеводородов достаточно заместить одной калорией тепловой энергии, выделяемой ядерным реактором. Строго говоря, это предположение будет довольно сильно занижать требуемый объём производства ядерной энергии (во многих случаях энергию углеводородного топлива можно использовать значительно эффективнее, чем относительно низкопотенциальное тепло ядерного реактора), однако для оценок по порядку величины этого достаточно.

По данным BP в 2018 году в мире потреблялось 11 744 млн. тонн нефтяного эквивалента углеводородного топлива и производилось 611  млн. тонн нефтяного эквивалента ядерной энергии. Соответственно, примем что для полного замещения этого всего только ядерной энергией нужно производить 12355  млн. тонн нефтяного эквивалента ядерной энергии.

Теперь предположим, что это мы будем делать с помощью реакторов ВВЭР/PWR, работающих в открытом цикле. Реактор ВВЭР, работая на топливе со средним обогащением 4.31% может обеспечить среднее выгорание 41.5 МВт сутки/кг. Это значит что для производства 1 млн. тонн нефтяного эквивалента тепловой энергии реактору нужно 11.7 тонн обогащённого топлива.

Для пересчёта в то количество природного урана, которое потребуется для его производства учтём, что в хвостах обогащения остаётся где-то 0.1% U-235, который не извлекается (и это в лучшем случае, часто больше). Это можно сделать по формуле:
\(
M_0 = \frac{\nu_1 - \nu_2}{\nu_0 - \nu_2}M_1 \)

M_1 — масса обогащённого топлива, M_0 — масса требуемого для его производства природного урана. \nu_1 — обогащение топлива, \nu_2 — остаточное обогащение хвостов, \nu_0 =0.72 — обогащение природного урана. Итого получим, что для производства 1 кг топлива с обогащением  4.31% нужно 6.79 кг природного урана. Соответственно для производства  1 млн. тонн нефтяного эквивалента тепловой энергии реактору типа ВВЭР/PWR работающему в открытом цикле нужно 79.4 тонны природного урана. Ну а количество урана, требуемое для замещения всех углеводородов, соответственно, можно оценить как 981 тыс. тонн в год.

Теперь посмотрим на то сколько у нас есть. Существует вот такой обзор МАГАТЭ по ресурсам урана в мире: https://www.oecd-nea.org/ndd/pubs/2018/7413-uranium-2018.pdf  (называют Красной книгой :)). На цифры из него и будем ориентироваться. Приведём итоговую таблицу оттуда по запасам и ресурсам урана в мире:



Тут есть две категории. RAR (reasonably assured resources) и Inferred resources. Так вот,  Inferred resources — это не совсем запасы, т. е. это не то что гарантированно известно и что можно добывать. Скорее  Inferred resources — это геологическая гипотеза (т. е. исходя из каких-то геологических данных можно предположить, что в какой-то формации столько урана имеется). При дальнейшем исследование эта гипотеза может или подтвердится (тогда ресурсы из неё перейдут в первую категорию) или быть отвергнута (тогда они будут списаны). Величина  Inferred resources показывает обоснованные оценки того на сколько запасы могут быть увеличены в будущем при дальнейшей геологоразведке, но прямо сейчас то что там значится добыть невозможно, т. к. она отражает запасы предполагаемо существующих, но неизвестных залежей. А из неизвестной залежи ничего добыть нельзя, её сначала нужно хотя бы разведать (при этом её запасы или перейдёт в первую категорию, если разведка подтвердит их наличие, или будут списаны — если нет, что в отношение Inferred resources также весьма возможный сценарий).

Теперь смотрим на категорию  RAR, т. е. того, что более-менее достоверно есть в известных залежах. И для урана дешевле 260 $/кг там значится цифра 4815 тыс. тонн. При оцененном выше потребление  981 тыс. тонн чисто бухгалтерским методом можно получить, что этого хватило бы на приблизительно 5 лет. В общем, как видим, не густо. :)

В действительности всё ещё хуже. Никто в здравом уме никогда не будет открывать рудник чтобы полностью исчерпать его ресурсы за 5 лет. С точки зрения экономики это абсурд. Да и строить реакторы, которые обеспечены топливом лишь на 5 лет при ресурсе более 60 лет ( сейчас есть прецеденты продления сроков эксплуатации водо-водяных реакторов и до 80 лет) — абсурд не меньший. Реальный плановый срок работы рудника должен составлять 50 — 60 лет. Соответственно при более-менее достоверных запасах в  4815 тыс. тонн уровень экономически оправданной добычи едва ли может быть больше ~100 тыс. тонн. Т.е. имеющиеся сейчас запасы урана не позволяют ядерной энергетике, работающей в открытом цикле, давать более ~10% потребляемой в мире энергии. Это даёт возможность самый максимум удвоить производство ядерной энергии в мире от сегодняшнего уровня, но не более.

В общем без ЗЯТЦ ни о каком замещение природных углеводородов ядерной энергией не может быть и речи. Это просто невозможно.

Тут правда есть один момент. Сейчас оценены лишь запасы урана с себестоимостью менее 260$/кг. Однако, очевидно, что даже для реактора работающего в открытом цикле это значение критическим не является. Оценим для примера, скажем, стоимость урана для которой её вклад в стоимость в произведённой энергии для реактора ВВЭР, работающего в открытом цикле, сравняется со вкладом стоимости  угля в производимую из него энергию при цене угля 100$/т (это довольно дорогой уголь, но ещё с приемлемой для энергетики ценой).  Для производства 1 млн. тонн нефтяного эквивалента нужно около 1.5 млн. тонн угля или  79.4 тонны природного урана. Соответственно паритет затрат на уголь (при цене 100$/т) и уран будет достигаться при цене урана 1890 $/кг.  Очевидно, что даже эта цена всё ещё будет приемлема для реактора ВВЭР, работающего в открытом цикле (хотя уже начнёт существенно влиять на экономику). Заведомо же не приемлемые цены ещё где-то в 2-3 раза выше этого значения. Но даже цена в 1890 $/кг почти в 7 раз выше той, для которой существуют сколько-нибудь достоверные оценки запасов. Сколько-нибудь подробных и достоверных оценок ресурсов урана с себестоимостью >260$/кг сейчас нет, поэтому тут действительно остаётся некоторая возможность (на сколько она значима сложно сказать). 
« Последнее редактирование: 15 Дек 2019 [15:49:37] от AlexAV »

Оффлайн mbrane

  • *****
  • Сообщений: 13 630
  • Благодарностей: 292
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от mbrane
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1985 : 15 Дек 2019 [16:05:19] »
Реальный плановый срок работы рудника должен составлять 50 — 60 лет.
слишком много - никто такие сроки в бизнес-планы не ставит ....20-25 лет...этот срок примерно соответствует полному физическому износу горного оборудования и объектов инфраструктуры...причем рудник тоже слово скользкое...при добыче урана ведь сейчас сплошь и рядом подземное выщелачивание (где позволяют горные условия - сильная трещиноватость, низкая килотоемкость)...быстро разворачивается  без особых крупных вложений в горную инфраструктуру...

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1986 : 15 Дек 2019 [17:14:41] »
при добыче урана ведь сейчас сплошь и рядом подземное выщелачивание (где позволяют горные условия - сильная трещиноватость, низкая килотоемкость)...быстро разворачивается  без особых крупных вложений в горную инфраструктуру...

Подземное выщелачивание хотя  и даёт сейчас значительную часть всей мировой добычи (около половины), однако запасы которые могут быть извлечены таким образом достаточно ограничены. Текущая структура запасов по методам, которыми они могут быть добыты выглядит следующим образом:



Т.е. из имеющихся 4.8 миллионов тонн методом подземного выщелачивания может быть добыто только 657 тыс. тонн. Ну и к ним ещё плюс  737 тыс. тонн предполагаемых ресурсов:



Это в общем не много даже на фоне текущих потребностей ядерной отрасли.

P.S. Можно высказать предположение, что как только будут исчерпаны месторождения урана пригодные для добычи методом подземного выщелачивания (а судя по запасам, ждать этого не очень долго, пару десятилетий максимум), то в мире с ураном, несмотря на формально большую цифру запасов, начнутся проблемы. По крайней мере те проекты по добыче, где использование метода подземного выщелачивания оказывается невозможно, а требуется шахтная добыча, на практике продвигаются весьма медленно и тяжело. Можно вспомнить историю той же Эльконской группы месторождений добычу на которой обсуждают с 60-х... и до сих пор по сути продолжают только обсуждать. :)

Оффлайн Skipper_NORTON

  • *****
  • Сообщений: 5 594
  • Благодарностей: 81
  • Хочу на Меркурий!
    • Skype - sergeyyankovich
    • Сообщения от Skipper_NORTON
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1987 : 15 Дек 2019 [18:17:48] »
Т.е. имеющиеся сейчас запасы урана не позволяют ядерной энергетике, работающей в открытом цикле, давать более ~10% потребляемой в мире энергии. Это даёт возможность самый максимум удвоить производство ядерной энергии в мире от сегодняшнего уровня, но не более.
 
А у ветряных и солнечных ЭС переспективы ещё хуже, т.е. они могут дать  ещё меньше чем ~10% потребляемой в мире энергии ?
 
« Последнее редактирование: 15 Дек 2019 [18:26:30] от Skipper_NORTON »

Оффлайн Dem

  • *****
  • Сообщений: 6 090
  • Благодарностей: 134
  • Звёзды зовут...
    • Сообщения от Dem
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1988 : 17 Дек 2019 [09:44:13] »
А у ветряных и солнечных ЭС переспективы ещё хуже, т.е. они могут дать  ещё меньше чем ~10% потребляемой в мире энергии ?
Солнечные могут и 10000% дать, если всю Сахару ими замостить.

Оффлайн Dim Dim

  • ****
  • Сообщений: 353
  • Благодарностей: 17
  • Мне нравится этот форум!
    • Сообщения от Dim Dim
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1989 : 17 Дек 2019 [10:43:36] »
А у ветряных и солнечных ЭС переспективы ещё хуже, т.е. они могут дать  ещё меньше чем ~10% потребляемой в мире энергии ?
Солнечные могут и 10000% дать, если всю Сахару ими замостить.
Только в Сахаре вся эта энергия никому не нужна.
"Чаще всего люди утрачивают способность к дерзанию. На этом все — можно ставить точку." Артур Кларк

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1990 : 17 Дек 2019 [13:49:37] »
Солнечные могут и 10000% дать, если всю Сахару ими замостить.

Нет, не может. Для производства солнечных батарей, по крайней мере тех, которые имеют разумную стоимость, критически необходимо серебро. А его ресурсы весьма ограничены. И из-за критической зависимости от редких элементов фотовольтику вообще нельзя считать в полном смысле возобновляемым источником энергии. Собственно какая разница что закончится  - уголь для ТЭС или серебро для СЭС?

А у ветряных и солнечных ЭС переспективы ещё хуже, т.е. они могут дать  ещё меньше чем ~10% потребляемой в мире энергии ?

У фотовольтики вообще тут никаких перспектив. Попросту для производства солнечных батарей критически нужны редкие элементы (для большинства производимых сегодня - серебро, для альтернативных вариантов - это может быть золото, теллур, индий, но так чтобы солнечную батарею с разумной эффективностью и разумной стоимостью можно было бы произвести только из основных породообразующих элементов - этого нет), а они кончатся едва ли не быстрее, чем уголь.

Ветер... Тут ограничений со стороны доступности редких элементов нет, т.е. ВЭС можно построить из бетона, стали и алюминия, и ничего из этого закончиться совсем на планете Земля не может. Однако с ним картина похожа на то, что мы имеем с ГЭС. Мест с достаточно сильным ветром на планете не так уж и много, а потенциал энергии, которую он может дать, попросту ограничен. Общий технический потенциал энергии, которую может дать ветер, можно оценить как 1 ТВт средней мощности (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421511004836). Это может заместить менее 10% энергии, которую мы сейчас извлекаем из углеводородного топлива. В сочетание с продуктами с/х для какого-то условного "средневековья с электричеством" этого вероятно хватит. Но для поддержания индустриальной цивилизации в современном виде - точно нет.

В общем, никакой полноценной и реалистичной замены углеводородам как источнику энергии, которая бы позволила бы произвести соизмеримое или большее количество энергии, кроме атомной энергетики с ЗЯТЦ (урановым, ториевым, или с гибридной (синтез-деление) составляющей - уже детали), кажется попросту не существует. Но требование замыкания топливного цикла и достижения КВ у энергетических реакторов хотя бы на уроне 0.9, что позволило бы извлекать большую часть энергии из достаточно доступных изотопов U-238 или Th-232, тут обязательно. Реакторы заточенные под сжигание U-235 здесь мало помогут, попросту достаточных ресурсов относительно дешёвого урана для них на планете нет.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1991 : 17 Дек 2019 [18:53:07] »
Берём ессно наиболее подходящую территорию типа Сахары.
Солнечные коллекторы для конвертации солнечной энергии в тепло, которое может быть использовано для:
 1) получения электричества в двигателях Стирлинга;
 2) получения водорода в термохимических или термоэлектрохимических циклах из воды;
 3) опреснения морской воды и перекачки опреснённой в системах орошения для выращивания растений на еду, корма и биотопливо.
Водород может быть использован для производства топлива из карбонатов, если их рентабельно поставлять к месту его производства. Второй вариант его использования — производство метана автотрофными метаногенами - археями, которые восстанавливают CO2 водородом до метана и воды. Для интенсификации производства метана следует использовать гипертермофилов.
Проблема  — кислород следует удалять из закачиваемого в биореактор воздуха, т.к. водород в смеси с кислородом(атмосферным воздухом) взрывоопасен, метаногены - облигатные анаэробы, т.е. кислород для них яд.
Вариант решения: получаем из карбонатов термолизом или абсорбцией этаноламином из воздуха CO2(реверанс зелёным), получаем из атмосферного азота аммиачную селитру. CO2 вместе с водородом нагнетаем в проточный биореактор, аммиачную селитру добавляем в водно-солевой раствор используемый для культивирования. Подойдёт морская вода с добавкой необходимых макро и микроэлементов(среда сходная со средой вокруг чёрных курильщиков, но бедная соединениями серы, сульфаты выбранным автотрофам как окислители не будут нужны, как и сульфиды и сера в роли восстановителей).
Вопрос, что лучше получать аммиачную селитру только из аммиака в процессе Габера-Боша или использовать процесс Биркеланда-Эйде для фиксации второй половины азота селитры в результате цепочки синтеза азотной кислоты?
Проточный реактор представляет собой  :-[ собой представляет теплоизолированный каскад труб, обогреваемый как впрыскиваемым через клапаны газом(СО2+Н2), так и обогревается сразу зеркалами.
Ещё мне неясно — как будет осуществляться отбор биомассы и метана? Желательно, чтобы на выходе было минимальное количество водорода и углекислого газа.

https://ru.wikipedia.org/wiki/Methanopyrus_kandleri
Цитата
Methanopyrus kandleri (лат.) — вид метанообразующих архей из типа эвриархеот, выделенный в собственный класс Methanopyri[1][2].

Этот гипертермофильный вид впервые был обнаружен на стенках чёрного курильщика в Калифорнийском заливе на глубине 2000 м. Он живёт и размножается при температуре 84—110 °С, а штамм 116 — при 122 °С[3].
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн библиограф

  • *****
  • Сообщений: 9 330
  • Благодарностей: 759
    • Сообщения от библиограф
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1992 : 17 Дек 2019 [19:15:03] »
 Как-то убого и бедновато у вас с фантазией и общей подготовкой.
Все эти рассуждения по метаногенные бактерии и биореакторы, а также посадки сахарного
тростника просто перечеркиваются будущими достижениями в фотокаталитическом преобразовании солнечной энергии - электрохимический реактор, использующий солнечную энергию для
выработки водорода из воды,  к примеру, напрямую, минуя стадию получения электричества.
Что, не слыхали про такое чудо науки? ::)
     http://www.pereplet.ru/obrazovanie/stsoros/608.html

Оффлайн николай теллалов

  • *****
  • Сообщений: 14 834
  • Благодарностей: 798
    • Сообщения от николай теллалов
    • блог
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1993 : 17 Дек 2019 [19:35:11] »
У фотовольтики вообще тут никаких перспектив
а с солнечными стирлингами как обстоит дело?

получения электричества в двигателях Стирлинга
(как всегда - опередил меня)

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1994 : 17 Дек 2019 [19:48:05] »
в фотокаталитическом преобразовании солнечной энергии - электрохимический реактор, использующий солнечную энергию для
выработки водорода из воды,  к примеру, напрямую, минуя стадию получения электричества.

Да с ними та же проблема, что и с солнечными батареями - нужны редкие элементы. Вот например один из предложенных вариантов такой структуры:



Индий, золото... собственно на этом о её перспективах для крупномасштабной энергетики можно и закончить. В других вариантах бывает и что-то ещё (селен, кадмий, платиновые металлы и т.д.), но таких что бы при приемлемой эффективности обошлись бы только основными породообразующими элементами, не используя редких, по сути нет. Плюс к этому - низкая долговечность. Тут радуются уже обеспечению стабильности в течение 150 часов (https://www.nature.com/articles/s41467-019-12977-x), что для таких систем уже хорошо, а ведь для промышленности это по сути ни о чём. 

В общем не видно тут какого-то будущего.

Оффлайн crazy_terraformer

  • *****
  • Сообщений: 11 191
  • Благодарностей: 336
  • AdAstraPerAspera! Вот там мы и будем!Или не будем!
    • Сообщения от crazy_terraformer
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1995 : 17 Дек 2019 [20:31:18] »
Как-то убого и бедновато у вас с фантазией и общей подготовкой.
Все эти рассуждения по метаногенные бактерии и биореакторы, а также посадки сахарного
тростника просто перечеркиваются будущими достижениями в фотокаталитическом преобразовании солнечной энергии - электрохимический реактор, использующий солнечную энергию для
выработки водорода из воды,  к примеру, напрямую, минуя стадию получения электричества.
Слыхали. Платина, родий, рутений, фотокоррозия, окисление органики, выделяющимся кислородом. Но меня интересует не сам водород,  а органика из него получаемая, которая может быть использована как топливо или сырьё...Органику проще перевозить, хранить и использовать.
В конце концов водород можно получать не фотохимией, а в термохимических циклах или их гибридов с электролизом.
Ннапыльн%х тpапинкахъ далиокихъ плонеттъ пайдиомь мы чьюжымь вна абедъ!

Следи за собой! Будь осторожен!(с)

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1996 : 17 Дек 2019 [21:02:21] »
а с солнечными стирлингами как обстоит дело?

Тут вопрос следует разделить на два. Первый - производство с помощью солнечно-термальных систем высокопотенциального тепла и электричества. Второй - производство низкопотенциального тепла.

Если рассматривать первое - то у таких систем есть две серьёзные проблемы. Одна из них связана с тем, что получение высокопотенциального тепла требует использования концентраторов.  А концентраторы могут работать только в ясную погоду. Малейшая облачность сводит их эффективность к нулю.  В результате в большинстве регионов планеты их вообще невозможно сколько-нибудь эффективно применять. Где-нибудь под Москвой большую часть года они будут просто простаивать. Т.е. какой-то смысл в них есть только в достаточно своеобразном климате, обычно характерным для пустынь, а там как правило мало кто живёт, а значит и особой потребности в этой энергии нет. Люди в основном живут там, где возможно эффективное сельское хозяйство, а в таких регионах должны регулярно идти дожди,а значит быть облачно, что плохо совместимо с концентраторными системами.

Вторая проблема - для получения высокого КПД нужны высокие температуры. В сочетание с относительно коррозионно-активным теплоносителем это предъявляет довольно жёсткие требования к используемым материалам. Т.е. материалов типа Inconel 740H (в его состав входит Cr - 24.5%, Co - 20%, Al - 1.35%, Ti - 1.35%, Nb - 1.5%, C - 0.03%, Mo - 0.1%, Si - 0.15%, остальное - никель), других сплавов никеля, всяких покрытий типа NiCoCrAlYTa (https://www.materialstoday.com/metals-alloys/news/nickelbased-alloys-salt-corrosion-solar/) и т.д. Изготовление таких материалов требует больших затрат легирующих элементов (никеля, хрома, кобальта, ниобия, молибдена, тантала  т.д.). А так как вообще термальная СЭС очень материалоёмкий объект, то это в общем проблема. Ресурсы многих легирующих элементов совсем не безграничны. Можно снизить температуры до <500 градусов и отказаться от коррозионно-активных теплоносителей. В этом случае можно было бы перейти на материалы по проще, однако сразу упадёт КПД и, кроме того, куда сложнее станет решать проблему накопления тепловой энергии для роботы в ночной период. Это сильно ухудшит экономические показатели таких систем, ну а о каком-то термохимическом производстве водорода можно даже не вспоминать, там нужны весьма высокие температуры.

Т.е. эта системы пригодны только для ограниченного числа регионов с достаточно специфическим климатом, в современном виде опять требуют большого количества редких элементов (из-за широко использования жаростойких и коррозиестойких сплавав), а при отказе от них характеристики и экономическая эффективность таких систем сильно ухудшится. С учётом, что даже сейчас, при наличие этих материалов и их невысокой стоимости, себестоимость энергии, производимой термальными СЭС весьма высока, а EROEI - низок (тут его оценивают как величину менее 2.4, вероятно вообще 1- https://www.researchgate.net/publication/327257954_Concentrated_Solar_Power_Actual_Performance_and_Foreseeable_Future_in_High_Penetration_Scenarios_of_Renewable_Energies), то их исчезновение вообще сделает такие системы "мартышкиным бизнесом".  В общем не похоже, что тут есть какие-то перспективы.

А вот, второе, т.е. системы производства низкопотенциального тепла (т.е. теплоносителя с температурой менее 120 градусов) - это уже иной случай. Его можно производить с помощью вакуумных коллекторов без концентраторов. Соответственно они куда менее чувствительны к погоде (хотя всё равно чувствительны, в декабре в Москве и такая система много не даст, но всё же маленькое облачко эффективность такой системы до нуля не обваливает, как в предыдущем случае). И с материалами тут проще, ничего особо редкого не нужно. Тут правда другая проблема - путей полезного применения такого низкопотенциального тепла  не очень много. Произвести за счёт него электроэнергию с минимально приемлемым КПД - практически невозможно, для большинства технологических процессов требуются куда большие температуры. Ну разве что для бытового теплоснабжения, пожалуй и всё. Всю энергетику этим заменить просто невозможно.

Правда если найти способ долговременного хранения низкопотенциального тепла (скажем в геологической ловушке на большой глубине, где естественная температура пород выше температуры хранимого теплоносителя) - область применения тут может быть существенно расширена (можно будет делать на базе этих систем отопление населённых пунктов (когда отопление требуется - с Солнцем не очень, вот если бы летом солнечное тепло можно было бы накопить для использования в зимний период - была бы совсем иная ситуация), обеспечение теплом некоторых технологических процессов, где высокие температуры не требуются, но источник всё равно нужен стабильный и т.д.). Но всю энергетику это всё равно не заменит. 

Оффлайн николай теллалов

  • *****
  • Сообщений: 14 834
  • Благодарностей: 798
    • Сообщения от николай теллалов
    • блог
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1997 : 17 Дек 2019 [21:08:57] »
Тут вопрос следует разделить на два. Первый - производство с помощью солнечно-термальных систем высокопотенциального тепла и электричества. Второй - производство низкопотенциального тепла.
спасибо за развернутый ответ!

Оффлайн AlexAV

  • Модератор
  • *****
  • Сообщений: 10 477
  • Благодарностей: 565
    • Сообщения от AlexAV
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1998 : 17 Дек 2019 [21:11:09] »
а с солнечными стирлингами как обстоит дело?

Стирлинг - та же тепловая машина с её достоинствами и недостатками. И проблемы тут такие же, как для всех термальных СЭС. Для высокой эффективности нужны высокие температуры, что автоматически требует наличие концентраторов (с их высокой чувствительностью к погоде, концентраторы могут использовать только прямые солнечные лучи, использовать рассеянный свет они не могут) и появляются высокие требования к материалам установки.

Берём низкие температуры - КПД сразу падает и при тех значениях, которые можно получить без концентратора, становится совсем неприемлемо низким.

Оффлайн николай теллалов

  • *****
  • Сообщений: 14 834
  • Благодарностей: 798
    • Сообщения от николай теллалов
    • блог
Re: Ядерная энергетика будущего
« Ответ #1999 : 17 Дек 2019 [21:14:46] »
еще раз спасибо!