Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Тоже самое могу сказать, цифры приведите.

ГЭС выглядит сравнительно неплохо. Но только в одном случае. Энергия должна потребляться у плотины, а не перегоняться на большие расстояния через электрораспределительную сеть. Но возможности по генерации гидроэнергии ограниченны и в значительной мере уже исчерпаны.

Всё остальное – даже близко по цене энергии с ископаемым топливом не лежит (на всякий случай, если пересчитать на джоуль, то газ по цене 400 $/1000 м3 (весьма высокая цена) = 4 ц/кВт час (а таких низких цен на электроэнергию нет нигде в мире, причём использование ВИЭ (кроме ГЭС) её как-то не снижает, а даже очень наоборот)).

[AlexAV]

Согласен, отапливаться электричеством от сжигания мазута сейчас не выгодно но это показывает уровень развития солнечной энергетики уже сегодня. Она уже вышла на рентабельность технологии 20  века когда мазут массово использовали для электрогенерации.

Нет. Это показывает степень истощённости нефтяных месторождений. В течении 20-го века нефть была намного дешевле. Если бы цена на нефть была бы 20-30$/б. солнечные батареи и на фоне дизельгенератора совершенно не смотрелись бы.

[AlexAV]

Поэтому когда Вы раньше говорили, что нефть по современной рыночной цене должна давать электричество совсем дешево:

Не электричество, а энергию. Это разные вещи. Электричество – это только одна из форм потребляемой энергии (причём в принципе достаточно дорогая).

На Кипре и Гаваях электричество стоит сейчас аж 40 центов за киловатт в час. А они жгут завозную нефть, сами они ее не добывают. Смысла завышать цену тоже нет, значит КПД ТЭЦ на мазуте очень низок.

Так никто не отрицает осмысленность применения ВИЭ в отдельных ограниченных нишах. И электроснабжение удалённых изолированных регионов – это одна из них. Здесь есть тоже ряд моментов. Скажем потребность в отоплении и возможность использования когенерации для этих целей. Если потребность высокая, и такая возможность есть – ВИЭ уже даже с дизельным топливом по современным ценам конкурировать не смогут. Если низкая – вполне нормально (но опять же в комбинации с тем же дизелем в качестве маневровых мощностей).

Но величайшая глупость – интерполировать эти отдельные ниши на экономику в целом.

[AlexAV]

Поэтому в теории можно увеличить выработку гидроэнергии с нынешнего почти 1 млрд. тонн энергии нефтяного эквивалента до 10 млрд. тонн, что сравнимо с нынешним потреблением всей энергии - 14 млрд. тонн нефтяного эквивалента. Этот потенциал скорее всего исчерпают за 21 век и достигнут потолка.

Теоретический предел вы никогда не возьмёте. Реальное верхняя граница – это экономический предел, ну может чуть больше за счёт изменения структуры расселения и цен. Но выше технологического предела – точно нет.

[AlexAV]

А среди отрицательных долгосрочных факторов кроме сноса плотины и заиливания, есть и прямые потери в виде уничтожении рыбы - и это уже сейчас можно наблюдать на примере Волги, Днепра, Дона и Азовского моря (когда-то самого продуктивного)

Какой рыбе? Проходным видам – да и весьма сильно. А вот чем стало хуже непроходным озёрным и болотным видам? Водохранилище ничем не отличается от естественного озера.

Первичная фитопродуктивность по сравнению с рекой больше. Заморные зоны и снижение содержания кислорода по сравнению с рекой – обычные факторы для естественных озёр и соответствующие виды (скажем толстолобик, карась или щука) к ним в полной мере адаптированы. С чего бы им сокращаться?

Т.е. речь не идёт “о вреде рыбе” (как водохранилище может нанести вред какому-нибудь болотному виду, вроде карася – решительно непонятно, он в прудах 50x50 метров и два глубиной процветает, а тут целое водохранилище) и даже не о снижение её биомассы (первичная продуктивность водохранилища выше по крайней мере за счёт площади,  а значит больше корма для этой самой рыбы), а только в определённой трансформации её видового состава.

и заиливания

Ну, во-первых процесс небыстрый. Скажем вот водохранилище которому уже почти 200 лет (Сенежское озеро в Московской области, на самом деле искусственное водохранилище в системе Екатерининского канала созданное в 1826 году)(живу недалеко от него ):

Потеря площади весьма невелики. Так оно ещё 1000 лет зарастать будет или больше. Да и с рыбой в нем никаких проблем (точно больше, чем в р. Сестре ).

С другой при заиливании ни перепад высот, ни поток воды через платину не изменяются (а значит и возможность по генерированию энергии тоже). Меняется только объём водохранилища, т.е. возможность его использования для регулирования стока. Для генерации это совсем не катастрофическая проблема (правда, когда процесс зайдёт далеко, то начнутся сложности с сезонными колебаниями стока, а значит генерации, но это всё же не внутрисуточные колебания, не так страшно).

[AlexAV]

Но это как раз равнинные плотины, от которых один только вред, и это давно известно.

Там половина проблем надуманная, вторая – реальная, но раздутая до космических масштабов, которых они совершенно не заслуживают.

[AlexAV]

Может выгодней энергетически окажется индивидуальная система отопления на электричестве.

Не выгодней. Тариф на сетевое тепло для населения около 1200 р/Гкал = 1 руб/ кВт час. Ну а теперь сравните с тарифом на электроэнергию для населения (4 р/ кВт час).

Самая дырявая и текущая труба – это дешевле, чем отапливать электричеством.

[AlexAV]

Ну эти цифры как раз говорят, что стоит только ископаемому топливу подорожать в 4 раза, так электричеством станет топить выгодней. И потом все таки километры трубопроводов высокого давления тоже не мало энергии ископаемого топлива забирают при выплавке в металлургии.

Обслуживание электрораспределительных сетей в этом случае тоже очень сильно подорожает. Так что баланс изменится не так сильно.

Да и, вообще, если энергия подорожает в 4 раза (в среднем по всему пакету используемых энергоносителей) – скорее всего уже ни центрального отопления, ни электричества, ни городов уже не будет.

[AlexAV]

Ладно перейдем снова к энергосберагающим технологиям.

А про пассивный дом слышали?

Вещь мало пригодная для жизни. Есть такой момент как вентиляция на которую приходится значительная часть теплопотерь.

Существуют, конечно, системы рекуперативной вентиляции... но они слабо совместимы с обеспечением качества воздуха в помещении.

[AlexAV]

Углерод я бы взял из древесины. Его там гораздо больше, чем в растениях. Восстановил бы леса до первобытного состояния 6-8 тысяч лет назад.

Так этого материала едва ли хватит на нужды деловую древесину, химии и металлургию. А вы ещё хотите повесить сюда же синтез продуктов питания.

Кроме того, сам синтез искусственный синтез продуктов питания – совершеннейший абсурд. На каждом этапе органического синтеза выход целевого продукта обычно 70-90%, соответственно уде стадий 10-20 и от исходной массы сырья в продукт перейдёт всего несколько процентов. Остальное в отходы. О цене вопроса даже говорить не стоит – она будет умопомрачительной. Ну и ко всему этому проблема стереоизомеров, разделение которых задача крайне сложная и малоэффективная.

Биологический синтез – конечно эффективнее, но всё равно смысл не ясен. Прирос древесины даже быстрорастущих пород (скажем тополя) в хороших условиях порядка 30 м3/га = 135 ц/га. Т.е. с учётом коэффициента трансформации в полезный продукт (ну может быть 20-30%) это даст урожайность с гектара ниже той же кукурузы. Причём при несравнимо (на порядки) больших затратах. Ну и какой смысл? Растратить побольше ресурсов и энергии?

P.S. Кстати производство продуктов питания из древесных отходов вполне освоено в промышленных масштабах. Соответствующий продукт можно найти в каждом магазине. 

Вот он:

Вешенка и другие древоразрушающие грибы (шиитаке, опёнок и т.д.). И маловероятно, что в природе существует более эффективный способ превратить древесину в продукт питания.

[AlexAV]

да нормально все-описывается процесс фотокатализа...Может быть не в слишком удачной форме

Нет, скорее обычный термохимический цикл (их известно масса). Только греют солнцем.

P.S. Главная проблема солнечной печи – она не может использовать рассеянное излучение. Поэтому, даже слабая облачность делает систему полностью неработоспособной. Ну и учитывая данные по эксплуатации солнечных термических электростанций – себестоимость вызывает сильнейшие сомнения, они явно нолик пропустили.

[AlexAV]

Точно говорю фотокатализ....Откройте любую книгу или сайт по фотокатализу - там сплошь и рядом оксиды титана, меди, железа, молибдена и пр.

Ну, оксид металла – это не показатель, он там и там может использоваться. Но фотокатализ – требует площади (процесс идёт только в верхнем слое материала), что с солнечной башней и 1300 градусами совместимо плохо. Да и КПД фотокаталитического разложения – крайне низок (а вот у термохимических может достигать 40% и более).

Если там действительно фотокатализ (а не термохимия) – то это совсем пустышка.

это смотря где ее ставить - в пустыне колорадо вполне потянет

В пустыне – может быть… Хотя, скажем, даже в Испании (не пустыня, но место достаточно солнечное) –уже никаких чудес не получается.

[AlexAV]

как только вы забили больше газа - так сразу толщину стенок нужно увеличить, но и это полбеды - вобород меньше метана- посему коэффициент диффузии больше - тут же обостряется вопрос герметичности соединений ветилей клапанов и пр. Отдельная песня охрупчивание...короче не всетак линейно

Ну, ещё к этому списку можно добавить, что водород имеет точку инверсии для Джоуля-Томсана ниже комнатной и соответственно при утечке уходящий газ может сильно разогреваться. В сочетании с очень широкими КПВ это создаёт немалые проблемы с безопасностью.

[AlexAV]

любой твердофазний химический процесс требует площади, ибо как вы правильно заметили идет только в верхней слое материала.

Ну здесь есть различие. Для фотокаталитического процесса – это освещённая поверхность, а при чисто химическом - вся (у порошков она может быть очень высока).

ну тут мне один знакомый похвалялся что достиг 10% на двуокиси титана....вполне на уровне фотобатарей..

Но намного (в разы) ниже термохимии (а там они всё равно греют до 1300).

В испании тоже потянет

Если ориентироваться на данные для термических СЭС, то там тоже эффективность… выглядит весьма сомнительно.

[AlexAV]

Я видел  на этом форуме таблицу по запасам нефти на шельфе Бразилии. Тогда был сильный аргумент, мол её много, но не добываемая она.

Там много разных месторождений на шельфе. С различной возможностью их добычи. Те что могут – берут.

Вот только возможность наращивать там добычу практически исчерпана. С 2008 добыча увеличилась крайне незначительно, а с 2011 уже наметился спад. Т.е. Бразилия прошла уже свой пик добычи (или, по крайней мере, находится на верхнем плато).

А если еще вспомнить про газогидраты. Которых очень очень много, но которые лежат на дне океанических котловин, на глубинах 3-6 км. То есть на шельфе и прочей мелкоте газогидратов практически нет.

Ссылки не дам. Но на конференции слушал доклад касающийся этих самых гидратов. Там прозвучала цифра около 4 трл. т. Я переспросил в конце, что мне попадались большие оценки. Ответ был – что эти громадные цифры – устаревшие данные, а более новые дают куда более скромные значения. Так что (учитывая что извлекаемые запасы в разы меньше геологических) – вероятно даже в самом благоприятном случае это нам поможет не сильно.

[AlexAV]

что такого особенного в добычи на шельфе я не очень понимаю - моей отец лет 15 работал на буровых именно такого рода на Каспии, ну да, там не о километрах речь (а шельфов с такой глубиной очень мало), но до 200 м под килем было.

В техническом плане – никаких. А вот цена вопроса… Себестоимость нефти добываемой с Бразильского шельфа – около 70$/б. Не сланец, конечно, но уже близко.

[AlexAV]

вы путаете экономическую эффективность и энергетическую...Энергетической эффективность невелика, а экономическая - вообще из другой оперы ибо значительную часть цены составляют налоги...

Ну наверно какой-то всё же есть… Месторождения газа пока менее выработаны, чем нефти, соответственно добыча несколько дешевле (в том числе в энергетическом смысле). Кроме того нефть надо перерабатывать, а это затраты и не малые. А газ используется практически в своём естественном виде. Это тоже экономия.

кстати, я читал, что там же совсем не только метан бывает словлен, правда сколько имено каждого - цифр что-то не встречал, да и есть ли они вообще...

Углекислый газ образует даже более прочные гидраты, чем метан. Собственно один из экспериментальных способов добычи заключается в закачке в пласт углекислоты, которая должна вытеснять метан из гидрата (на практике получается плохо, т.е. конечно метан вытесняется, но медленно и в выходящем газе остаётся слишком много этого углекислого газа).

А в природе источников углекислоты, по крайней мере, не меньше, чем метана… Т.е. не любой гидрат обязательно будет метановым (какое соотношение метановых и углекислых в природных скоплениях сказать не могу, цифра мне не попадалась).

[AlexAV]

как известно, истинными благодетелями иранского народа стали президенты США Джордж Буш-мл. и Барак Обама. Некогда иранскую нефть массово вывозили из страны, перерабатывали, а затем ввозили обратно в виде бензина и дизтоплива. Где-то в 2006 году американская администрация решила, что ей нужно принудить Иран к отказу от самостоятельной политики в области национальной обороны, и наложила на страну тяжелейшие санкции, которые с тех пор только усиливались. В итоге бензина в стране не стало, равно как и импортных машин, и их пришлось срочно замещать, откуда и ренессанс автоиндустрии (с 0,8 до 1,6 млн машин в год в 2005–2010-м) вкупе с резким падением расходов на топливо. Процесс газификации пока не закончен: в Иране ещё 11 млн неметановых авто, так что росту автопрома там ничто не угрожает. Резюме: всё, что не убивает, делает вас сильнее.

На самом деле это достаточно противоречивый пример.

У Ирана много нефти, но слабо развита нефтепереработка. И когда он лишился внешних поставок топлива у него было два пути: развивать достаточно высокотехнологическую переработку нефти или перейти на газ.

Иран пошёл пути наименьшего сопротивления. Т.е. из двух альтернатив самую низкотехнологическую.

Т.е. в кризисной ситуации берётся не сложные технологические решения, а наиболее простые, примитивные, но дающие отдачу здесь и сейчас.

[AlexAV]

метан можно хранть при 5 атмосферах в сжиженном виде

Только криогенный. А это не вполне удобно из-за неизбежных и постоянных потерь на испарение.

[AlexAV]

Что-то как-то совсем не хочется дышать "свежим" воздухом с содержанием углекислого газа в 1% 

Можете не беспокоиться.

Такая возможность существует ну очень теоретически. Т.е. для того, чтобы поднять содержание углекислого газа в воздухе до 1 об.% надо сжечь 22 трл.т. ископаемого углерода даже без учёта поглощения углекислоты океаном, растениями и процессами выветривания горных пород. Это намного превосходит извлекаемые запасы ископаемого топлива.

Концентрация СО2 растет в атмосфере достаточно быстро (с 270 до 395 ppm за последние 200 лет и на 2 ppm каждый последний год)

2ppm в год – это 10.6 млрд. т. углекислого газа в год. Выбрасываем же мы в 3.3 раз больше, т.е. 70% поглощается (главным образом океаном).

Соответственно оценку 22 трл.т. надо увеличить до 73 трл.т. Это многократно превосходит не только извлекаемые, но и геологические запасы всех видов ископаемого топлива (нефти, газа(включая газгидраты), угля и горючих сланцев).

: ) А придётся!
Что ж, адаптация в пределах видового разнообразия как раз очень пригодится.

Не придётся.

Нет в природе столько ископаемого топлива, чтобы так поднять уровень СO2.