Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Электропечь может переплавить сталь (в лучшем случае с добавками крупнокусковой руды и чугуна)...Но начало цепочки не сталь - а именно чугун или кричное железо...Кстати DRI ведь тоже дает губчатое щетай тоже кричное железо...А саль 5 раз переплавил и все насытилась цветными металлами.... 

Электропечи всё равно, что греть. Т.е. если туда поместить затравочное количество металла (чтобы вообще шёл индукционный нагрев) и смесь угля с оксидом железа - она всё это вполне переплавит, а уголь восстановит оксиды, результат будет тот же, что и от домны, но с меньшим затратой угля (ценой затрат электроэнергии). Угля в этом случае потребуется минимальное количество, близкое к стехиометрии, т.к. он только восстановитель, а не источник тепла в этом случае (если плавить придётся на дефицитном древесном угле, этот момент станет существенным плюсом).

[AlexAV]

Россия далеко не идеальный пример с точки зрения средней экономики. Из-за дешевых энергоресурсов у нас скопилось энергоемкое производство, и оно не блещет энергоэкономией из-за наследия совка, и низкой технологической культуры.

Во всём мире сейчас технологии приблизительно одинаковые, как и расходы энергию на единицу продукции, различие измеряется процентами, максимум парой лесятков процентов. Мир сегодня глобализирован....

Ну и в конце-концов есть оценки в работе Nathan Gagnon, Charles A.S. Hall, and Lysle Brinker. A Preliminary Investigation of Energy Return on Energy Investment for Global Oil and Gas Production, Energies, 2009, Vol. 2, Issue 3, pp. 490 - 503, где Халл  с соавторами анализируя статистику США и Великобритании оценили полные затраты на 1 доллар стоимости промышленной продукции в 20 МДж энергии. Легко убедиться, что эта цифра не сильно отличается из того, что получается из статистики российской, процентов на 15% только меньше. Это сходство цифр говорит в пользу их корректности. Но отсюда вывод, что между 10 и 20 центами за кВтч находится уровень стоимости энергии при котором экономика существовать не сможет, всё просто развалится. Проблема в том, что нестабильные ВИЭ с учётом аккумуляции при условие обеспечения стабильного графика столько не способны обеспечить в принципе.

Во вторых я не вижу особого стимула для проживания людей на севере.

Почему, есть. Причём очевидный. В Нигерии уже живут почти 200 млн. нигерийцев и белых братьев с севера совсем не ждут, им самим тесно. У европейцев просто выбора не будет.

Т.е. будет всего два варианта - жечь дрова или умереть. Выбор кажется очевиден. Ну а то, что для жителя Нигерии дрова ценное сырьё - жителя Архангельска волновать не будет от слова совсем. К тому же к тому моменту никакой глобальной экономики уже существовать не будет, ресурсы с населением надо согласовывать для каждого отдельной, даже не страны, а района современной области, по отдельности.

Жизнь заполняет всё доступное пространство с максимальной возможной плотностью, а человек не более, чем один из биологических видов населяющих эту планету, ничем не лучше крысы, и подчиняется тем же законам. Вы же не удивляетесь, что крысы живут не только в амбаре с зерном, но и в местах менее комфортных.

 

Проценты по кредиту, в нашем мире обычно не догоняют реальную инфляцию.

Ну это извращение буквально последних десяти лет.

но вот здание где это оборудование находиться обычно живет дольше

Капитальное кирпичное здание может простоять столетия практически при любых условиях эксплуатации, это вообще не существенный фактор (если строить нормально).

а прерывистые технологические схемы наверняка окажутся дороже непрерывных.

Это само собой, естественно мелкомасштабное и прерывистое производство будет дороже сегодняшнего, причём сильно.

Проблема в том, что непрерывное окажется вообще невозможно, производственный цикл просто не будет замыкаться (т.е. для него истинный EROEI со всеми косвенными издержками окажется меньше единицы).

[AlexAV]

Сколько это мировых ВВП? 10 или 50?

У описанного сценария есть одно преимущество, если это слово здесь вообще применимо. Чтобы он реализовался делать вообще ничего не нужно. Это может быть вполне естественным итогом краха современного мира и самовосстановления чего-то на его обломках естественным путём без единого плана и какого-то осмысления.

[AlexAV]

Я не по весь мир, а конкретно про Россию. Ей очевидно еще очень далеко до полной деверсификации экономики в пользу высокотехнологичных но низко-энергоемких производств. И до оптиума по энергоэфективности далеко.
Цитата: AlexAV от Сегодня в 23:09:33

Не отличается сколько-нибудь значимо завод в России от завода в США. Энергоёмкость единицы промышленной продукции там и там приблизительно одинаковая (20МДж  на 1$ (из работы Халла) это 0,093 кВтч/руб. по текущему курсу в США, в России же 0,11 кВтч/руб., отличие мягко говоря совсем не впечатляющее).

Нигерию в конце концов ждет та же судьба что постсоветские республики в плане демографии.

Вот что-то не уверен. В Африке вообще никаких признаков демографического перехода не видно, полностью, т.е. кажется африканцы попросту в этой гонке потребления отказались участвовать.

Это пока, жители Нигерии, не захотят использовать древесину Архангельска по назначению.

И как это они сделают? Опять же здесь просто логистические затруднения. Биомасса ресурс рассеянный и в целом дорогой в транспортировке. Эффективно его тоже можно потреблять только на месте.

Будет глобальная политика,

Глобальная политика кончится с дешёвой нефтью. Дальше логистические затраты вырастут на столько, что попытка на что-то влиять на соседнем материке просто экономически окупаться перестанет. Далее всё распадётся на отельные регионы, которые в основном будут вариться в собственных проблемах.

Непонятна логика, как может быть так, что бы то что дешевле является более невозможным в принципе более дорогой аналогии?

А что непонятного? Если за эталон взять сегодняшнее производство, основанное на дешёвом газе и угле, то всё это мелкомасштабное и периодическое производство на основе ВИЭ на его фоне будет выглядеть предельно неэффективным. Но альтернативы ему просто не будет (когда закончатся дешёвый газ, уголь и нефть), т.к. построить замкнутую цепочку с производством современного типа чисто на ВИЭ вообще невозможно (это потребует такого объёма аккумуляции, которое гарантированно опустит EROEI ниже единицы).

[AlexAV]

Вопрос невозможности, это уже вопрос веры, личной чуйки и т.д.  Не исключено что так и будет. Синергетический эффект плохих обстоятельств не кто не отменял. Но это вопрос глубоко спорный, и очевидного ответа здесь нет.
  Я о другом, о том что в условиях экономической рентабельности обоих способов(с акуиуляцией и без) первый скорей выигрывает в общем целом, ибо цена не так уж радикально высока.

Не только. Достаточно очевидно, что по крайней мере при цене энергии выше 20 ц/кВтч(в сегодняшних ценах) экономика существовать не сможет (это просто вытекает из энергоёмкости существующей промышленности). Столь же очевидно, что спроектировать для большинства регионов планеты систему чисто на ВИЭ, которая бы уложилась в это ограничение и давала стабильный энергопоток - так же невозможно на сегодняшнем уровне техники (ну вот попробуйте нарисовать такую систему, скажем для Московской области ). Отсюда и вывод.

[AlexAV]

Будут ея на парусных судах везти или делать из неё парусные суда на месте, чтобы древесина сама себя вывозила.

Парусный флот совсем не плох, а в описываемых условиях вообще безальтернативен. Но всё же его возможности меньше современного, основанного на тепловых машинах.

Опять же стоит вспомнить, что большинство американских колоний (и испанских и английских), не смотря на в целом культурную близость с метрополией, от них откололись. Для поддержания логистики на межконтинентальных расстояниях достаточной для сохранения политического единства даже культурно-близких областей, но разделённых межконтинентальным расстоянием, его не хватало.

[AlexAV]

Фертильность везде снижается.

Ага. С 6.3 в 1950 до 5.7 сейчас (это для Нигерии). Сильное снижение. А главное учитывая, что там оно идёт только на христианском юге, а на исламском севере с Боко Харам вообще не идёт, даже оно не очень понятно на сколько устойчиво.

Демографический переход идёт не сам по себе как некий закон истории, а в следствие социальных изменений. А если для урбанизации нет ресурсов, но зато есть Боко Харам, боевики которого убиваю просто за умение читать - никакого демографического перехода вообще никогда не будет. Не происходит он автоматически сам по себе.

[AlexAV]

их и спраштвать никто не будет... Ялрен батон есть - нет...все с вещами на выход.. можно еще зарином из дешевизны побрызгать или  VX

Да это всё гладко на бумаге. А на практики европейцы даже когда у африканцев были копья, а у англичан пулемёты, да и демографическое соотношение было иным, колонизировать Африку по настоящему не смогли (так что бы там жили европейцы, а не местные, закрепились в какой-то мере только на её самом юге, где им собственно не с народами банту надо было конкурировать, а с намного менее развитыми консайскими народами, народы банту туда пришли фактически позже европейцев). Сейчас, когда технологический разрыв по сравнению в началом 20-го века сильно уменьшился, а демографическое соотношение изменилось не пользу европейцев - вообще никаких шансев.

[AlexAV]

Демографический переход будет хотя бы потому что, Нигерия станет со временем источником трудовых ресурсов для всех остальных где демографический переход идет полным ходом.

Ну при условие, что нигерийцы не экспортируют в новые земли передовые идеи Боко Харам.

[AlexAV]

Прогнозы в энергетике .. вот кто может сказать чем закончиться у индусов опыты с реакторами типа  PHWR куда они уже запихали более 200 ториевых сборок? А сейчас они клепают реактор - бридер PFBR, торий к которому успешно копают в песочке на берегу Бенгальского залива ??

Ничем скорее всего. Ториевый цикл нейтронодефицитен. И ни PHWR, ни PFBR замкнуть цикл с торием не способны принципиально (т.е. при сколько-нибудь нормальных режимах КВ будет гарантированно меньше 1). Из уран-плутониевого цикла что-то получиться может. Можно что-то делать со смешанным уран-плутоний-ториевым циклом с быстрыми реакторами (правда непонятно зачем, дополнительный топливный цикл с переработкой ториевых топливных сборок экономики явно не улучшит). А чистый торий - малоперспективен (по фундаментальным физическим причинам).

В PHWR он он сам по себе даёт лишь небольшую (пару десятков процентов) экономию природного урана. Для PFBR - годится только для бланкетов (в АЗ резко снижает КВ, чисто на торий-урановом топливе не выше 0,9, из-за меньшем выходе нейтронов на захват у U-233 по сравнению с плутонием и низким вкладом деления Th-232 по сравнению с U-238 быстрыми нейтронами, плюс неприлично высокая наработка U-232 из-за жёсткого нейтронного спектра происходит).

Торий сильно хуже урана для ядерной энергетики. Откуда вообще возникла идея о каких-до достоинствах ториевого цикла вообще не понятно.

Так что я лично ничего не развенчиваю, а утверждаю, что прогнозы в плане энергетики не имеют смысла.

Имеют если знать её физические основы. По крайне мере позволяют отбросить явно абсурдные и нереалистичные идеи.

[AlexAV]

Так это не проблема нефти

На самом деле проблема. Не конвенционная нефть получается сильно с другой себестоимостью, чем традиционная.

[AlexAV]

А сейчас они клепают реактор - бридер PFBR

Кстати их активный интерес к натриевым быстровикам как раз и говорит о том, что в тории они разочаровались. Торий теоретически может быть интересен для тепловых реакторов с хорошим нейтронным балансом и мягким нейтронным спектром (правда в силу нейтронодефицитности ториевого цикла здесь нужен или дополнительный внешний источник нейтронов, или дополнительный источник делящихся изотопов), но уж точно не для быстрых.

Для быстрых реакторов лучшее топливо  - уран с плутонием, без вариантов.

[AlexAV]

Вопрос не в лучшем...вопрос стоит в том "что есть".  Урана у индусов не очень а тория много.
А насчет ...

Проблема в том, что с торием топливный цикл нельзя полноценно замкнуть даже в быстрых реакторах. Т.е. без разницы много его или мало, если его сжечь невозможно. Для него нужны какие-то или очень экзотические схемы, или смешанный цикл, где недостающие нейтроны даёт уран. Правда во втором случае становится непонятно зачем нужен торий. Если у вас есть полноценный замкнутый цикл на уране (а без такого цикла от тория проку будет мало), то на ближайшие несколько столетий проблемы его нехватки нет.

[AlexAV]

Так что если посмотреть на типы реакторов и баланс ядерного топлива то это не разочарование в чем либо  а скорее сбалансированный подход.

Все реакторы будут работать на уране. Водо-водяные и PFBR - тут вообще без вариантов, т.к. по-другому нельзя. Все тяжёловодники сейчас загружают низкообагащённым ураном тоже. Из-за невозможности замкнуть цикл на тории (физической) для них возможна только частичная замена части загрузки урана на торий, что даёт лишь довольно умеренную экономию. При такой загрузке в тяжеловоднике можно получить расход природного урана 80 кг/МВт год, против 105  кг/МВт год при работе на чистом уране. 20% снижение расхода урана - максимум что это позволяет добиться, на сколько это экономически оправдывает переработку ториевых ОЯТ - большой вопрос.

[AlexAV]

Дозамкнуть торий можно
1)Плутоний, уран235 из ОЯТ тепловых урановых реакторов.
2)Высоко обогащенный уран.
3)Наработка урана 233 в бланкете БН

Из всех трёх разумным может быть разве что третий. Правда из-за отсутствия нормальной технологии переработки ториевых ОЯТ сложно судить о его экономической оправданности.

Первый вариант плох низким коэффициентом конверсии плутония в реакторах на тепловых нейтронах. Годится разве что как вариант утилизации избыточного плутония при отсутствии более разумных вариантов, т.е. если реакторов на быстрых нейтронах нет. По энергии даст не очень много.

Второй - требует слишком много разделительной работы и поэтому попросту слишком дорогой.

[AlexAV]

Проблема в том что в течение 10 лет и эта цена (к тому времени она конечно, упадёт ещё немного) окажется слишком высокой по сравнению с возобновляемой энергией, и разрабатывать новые месторождения станет очень трудно, да и ненужно.

На современном техническом уровне построить на возобновляемых источниках энергосистему вообще невозможно. Проблема упирается в нестабильность генерации и аккумуляцию.

Вопрос в запасах традиционной. В США допустим, неконвенционная сейчас устойчиво дешевле обычной, в среднем 25 баксов за баррель против 33. Маржинальный баррель - обычный, не сланцевый, и уже достаточно давно, года 4.

http://static2.businessinsider.com/image/58d5358cd349f92a008b6b8b-595/screen%20shot%202017-03-24%20at%20110316%20am.png

Не ясно на сколько эти цифры корректно отражают реальность. По той причине, что вся нековенционная добыча в США глубоко убыточна и уже 10 лет стабильно генерирует отрицательный денежный поток:
https://www.eia.gov/todayinenergy/detail.php?id=17311#

[AlexAV]

примерно 8.5-9%

Откуда цифра?

По данным BP в 2016:

Ветер - 959,5 ТВтч
Солнце - 333,1 ТВтч
Суммарная генерация в мире - 24816,4 ТВтч

Т.е. 5,2%.

[AlexAV]

А вопрос так и не стоит. Задача ВИЭ замещение традиционных источников на 20-30%. Аккумуляция это тупиковый путь.  Тут скорее надо смотреть в сторону распределения энергии и планирования потребления.  А насчет

Ну и какие проблемы это решит, кроме создания сложностей всей сети? А для стабильного обеспечения сети ветром и солнцем нужна аккумуляция в расчёте несколько сотен кВтч аккумуляции на киловатт мощности сети.

Но ведь ГЭС и ПЭС  а так же ГеоЭС работают вполне стабильно, хотя они и относятся к ВИЭ.

Гэо и ГЭС - вопрос отдельный. Хорошо, но мало.

[AlexAV]

И это только электроэнергия - а употребляется ведь и тепловая энергия- например при производстве цемента,стали, спиртовой ферментации, термообработке металлов, при любой выпарке и  сушке

Да, это тот вопрос который местные свидетели солнечных панелей начисто игнорируют. Потребление промышленного тепла превосходит потребление электроэнергии. И его даже по сегодняшним ценам заменить электроэнергией невозможно. Тепловая калория от электричества в разы дороже, чем от газа. А со всеми этими сетевыми сложностями - вообще без шансов. А это ведь вопрос ничуть не менее важный, чем электроэнергия...

А куда вообще девать кучу урановых хвостов после высокого урана....то есть поменять шило на мыло - получить высокообогащенный враг ради переработки тория-... его вместе с торием сжечь (это если ставить в стороне проблемы с переработкой оят)...а урановые хвосты оставить.....ради чего?

Идея в том, что на торий-урановом топливе в тяжеловодном реакторе можно получить КВ на уровне 0,9. А это позволяет используя 1 кг урана 235 сжечь где-то 10 кг тория. При использование же этого урана в реакторах на тепловых нейтронах в составе чисто уранового топлива позволяет вовлечь в цикл куда меньшее количества урана-238 (из-за существенно меньшего КВ). На сколько это оправданно экономически - большой вопрос.

При наличие разумного быстрого реактор, обеспечивающего уже на уране КВ>1 — вообще не понятно зачем заниматься.

[AlexAV]

Аккумуляция вообще не нужна (а она будет, цена батарей упала до нужного уровня по крайней мере у лидирующих производителей).

Нет, совершенно необходима. Из-за большой корреляции погоды на значительных территориях даже энергосети масштаба большой страны сгладить колебания не могут.

И до нужного уровня цена на неё не упала. Сколько-нибудь приемлемая стоимость получается при стоимости аккумуляции в области 10$/кВтч ёмкости. Это более чем на порядок меньше того, что есть (литий кстати столько не даст никогда, если такая и появится, то только на совершенно иной электрохимической системе). Аккумуляции нужно очень много. Или альтернатива - 100% резервирование сети тепловой мощностью. Тоже страшно дорого, ну и без ископаемого топлива не работает.