Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[LonelyWanderer]

А вообще, как далеко можно поставлять электроэнергию современными, существующими сегодня средствами, каков процент потерь на 1000 км ? Да, в России основной потенциал на востоке, но поистине коллосальный, чего стоит только одна Пенжинская ПЭС в 87 ГВт. И Нижнеленская ГЭС в 20 ГВт, где ввиду огромности создаваемого водохранилища (в 2 раза большего по площади, чем Байкал) также возможно годичное регулирование стока с основной выработкой в декабре-январе, что даст возможность с помощью СЭС и ВЭС в этом регионе (кстати, весьма солнечном) поднять мощность как минимум до 40 ГВт. А в совокупности только эта система из Пенджинской ПЭС, Нижнеленской ГЭС и мощностей СЭС и ВЭС может быть номинальной мощностью порядка 150 ГВт. Я уже не говорю про остальные крупные реки Восточной Сибири от Енисея до Магадана, где можно дорастить в совокупности, вместе с ВЭС и СЭС, наверное, до 500 ГВт.
И вот как эту всю огромную энергию передать?

[BlackMokona]

Основным преимуществом высоковольтных ЛЭП постоянного тока является возможность передавать большие объёмы электроэнергии на большие расстояния с меньшими потерями, чем у ЛЭП переменного тока. В зависимости от напряжения линии и способа преобразования тока потери могут быть снижены до 3 % на 1000 км. Передача энергии по высоковольтной ЛЭП постоянного тока позволяет эффективно использовать источники электроэнергии, удаленные от энергоузлов нагрузки.

вика

[LonelyWanderer]

вот нашёл более подробную информацию.
http://www.bourabai.kz/toe/dist_problems.htm

Согласно ней, в современных ЛЭП 10%  потерь ( КПД 90% ) получается при:
1150 кВ - 4500 км;
500 кВ - 2300 км;
220 кВ - 700 км;
110 кВ - 300 км;
35 кВ  - 100 км;
10 кВ - 25 км;
400 В - 1 км.

Первая линия в 1150 кВ существует в мире только в Казахстане, в районе Экибастуса. Но сейчас она работает на меньшем напряжении, по-моему на 400 кВ, где-то читал.  А линий на 500 кВ в России уже 15 тыс.км.
Исходя из цифр, для передачи энергии из Пенжинской приливной станции, как самого восточного и самого мощного объекта (а это до 87  ГВт) до окрестностей Москвы вполне достаточно линии в 1150 кВ. Если трассу прокладывать через Якутск и далее на запад вдоль недостроенной (в будущем, надеюсь, достроят) Трансполярной магистрали - через Новый Уренгой. Это в районе 7000 км. Тогда потери будут около 15% - не так уж и много. Хотя можно и больше - ведь линия будет проходить по малонаселённым пространствам Сибири, поэтому экологические последствия (как я понимаю, это магнитные поля) - минимальны.
Поэтому отдалённость - решаемая проблема.
Много ставить опор, много проводов, дорого? На самом деле нет, если разделить 87 ГВт на количество опор и проводов. 87 ГВт на 7000 км. Или 8.7 ГВт уже всего на 700 км. А как я говорил, лучше применять комплекс ГЭС, ВЭС, СЭС, ПЭС и получать больше энергии - сотни ГВт, и тогда себестоимость передачи энергии ещё больше упадёт.

[crazy_terraformer]

Тут не было таких идеек? Дополнительный поток света от солнечных зеркал со орбиты.
Ночное освещение городов, дополнительная подсветка и подогрев сельхозугодий, освещение городов и посёлков полярной ночью. Генерация электричества и топлива солнечными электростанциями в районах искусственной круглосуточной или добавочной инсоляции. Локальное потепление климата обогревом от солнечных концентраторов с орбиты, удлинение сельскохозяйственного сезона. Если растают льды в Заполярье в результате естественного изменения климата,можно подогреть воду у берегов там в ряде прибрежных районов, а ещё у Сахалина и Курил, Камчатки.
Создание и использование гмо штаммов микроорганизмов, способных активно выделять необходимые соединения и химические элементы из морской воды и перемолотой и растворенной в воде породе с низким содержанием необходимых элементов.

Разобраться бы с малярией и др. заразой, паразитами. Можно было бы субтропики растянуть к полюсам  пятнами , дабы не уконтрапупить тайгу. Главное не перестараться,чтобы прибрежные страны не затопило.

Фантазия, как говорится, бьёт ключом,возможно, гаечным. 

[crazy_terraformer]

Таким образом, станция будет работать всего 11.1 % времени. Уровень Байкала поднимется за весь остальной период на 2 метра. А уровень вырабатываемой энергии только на Иркутской ГЭС декабрьскими и январскими ночами поднимется  соответственно с 600 МВт до 6 ГВт - очень большая величина.

Как это отключение скажется на сроке службы турбин и генераторов, более частые включения-выключения, снижение-повышение оборотов? Не будут ли они чаще требовать ремонта.

[Stalk.er]

Я тут посчитал, что если наглухо перекрыть Иркутскую ГЭС, то уровень воды в Байкале поднимется на 1 метр за 197 дней. Это значит, что можно эту ГЭС использовать только зимними ночами. Т.к. водоём уникальный - большой, то берём в эксплуатацию только самый тяжёлый для энергетики период - 2 месяца в году, скажем с 22 ноября по 22 января. И ночь с 17.00 до 9.00, т.е. 2/3 суток. Таким образом, станция будет работать всего 11.1 % времени. Уровень Байкала поднимется за весь остальной период на 2 метра. А уровень вырабатываемой энергии только на Иркутской ГЭС декабрьскими и январскими ночами поднимется  соответственно с 600 МВт до 6 ГВт - очень большая величина.
Таким образом, мы имеем большое количество энергии зимними ночами в декабре и январе.

Ага, а теперь прикиньте уровни колебания воды в Ангаре между временами, когда закрыть Ирк. ГЭС и открыть аж на 6 ГВт(она на такое не рассчитана даже физически - её надо будет полностью перестроить). Мосты и Ирке нафиг смоет. А также каково будет влияние таких уровней на Братскую ГЭС (и братский алюминиевый завод) , на Братское водохранилище , всё что связано с Ангарой и последующими каскадами. Всю энергосистему восточной Сибири придётся перестраивать.

[Harsky]

а это до 87  ГВт

Есть проблема с ПЭС, как мне кажется. Проблема в том, что приливы и отливы привязаны к движению Луны. Т.е., никаких 87ГВт не будет. Будет что-то типа 0-87 (да даже если 0-170) в течении суток. Вторая проблема в том, что периоды приливов-отливов не имеют периодичность в 24 часа. Пик вырабатываемой энергии будет постоянно сдвигаться по времени суток и не совпадать с пиком потребления.
Хотя, возможно я полностью не прав и электростанция будет спроектирована так, чтобы выдавать ровную мощность в течении суток

[ВадимZero]

Первая линия в 1150 кВ существует в мире только в Казахстане, в районе Экибастуса. Но сейчас она работает на меньшем напряжении, по-моему на 400 кВ, где-то читал.  А линий на 500 кВ в России уже 15 тыс.км.
Исходя из цифр, для передачи энергии из Пенжинской приливной станции, как самого восточного и самого мощного объекта (а это до 87  ГВт) до окрестностей Москвы вполне достаточно линии в 1150 кВ. Если трассу прокладывать через Якутск и далее на запад вдоль недостроенной (в будущем, надеюсь, достроят) Трансполярной магистрали - через Новый Уренгой. Это в районе 7000 км. Тогда потери будут около 15% - не так уж и много. Хотя можно и больше - ведь линия будет проходить по малонаселённым пространствам Сибири, поэтому экологические последствия (как я понимаю, это магнитные поля) - минимальны.
Поэтому отдалённость - решаемая проблема.
Много ставить опор, много проводов, дорого? На самом деле нет, если разделить 87 ГВт на количество опор и проводов. 87 ГВт на 7000 км. Или 8.7 ГВт уже всего на 700 км. А как я говорил, лучше применять комплекс ГЭС, ВЭС, СЭС, ПЭС и получать больше энергии - сотни ГВт, и тогда себестоимость передачи энергии ещё больше упадёт.

Стоимость гигаватта мощности Пенжинской ПЭС оценивается в 2,3 миллиарда долларов(что сопоставимо со стоимостью атомного гигава мощности реактора второго поколения) Причем КУИМ всего 25%. Теперь еще прибавим стоимость ЛЭП в 7000 км, которая к тому же загружена всего на 25%. Во общем очень дорогое электричество получиться.

[crazy_terraformer]

ГЭС,ПЭС,ВЭС...Что мелочиться. В Мировом океане куча течений, ставь на них турбины, а над ними морские платформы с регенераторами топлива для топливных элементов;регенераторами хим.элементов, выделяющих из воды водород; синтезаторами углеводородов (бутанол и пр.) из воды и CO₂.

[mbrane]

Первая линия в 1150 кВ существует в мире только в Казахстане, в районе Экибастуса. Но сейчас она работает на меньшем напряжении, по-моему на 400 кВ, где-то читал.  А линий на 500 кВ в России уже 15 тыс.км.
Исходя из цифр, для передачи энергии из Пенжинской приливной станции, как самого восточного и самого мощного объекта (а это до 87  ГВт) до окрестностей Москвы вполне достаточно линии в 1150 кВ. Если трассу прокладывать через Якутск и далее на запад вдоль недостроенной (в будущем, надеюсь, достроят) Трансполярной магистрали - через Новый Уренгой. Это в районе 7000 км. Тогда потери будут около 15% - не так уж и много. Хотя можно и больше - ведь линия будет проходить по малонаселённым пространствам Сибири, поэтому экологические последствия (как я понимаю, это магнитные поля) - минимальны.
Поэтому отдалённость - решаемая проблема.
Много ставить опор, много проводов, дорого? На самом деле нет, если разделить 87 ГВт на количество опор и проводов. 87 ГВт на 7000 км. Или 8.7 ГВт уже всего на 700 км. А как я говорил, лучше применять комплекс ГЭС, ВЭС, СЭС, ПЭС и получать больше энергии - сотни ГВт, и тогда себестоимость передачи энергии ещё больше упадёт.

Стоимость гигаватта мощности Пенжинской ПЭС оценивается в 2,3 миллиарда долларов(что сопоставимо со стоимостью атомного гигава мощности реактора второго поколения) Причем КУИМ всего 25%. Теперь еще прибавим стоимость ЛЭП в 7000 км, которая к тому же загружена всего на 25%. Во общем очень дорогое электричество получиться.

 Тогда уж лучше люмений  или гидрид натрия или еще какой высокоплотный  аккумулирующийиметалл производито ...еготвезти к месту потребления и сжигать у потпебителя

[LonelyWanderer]

Стоимость гигаватта мощности Пенжинской ПЭС оценивается в 2,3 миллиарда долларов(что сопоставимо со стоимостью атомного гигава мощности реактора второго поколения) Причем КУИМ всего 25%. Теперь еще прибавим стоимость ЛЭП в 7000 км, которая к тому же загружена всего на 25%. Во общем очень дорогое электричество получиться.

Т.е общая стоимость за сотню млрд. перевалтвает?
Но речь то идёт не о сейчас, а об альтернативе невозобновляемым источникам в будущем. В будущем же все равно стоимость энергии возрастет.

[LonelyWanderer]

Я тут посчитал, что если наглухо перекрыть Иркутскую ГЭС, то уровень воды в Байкале поднимется на 1 метр за 197 дней. Это значит, что можно эту ГЭС использовать только зимними ночами. Т.к. водоём уникальный - большой, то берём в эксплуатацию только самый тяжёлый для энергетики период - 2 месяца в году, скажем с 22 ноября по 22 января. И ночь с 17.00 до 9.00, т.е. 2/3 суток. Таким образом, станция будет работать всего 11.1 % времени. Уровень Байкала поднимется за весь остальной период на 2 метра. А уровень вырабатываемой энергии только на Иркутской ГЭС декабрьскими и январскими ночами поднимется  соответственно с 600 МВт до 6 ГВт - очень большая величина.
Таким образом, мы имеем большое количество энергии зимними ночами в декабре и январе.

Ага, а теперь прикиньте уровни колебания воды в Ангаре между временами, когда закрыть Ирк. ГЭС и открыть аж на 6 ГВт(она на такое не рассчитана даже физически - её надо будет полностью перестроить). Мосты и Ирке нафиг смоет. А также каково будет влияние таких уровней на Братскую ГЭС (и братский алюминиевый завод) , на Братское водохранилище , всё что связано с Ангарой и последующими каскадами. Всю энергосистему восточной Сибири придётся перестраивать.

Да, естественно перестраивать. Но технически такая возможность есть.
А 10-кратное увеличение стока - ерунда для рек Сибири. В весеннее половодье там и в 20 раз мощность потока может увеличится. Существующие водохранилища сглаживают этот поток, и потому турбины не работают на столь пиковых мощностях.

[LonelyWanderer]

а это до 87  ГВт

Есть проблема с ПЭС, как мне кажется. Проблема в том, что приливы и отливы привязаны к движению Луны. Т.е., никаких 87ГВт не будет. Будет что-то типа 0-87 (да даже если 0-170) в течении суток. Вторая проблема в том, что периоды приливов-отливов не имеют периодичность в 24 часа. Пик вырабатываемой энергии будет постоянно сдвигаться по времени суток и не совпадать с пиком потребления.
Хотя, возможно я полностью не прав и электростанция будет спроектирована так, чтобы выдавать ровную мощность в течении суток

Вы не читали все. Я предлагал ПЭС интегрировать с ГЭС и СЭС. ГЭС спускают воду, когда в ПЭС прилив и когда ночь и не работают СЭС.

[LonelyWanderer]

Тут не было таких идеек? Дополнительный поток света от солнечных зеркал со орбиты.
Ночное освещение городов, дополнительная подсветка и подогрев сельхозугодий, освещение городов и посёлков полярной ночью. Генерация электричества и топлива солнечными электростанциями в районах искусственной круглосуточной или добавочной инсоляции. Локальное потепление климата обогревом от солнечных концентраторов с орбиты, удлинение сельскохозяйственного сезона. Если растают льды в Заполярье в результате естественного изменения климата,можно подогреть воду у берегов там в ряде прибрежных районов, а ещё у Сахалина и Курил, Камчатки.
Создание и использование гмо штаммов микроорганизмов, способных активно выделять необходимые соединения и химические элементы из морской воды и перемолотой и растворенной в воде породе с низким содержанием необходимых элементов.

Разобраться бы с малярией и др. заразой, паразитами. Можно было бы субтропики растянуть к полюсам  пятнами , дабы не уконтрапупить тайгу. Главное не перестараться,чтобы прибрежные страны не затопило.

Фантазия, как говорится, бьёт ключом,возможно, гаечным. 

Слишком дорого, слишком неэкологично. Если вы хотите освещать так, чтобы растения росли там, где не растут, или чтобы лучше росли, так это нужно столько энергии, что современное глобальное потепление окажется сущим пустяком перед новым.
Возможно только для ночного освещения мегаполисов. Почему только мегаполисов - потому что нормально освещать получится только с геостационарной орбиты. С более низких орбит - нужно большее количество зеркал из-за попадания то в тень, то в другую сторону Земли. И кроме того - будет сложная и дорогостоящая система ориентации.
А с геостационарной орбиты реальнее. Но солнечный зайчик будет размерами 200-250 километров, даже если зеркало маленькое. Освещать мегаполиса - да, возможно.
Какое зеркало для этого нужно. Освещенность в ясный день - до 100 000 лк. В пасмурный -1000  лк. Полнолуние - 0.2 лк. Если освещать где-то на уровне 100 лк - ради экономии уличного освещения, то это экономия электроэнергии с одной стороны, и с другой - это лишь 1/1000 солнечной энергии, т.е. глобальное потепление будет мизерным.
Для освещения окружности диеметров в 200-250 км, получается, что нужно зеркало на геостационарной орбите диаметром примерно в 7 киометров . Вполне себе нормальный вариант.
В принципе, можно не только мегаполисы, но и все достаточно густонаселенные регионы так освещать,

[Nucleosome]

Вполне себе нормальный вариант.

что-то мне кажется - гора рожает мышь... только-то подсветить на тёмной улице и ничего больше, а всего нужно - громадьё. зеркало 7 км в диаметре чтобы вывести на геостационарную орбиту сколько надо всего? а потом ещё его поддерживать в рабочем состоянии. заполярных городов раз два и обчёлся (по памяти помню три из тех, что покрупнее - Мурманск, Норильск, Тромсё), ради них такую махину делать?.. при этом затраты на отопление, с которыми ничего не поделаешь там всё равно явно выше. а в остальных лучше высадить чего вроде флюрисцирующих деревьев - о чём уже шла речь, хотя да, освещения городов жутко много (мне один фонарь прямо напротив балкона спать мешает) и с этим надо что-то делать.

[LonelyWanderer]

Вполне себе нормальный вариант.

что-то мне кажется - гора рожает мышь... только-то подсветить на тёмной улице и ничего больше, а всего нужно - громадьё. зеркало 7 км в диаметре чтобы вывести на геостационарную орбиту сколько надо всего? а потом ещё его поддерживать в рабочем состоянии. заполярных городов раз два и обчёлся (по памяти помню три из тех, что покрупнее - Мурманск, Норильск, Тромсё), ради них такую махину делать?.. при этом затраты на отопление, с которыми ничего не поделаешь там всё равно явно выше. а в остальных лучше высадить чего вроде флюрисцирующих деревьев - о чём уже шла речь, хотя да, освещения городов жутко много (мне один фонарь прямо напротив балкона спать мешает) и с этим надо что-то делать.

Почему сразу заполярные?  И южные регионы ночью подсвечивать.
Вот, нашёл неплохую статью про искусственное освещение
http://www.altie.ru/news/134-ulichnoe-osveshchenie-i-bezopasnost-v-gorode.html
В ней говорится, что норма освещения пешеходных дорожек - 5 лк, пригородных дорог - 3 лк, нагруженных проспектов - 7 лк., пешеходных переходов - 40 лк.
Тогда можно обеспечить полезный минимум - 7 лк, что есть 0.007% освещенности на солнце или 35 полных лун. Выше я немного ошибся с размерами солнечного зйчика с геостационарной орбиты, его размеры меняются с 330 км в зените до 390 в районе лимба (проекция! А на самом деле больше). Тогда для Московкой области и окрестностей нужно зеркало 3-4 километра. Несколько таких зеркал могут покрыть всю территорию такой густанаселенной страны, как Япония.
В этой же статье приводятся цифры, что совокупное уличное освещение составляет лишь 1.5% от освещения автомобильными фарами. Точнее, речь идёт, видимо не о люменах, а о энергозатратах, а автомобильное топливо и освещение намного дороже стационарного.
Поэтому имеет смысл увеличить площадь зеркала для того, чтобы не только не использовать уличное освещение,  но и автомобильное. Допустим, это 200 люкс (пасмурная погода около 1000 люкс).  Тогда диаметр зеркала составит около 20 километров.

И можно вообще всю Землю покрыть "дежурным" светом с освещенностью порядка 1 лк (5 полных лун). Что будет большим плюсом для ночной навигации (будут видны земные ориентиры), снизится число авиакатастроф, вызванных плохой видимостью ночью и т.д. И будет огромная польза для малонаселенных регионов и для бедных стран. Для освещенности 1 лк   всего полушария нужно зеркало диаметром около 50 км.

Что касается управления зеркалом, то так,  как оно будет большим, имет смысл применять не такие системы, как в геостационарных спутниках, а принципиальнотдругие. Например, от центра зеркала, где будет располагаться двигатель, питаемый солнечными батареями, опустить вниз трос на несколько десятков или сотен километров, на конце которого будет груз, например отработашие ИСЗ. Из-за разности космической скорости, т.е. из-за приливных сил система окажется в приливном захвате Землёй, и чем больше длина троса будет, чем крепче приливной захват будет. Этот захват и будет опорой для поворота зеркал и слежения за Солнцем, без применения ракетного топлива для осуществления поворотов.

[crazy_terraformer]

Вполне себе нормальный вариант.

что-то мне кажется - гора рожает мышь... только-то подсветить на тёмной улице и ничего больше, а всего нужно - громадьё. зеркало 7 км в диаметре чтобы вывести на геостационарную орбиту сколько надо всего? а потом ещё его поддерживать в рабочем состоянии. заполярных городов раз два и обчёлся (по памяти помню три из тех, что покрупнее - Мурманск, Норильск, Тромсё), ради них такую махину делать?.. при этом затраты на отопление, с которыми ничего не поделаешь там всё равно явно выше. а в остальных лучше высадить чего вроде флюрисцирующих деревьев - о чём уже шла речь, хотя да, освещения городов жутко много (мне один фонарь прямо напротив балкона спать мешает) и с этим надо что-то делать.

Геостационар - это далеко за пределами атмосферы, тормозится газами не будет. В качестве зеркала миллиметровая полимерная плёнка и покрытая тонким слоем металла. Плёнка полимера нужна только разворачивания зеркала, а дальше она может испариться. Плоская поверхность поддерживается вращением. Учитывая лёгкость плёнки замена дешевле ремонта.

[crazy_terraformer]

Возможно только для ночного освещения мегаполисов. Почему только мегаполисов - потому что нормально освещать получится только с геостационарной орбиты. С более низких орбит - нужно большее количество зеркал из-за попадания то в тень, то в другую сторону Земли. И кроме того - будет сложная и дорогостоящая система ориентации.
А с геостационарной орбиты реальнее. освещать,

Более четверти века назад американский физик Роберт Форвард (Robert L. Forward) заявил, что при помощи небольшой, но зато постоянной тяги, например от солнечного паруса, космический аппарат можно поместить на некеплеровую орбиту (NKO), или так называемую левитирующую смещённую орбиту (levitated displaced orbit). Её плоскость не проходит через центр масс Земли, а параметры не определяются только лишь силой притяжения.
Таким образом можно держать зеркала параллельно плоскости геостационарной орбиты.

[Nucleosome]

Почему сразу заполярные?

потому то только там нельзя сажать люминисцентные деревья.

http://www.altie.ru/news/134-ulichnoe-osveshchenie-i-bezopasnost-v-gorode.html

интересно, правда откуда они взяли 1,5% - похоже на то что расчитали из общего возможного кол-ва автомобилей. но там же содержатся и данные о том каковы суммарные затраты - в сравнении с многокилометровыми зеркалами они как-то явно не слишком велики.

Геостационар - это далеко за пределами атмосферы, тормозится газами не будет.

ну понятно, что не будет, там 32 тыс км. только это скорее даёт больше возможностям для космо пыли портить зеркала - это ведь главная проблема. один раз запустить на столетия явно не получится.

[LonelyWanderer]

Почему сразу заполярные?

потому то только там нельзя сажать люминисцентные деревья.

http://www.altie.ru/news/134-ulichnoe-osveshchenie-i-bezopasnost-v-gorode.html

интересно, правда откуда они взяли 1,5% - похоже на то что расчитали из общего возможного кол-ва автомобилей. но там же содержатся и данные о том каковы суммарные затраты - в сравнении с многокилометровыми зеркалами они как-то явно не слишком велики.

Не уверен, что некие люминесцентные деревья помогут.
Что касается  суммарных затрат уличного освещения , то да, они не столь велики, но если брать за правду, что они 1.5 % составляют от автомобильного освещения, то последнее достаточно велико - это несколько процентов сжигаемого топлива.