остаются иные места юго-восточной Азии (тут о проэктах там уже шла речь)
Да, я уже писал об этом:
https://astronomy.ru/forum/index.php/topic,24489.msg1954166.html#msg1954166Еще здесь:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Каскад ГЭС на Янцзыи пожалуй Низовья Конго (где вроде никаких проэктов нет
В целом, потенциал, заключенный в Водопаде Ливингстона, соответствует более чем ~113.4 ГВт или ~994 ТВт·ч электроэнергии в год. Для сравнения, в 2007 году выработка всеми станциями единой энергосистемы России составила 997.3 ТВт·ч.
Изначальные проекты и исследования относятся к 1937 г и проводились ещё бельгийскими колониальными властями. На протяжении десятилетий реализуется сооружение каскада гидроэлектростанций «Дамбы Инга». Первая ГЭС «Инга 1» мощностью 351 МВт была возведена в 1972 г с использованием боковой протоки р.Конго, проходящего через брошенную долину Нкололо, в 1982 г была запущена «Инга 2» мощностью 1 400 МВт. На 2009 год эти гидроэлектростанции значительно изношены и используются не более чем на 20% своего потенциала. В стадии проектирования и подготовки строительства находится ГЭС «Инга 3» мощностью 4 500 МВт, сооружение которой ожидается к 2015 году.
Проект «Гранд Инга»
Основные планы по дальнейшему развитию каскада «Дамбы Инга» относятся к проекту последней в каскаде ГЭС «Гранд Инга», расположенной в 6,5 км от ГЭС «Инга 3». С учетом среднего расхода воды 42 000 м³/сек этот участок имеет потенциал ~39.6 ГВт механической энергии и примерно столько же электроэнергии. В случае завершения гидропроекта «Гранд Инга» будет крупнейшей ГЭС в мире по установленной мощности и по выработке электричества в год. По текущему проекту планируется использовать один из порожистых рукавов реки на этом участке. Рассматривается вариант квазипроточной ГЭС, для которой будет создано небольшое водохранилище на одном из рукавов реки. Например, напорный уровень 102 м возможен в районе острова Сикила.
ГЭС «Гранд Инга» установленной мощностью ~39.8 ГВт будет иметь 52 гидротурбины по 750 МВт каждая, плотину высотой ~150 м и должна будет использовать часть потока ~26 400 м³/сек. В случае реализации, «Гранд Инга» превзойдет вдвое ГЭС «Три ущелья» в Китае.
На 2009 год проект «Гранд Инга» находился в стадии предпроектного планирования. Для сооружения ГЭС будет создан международный консорциум, действующий под эгидой Всемирного Энергетического Совета. Стоимость сооружения составит около 80 млрд долл. США. Ожидается, что строительство начнётся в 2014 году и может быть завершено около 2025 года.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Водопад ЛивингстонаПо состоянию на 2010 год ГЭС обеспечивали 16% мирового производства электроэнергии. И 17% национального в Китае, уже сейчас, без учета упомянутых выше циклопических проектов, обладающем крупнейшими в мире гидроэнергетическими мощностями. Список крупнейших ГЭС мира:
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_largest_hydroelectric_power_stationsВпрочем, всегда следует помнить, что на практике установленная мощность ГЭС (да и любой другой ЭС) и выработка электроэнергии, далеко не одно и то же. Весьма наглядно это отображено, например, в этой школьной задачке:
http://geo.1september.ru/2008/10/42.htmНо, в целом гидроэнергетический потенциал этим не исчерпывается, но прежде всего это средняя и малая гидроэнергетика, которой ранее в значительной степени пренебрегали. В Европе перспективен Скандинавский полуостров, там рельеф очень удобный для возведения ГЭС, та же Норвегия полностью обеспечивает себя электричеством за счет них. Впрочем, о планах по экспорту этой энергии через строющуюся сейчас сеть кабелей выше уже писалось.
Интересно в этом плане выглядит Бразилия:
Согласно данным Национального доклада об энергетическом балансе (BEN 2012), 88,8% электроэнергии в Бразилии вырабатывается из возобновляемых источников.
Общее потребление энергии в Бразилии выросло в 2011 году на 2,6% по сравнению с предыдущим годом, при этом увеличение достигнуто практически полностью за счет возобновляемых источников энергии.
Структура энергетики Бразилии за последние два года немного изменилась. Так, из-за снижения урожая сахарного тростника на 9,8% сократилось производство электричества из биомассы. Зато на 6,3% увеличилось производство гидроэлектроэнергии. Даже несмотря на снижение использования биомассы из сахарного тростника, она по-прежнему остается важнейшим источником топлива, обеспечивая 44,1% генерации электроэнергии. В Бразилии этот показатель намного выше среднемирового, составляющего всего 13,3 %.
Снижение темпов роста спроса на энергоносители по сравнению с ростом ВВП показывает, что экономика страны становится все более энергоэффективной. Спрос на энергию на душу населения в 2011 году составлял 1,41 тонн условного топлива и увеличился примерно на 0,5 % по сравнению с предыдущим годом.
Здесь можно скачать полную презентации к докладу BEN 2012:
https://ben.epe.gov.br/downloads/Resultados_Pre_BEN_2012.pdfОна на португальском, но суть во многом ясна и из графиков.
На счет электромобилей, вообще говоря они при прочих равных условиях требуют значительно меньше энергии, чем использующие ДВС, т.к. возможна рекуперация энергии при торможении, а КПД электродвигателя намного выше.
Опять же, как я уже писал, сохранение энергии с помощью аккумуляторов в данном случае (для автомобилей, а не стационарных энергоустановок) выглядит вполне приемлемым решением исходя из ведущихся сейчас в этом направлении работ, вот еще свежая новость:
Исследователи из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории (подразделение молекулярных работ) при Министерстве энергетики США разработали литиевые аккумуляторы с новой конструкцией анода, демонстрирующие всемеро бόльшую ёмкость, а также более длительный жизненный цикл.
В попытке улучшить существующие литий-ионные батареи авторы рассматриваемого исследования изменили материал и конструкцию их электродов.
В обычном литиевом аккумуляторе электроны перетекают через электролит от катода (например, LiCoO2) к аноду, выполненному, как правило, из углерода. При зарядке батареи процесс идёт в обратном направлении.
В последние годы в качестве перспективного нового материал для электродов рассматривались наночастицы кремния, обладающего существенной способностью по удержанию ионов. Проблемой было то, что при накоплении ионов кремний существенно расширяется в геометрических размерах, что трудно совместить с сохранением работоспособности электрода: остальные материалы батареи в объёме не изменяются, что может привести к механическим повреждениям внутренностей аккумулятора.
Чтобы избежать подобного, кремниевые наночастицы были «упакованы» в сферические оболочки из углерода, применяемого в литиевых батареях сегодня. При этом между кремнием и углеродом было оставлено расстояние, которое позволяло бы углеродным сферам не быть разорванными изнутри при расширении кремния.
Испытания аккумулятора с анодом, построенным по этому образцу, показали, что его ёмкость поднялась до 2 800 мА•ч, а жизнеспособность увеличилась до 1 000 циклов зарядки-разрядки при снижении ёмкости всего до 74% от изначальной. Таким образом, ёмкость повысилась семикратно по сравнению с существующими литиевыми накопителями, а жизненный цикл стал впятеро длиннее.
По словам разработчиков, процесс изготовления анода нового типа прост и легко масштабируем, что позволит без серьёзных проблем внедрить его в массовое производство.
http://science.compulenta.ru/690228/Возможно, перспективным может стать и направление т.н. проточных батарей, поскольку избавляет от необходимости сооружать специальную разветвленную высоковольтную заправочную инфраструктуру для электромобилей, можно модернизировать существующие заправочные станции:
Технология, разработанная в стенах Массачусетского технологического института (MIT), возможно окажется одним из самых значительных прорывов в электромобилестроении. Химический состав Cambridge Crude, работающий в инновационной сверхъёмкой полутвердой батарее, способен носить в себе электрический заряд. Это может в корне изменить процесс зарядки, поскольку данный материал находится в жидком состоянии, а значит им можно заправить электромобиль также быстро, как обычную машину бензином.
Началось все с так называемой «flow battery» – проточной батареи, напоминаемую по принципу действия топливную ячейку. Дело в том, что для увеличение энергетической емкости аккумулятора необходимо наращивать массу вещества (хранителя энергии), что в свою очередь приводит к росту объема сопутствующих материалов – электродов, электролитов, мембран и так далее. Выйти из этого порочного круга помог принципиально новый подход.
В проточном аккумуляторе электричество получается за счет взаимодействия двух активных жидких составов, которые с помощью насоса прогоняются через специальную ячейку. Обычная батарея представляет собой целостный блок, где все процессы происходят в одном замкнутом пространстве. Здесь же место генерации тока и баки с двумя электролитами хранятся отдельно друг от друга. Поэтому для повышения энергоемкости проточной батареи нужно просто увеличить объем бака. Однако на деле проточные батареи по многим характеристикам оказались хуже обычных литий-ионных аккумуляторов, и дальше прототипов так и не ушли.
Более совершенное устройство предложили именно ученые из института MIT, которые по совместительству являются сотрудниками молодой компании 24M Technologies. Новая технология названа SSFC (semi-solid flow cell) – полутвёрдая проточная ячейка. По мнению разработчиков, она взяла лучшее от традиционных аккумуляторов и проточных батарей. Основными компонентами здесь также являются положительные и отрицательные электроды (катод и анод), состоящие из частиц, взвешенных в жидкости электролита.
Cambridge Crude – новый тип раствора электролита, содержащий в себе литий-ионные частицы. Сама по себе жидкость напоминает чернила или, что очень символично – нефть. Собственно по транспортировке и хранению новый раствор мало чем отличается от «черного золота». В чем, конечно же, его большое преимущество. Но самое интересное, что Cambridge Crude не нужно утилизировать. После того, как энергия жидкого материала будет исчерпана, его можно отдать на повторную зарядку. Слить отработанную жидкость и заправиться новой можно на одной станции.
http://ecoconceptcars.ru/2011/12/amerikanskie-uchenye-budut-zapravlyat-elektromobili-zhidkim-elektrichestvom.htmlНо главный вопрос, "Где на все это взять энергию?", за редкими исключениями, вроде Бразилии или Исландии, встает со все большей остротой. Взглянем внимательнее на тот же DESERTEC, проект, конечно амбициозный и в силу ряда причин возможность его полноценной реализации выглядит сомнительно, однако допустим, что он будет полностью или, во всяком случае, в значительной мере осуществлен. Что мы получим в итоге? Здесь есть ряд интересных моментов на которые хотелось бы обратить ваше внимание.
Посмотрите еще раз на карту проекта, прежде всего обращает на себя внимание незначителььная роль фотовольтаики, она представлена лишь непосредственно на территории Европы, поскольку позволяют более эффективно работать с рассеянным светом в пасмурные дни и более выгодны в высоких широтах, но весьма ограничены в плане стабильности работы и аккумуляции энергии. В целом же будущее солнечных батарей выглядит весьма туманно, с учетом того, что при промышленных масштабах применения потребности в дорогих легирующих элементах радикально возрастут.
Коренной технологией североафриканского гелиоэнергетического района Desertec будет концентрация солнечной энергии (CSP).
ТЭС на солнечном тепле могут работать 24 часа в сутки, тогда как заведомо более дорогие фотоэлектрические панели всецело зависят от погоды. Теоретически, в фотоэлектрических комплексах имеется возможность запасать небольшие объемы энергии в батареях, но стоимость 1 кВт•ч при этом будет совершенно «несъедобной».
Страны мира с наибольшей долей фотоэлектрической генерации в мире, рассчитанной по суммарной установленной мощности станций на 2011 год, как видим - пока совсем не густо. Подчеркну - здесь отображены данные исключительно по солнечным батареям, без учета концентраторов. Разумеется, установленная мощность солнечной батареи рассчитывается для идеальных условий (полдень ясного дня в солнечной местности). Чтобы грубо оценить реальную выработку, эту цифру, перед тем как экстраполировать на годичный период, делят на два, а затем ещё на два (ибо солнце, светит лишь часть суток).Один киловатт-час, выработанный ветряной станцией, стоит от пяти до восьми евроцентов — что лишь немного дороже, чем на угольных теплоэлектростанциях. А вот киловатт-час, произведенный солнечной электростанцией, — от 16 до 22,5 евроцентов. То есть втрое дороже!
Однако Консультативный совет Европейской академии наук прогнозирует, что уже через десять-двадцать лет электроэнергия, выработанная на солнечных тепловых электростанциях, сравняется в цене с электричеством, полученным на традиционных ТЭС.
Наиболее эффективными из всех существующих систем CSP специалисты Desertec считают параболические линейные концентраторы, подобные тем, которые еще 100 лет назад использовал Фрэнк Шуман.
Типичный промышленный концентратор для проекта Desertec – это каскад из управляемых гелиостатами зеркал суммарной площадью апертуры от 0,5 до 2,5 млн м
2, установленных рядами на стальных пилонах в направлении с севера на юг. Ширина отдельного параболического зеркала в апертуре колеблется в пределах 6–7,5 м, а степень концентрации излучения равняется 1000:1.
В линии фокуса параболы находится трубка-коллектор с жидким теплоносителем. Под воздействием отраженных лучей коллектор нагревается до 350–700°С, а теплоноситель «смывает» тепловую энергию с его стенок на теплообменник ТЭС или в тепловой аккумулятор (ТА). При этом давление в коллекторе подскакивает до 18–20 атм.
Классический ТА имеет двухкамерную конструкцию и использует в качестве теплоносителя солевой расплав – смесь 60% натриевой и 40% калийной селитры. Это вещество подходит для рабочих температур от 200 до 580°С. Оно работает при куда меньшем давлении, чем водяной пар, и не разлагается при температурах свыше 400°С, как органические масла.
Теплоноситель поддерживается в жидком состоянии в «холодной» камере с помощью газовых горелок (288°С). В ясную погоду расплав прокачивается через солнечные концентраторы и набирает рабочую температуру (565°С), после чего попадает в «горячую» камеру-термос. Камера так хорошо изолирована, что температура расплава может поддерживаться на этом уровне в течение недели. Ночью, при плотной облачности или при пиковых нагрузках в сети расплав из «горячей» камеры разряжается на теплообменниках ТЭС и генерирует перегретый пар. После этого в контуре водяного или воздушного охлаждения отработанный расплав сбрасывает остаточную теплоту и сливается в «холодную» камеру.
В настоящее время при проектировании новых проектов от двухкамерных ТА стали отказываться в пользу более эффективных однокамерных. Они работают по принципу термоклина – вертикального распределения несмешивающихся слоев жидкости с различной температурой. ТА с твердой средой – еще одна крайне перспективная технология хранения энергии, над которой работают ученые из Германского аэрокосмического центра DLR. Твердотельные ТА с относительно высоким уровнем саморазряда идеальны для солнечных ферм, расположенных в зонах со стабильно высокой инсоляцией.
Кроме того, они практически не требуют обслуживания и замены рабочей среды.
В мае 2011 года в Испании была введена в строй гелиотермальная электростанция, концентрирующая солнечную энергию при помощи зеркал и запасающая её в виде тепла на ночь и даже на периоды низкой инсоляции. В среднем за год она способна проработать 6 400 часов, что в три–четыре раза больше нормы для таких сооружений в этой климатической зоне. (Подробнее здесь:
http://science.compulenta.ru/667454/)
Эффективность преобразования солнечных лучей в тепло зависит в первую очередь от качества параболических зеркал.
Лучшие зеркала нюрнбергской компании Flabeg марки UltimateTrough с коэффициентом отражения свыше 94,4% обеспечивают точность фокусировки не менее 99,9%. По словам Олафа Кнебеля, технического директора Flabeg, изготовление огромных зеркал из отожженного стекла толщиной 4–5 мм на стальной основе и нанесение серебряной амальгамы – работа ювелирной точности. Цена небрежности чрезвычайно высока: отклонение лучей от линии идеального фокуса всего на 1 мм за 25 лет работы 50-мегаваттного CSP-комплекса приведет к потере 11 млн потенциальной выручки.
В 2011 году инженеры корпорации Alcoa и ученые из лаборатории NREL начали тестирование параболических зеркал с жестким алюминиевым корпусом и патентованным нанокомпозитным зеркальным покрытием MicroSun компании Alanod Solar.
Покрытие MicroSun обладает коэффициентом отражения 95% и чрезвычайно устойчиво к абразивному воздействию. В целом оснащение солнечной плантации алюминиевыми параболами взамен хрупких и тяжелых стеклянных зеркал позволит сэкономить инвесторам до 25% бюджета. Американская компания SkyFuel предлагает еще более радикальное решение – самоклеящуюся рулонную полимерную пленку ReflecTechPlus с гибким серебряным слоем и модульные цельноалюминиевые панели SkyTrough. В 2010 году технология прошла независимые испытания в лаборатории NREL, которые подтвердили ее термальную эффективность на уровне 75% при температуре теплоносителя 350°C.
Солнечная плантация отличается от обычной ТЭЦ лишь источником тепла для получения перегретого пара. В среднем расход деминерализованной воды на 1 МВт мощности в установках с параболическими концентраторами составляет 17000 т в год, из которых около 340 т уходят на очистку отражающих поверхностей. Для обеспечения технологического процесса на северном побережье Африки придется построить разветвленную сеть опреснительных заводов и насосных станций.
Опреснение воды с использованием «солнечных» технологий со временем может решить проблему нехватки воды в Северной Африке. В «Дезертеке», например, считают, что к 2030 году Египту понадобится второй Нил, чтобы прокормить население страны. «Опреснение морской воды — единственный реальный способ увеличить водные запасы Египта, — говорит Хани эль-Нокраши, заместитель председателя наблюдательного совета «Дезертека» и глава египетского исследовательского центра солнечной энергетики. — А для этого нужно много энергии».
Эксперты «Дезертека» хотят убедить остальной мир в том, что их проект по своим масштабам сравним с освоением космоса. «К 2050 году население планеты может достигнуть десяти миллиардов человек. Энергетическая стабильность может быть нарушена, — предостерегает Хани эль-Нокраши, — Поэтому на смену электроэнергетике на угле, нефти и газе должна прийти новая — солнечная. И произойти это должно как можно скорее».
Итак, взгляните еще раз на квадратики на карте, по проекту к 2050 году должно быть освоено около 14400 км
2, что позволит получить около 92% электроэнергии потреблявшейся в 2005 году Европой. Однако, в реальности она получит лишь около 17%, при этом не забываем, что потребление электричества в 2005 году вовсе не подразумевало массового использования электромобилей.
Еще примерно столько же получат местные потребители. В действительности, полагаю, этими потребителями станут переведенные в Африку, ближе к источникам энергии и дешевой рабочей силе, еще уцелевшие в Европе энергоемкие производства, на которых за еду и чистую воду будут вкалывать не в меру расплодившиеся к тому времени негры и арабы.
Впрочем, даже работа за еду обойдется совсем не дешево, фактически 2/3 получаемой энергии уйдет на опреснение необходимой для работы и обслуживания системы воды, плюс питьевая вода и орошение полей для аборигенов, чтоб сильно не буянили. При этом следует помнить, что нынешний рассчетный срок службы отражателей составляет 30 лет. При достижении запланированных на 2050 год мощностей ежегодно только для поддержания системы на достигнутом уровне потребуется заменять за сутки (!) до 1,315 км
2 зеркал. Естественно, что их производство, транспортировка и переработка старых тоже отъест немалую долю от получаемой энергии. Предположительно, для обслуживания системы будет необходима непрерывная и слаженная работа несколько сотен тысяч рабочих.
Таким образом, система хотя и работоспособна в принципе, но получаемая энергия в основном будет бестолково уходить на борьбу с собственной энтропией.
Голосование