Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[crazy_terraformer]

РФ не является здесь каким-то заповедником,вспомните судьбу лампочек накаливания.

Лампочка Медведева 99,9 ватт вместо запрещённых его сиятельством ламп накаливания на 100 ватт.
Вообще эта история с борьбой правительства за энергосбережение с просто бред, по моему скромному мнению. Теперь им энергию некуда давать - майнинг биткойнов решили развивать.

[MenFrame]

Все элементы с кларками ниже марганца нужно считать технически неизвлекаемыми из рядовой породы .

А если использовать комплексное извлечение, а в качестве базовых добываемых элементов будут уран, торий? Скажем если взять, что топливные издержки АЭС в 1 цент на киловатт/час в замкнутом цикле, тогда один грам актинидов можно добывать с себестоимостью 100$ за грам.

[MenFrame]

Зелёное несчастье
http://peretok.ru/articles/trading/16938/

[sharp]

Нет, не совсем так. Геохимическое время прибывание урана в морской воде 300 тыс. лет (после чего он осаждается в донных осадках). Соответственно ежегодное пополнение континентальным стоком около 13 тыс.т. Это и есть верхний лимит того колличества, которое из морской воды можно извлекать условно-вечно (в реальности в 2-3 раза меньше конечно, но где-то на 5000 тонн вероятно рассчитывать можно).

То бишь еще где-то триллион тонн урана можно добыть из пород морского дна?

[AlexAV]

где-то триллион тонн урана можно добыть из пород морского дна?

Породы морского дна постоянно уходят в мантию через зоны субдукции, замыкая цикл (большинство элементов на Земле описывает цикл: вымываются из магматических горных пород на материках - смываются в океан - захороняются на дне - погружается в зонах субдукции в мантию - снова выплавляется в виде магматических горных пород, темпы возобновления здесь определяются именно работай этого глобального конвейера).

Ну и добыть из этих пород тоже ничего не получится. По той причине, что содержание урана в этих породах очень мало и не слишком превышает его содержание в подмосковном суглинке.

P.S. Общее количество урана в литосфере планеты около 10¹⁴ тонн. Т.е. при его извлечение в объёме отмеченных 5000 тонн его убыль в литосфере из-за антропогенной деятельности будет меньше, чем в результате естественного радиоактивного распада. Т.е. данная деятельность не сильно скажется на этот глобальный конвейер.

[crazy_terraformer]

Интересно, а когда накроется этот глобальный конвейер?!

[MenFrame]

Интересно, а когда на кроется этот глобальный конвейер?!

Когда вода океанов испариться.

[AlexAV]

Интересно, а когда накроется этот глобальный конвейер?!

Когда из-за ослабления конвекции в мантии и увеличения толщины коры прекратится плитная тектоника. Но это произойдёт очень не скоро, через несколько миллиардов лет. Пока об этом можно не беспокоиться.

[Кремальера]

Вообще эта история с борьбой правительства за энергосбережение с просто бред, по моему скромному мнению

Может и бред.Однако этот бред вполне себе работает.Даже у нас.Вернее,именно у нас  он лучше работает,благодаря уровню полномочий у регулятора.

[AlexAV]

А если использовать комплексное извлечение, а в качестве базовых добываемых элементов будут уран, торий?

Не уверен что эта деятельность будет иметь экономический и энергетический смысл,  и ещё менее - в том, что этим вообще будет кто-то заниматься.

Но главное не это. Куда существеннее, что это вообще не решит никаких проблем. Просто по той причине, что потребность в актиноидах и прочих редких элементах будет не сопоставимы.

Вот давайте посмотрим. В осадочных породах в среднем содержится 11 грамм тория и 3,2 грамма урана на тонну породы. Т.е. в сумме актиноидов получается 14,2 г на тонну. Теперь посмотрим количество некоторых критически важных для промышленности металлов там же:

хром - 100 г/т
никель - 95 г/т
медь - 57 г/т
цинк - 80 г/т
олово - 10г/т
вольфрам - 2г/т

Т.е. получая 1т актиноидов попутно будет получаться 7 т хрома, 6,7 т никеля, 4 тонны меди, 5,6 т цинка, 0,7 тонн олова и 0,14 тонн вольфрама. Сколько будет нужно актиноидов, чтобы покрыть все современные энергетические потребности? Мир сейчас потребляет 13,2 млрд .т. н.э. энергии. Актиноиды при деление дают приблизительно 82 Тдж/кг = 1950 т.н.э. Т.е. для получения соответствующего количества энергии нужно 7000 т актиноидов (это кстати к вопросу, что 5000 т урана, о которых говорилось выше — это совсем не мало ).

Т.е. даже если вы даже будите извлекать актиноиды из рядовой породы, то получающееся количество попутных элементов в масштабах современных потребностей будет совершенно смешным.

Хрома получится 49 тыс.т. (а современной экономике нужно 19 млн.т.)
Никеля — 47 тыс.т. (а нужно 1,5 млн.т.)
Меди — 28 тыс.т. (а нужно 15 млн.т.)
Цинка — 39 тыс.т. (а нужно 11 млн.т.)
Олова — 4,9 тыс.т. (а нужно 350 тыс.т.)
Вольфрама — 1 тыс.т. (а нужно 63 тыс.т.)

Т.е. по большинству базовых видов сырья не будет покрыто даже 1% потребностей.

Однако на практике никто из такого источника как подмосковный суглинок уран с торием никогда извлекать не будет. Просто за отсутствием смысла в этой деятельности.

Никому не нужен никакой торий с ураном, если у вас нет хрома для нержавейки, чтобы построить реактор. Экономика всегда лимитируется самым дефицитным ресурсом, и в случае атомной энергетики это будет не торий с ураном, а скорее хром, никель, молибден и прочие легирующие элементы, без которых реактор построить невозможно.

Какое-то количество этих элементов наскрести всё же получится из разных возобновляемых источников (хромит тяжёлых фракций песков, геотермальные воды вулканических районов и т. д., если повнимательнее посмотреть, то кое-что есть), но эти количества будут измеряться буквально десятками тысяч тонн, цифрами абсолютно не сопоставимыми с сегодняшними нашими аппетитами, и соответственно о бесконечном масштабирование ядерной энергетики не будет даже и речи (попросту реакторы будет не из чего строить).

Ну а для тех реакторов, на которые удастся наскрести материалов — хватит актиноидов из более дешёвых источников. Уран из морской воды, а торий — из тяжёлой фракции песков.

[crazy_terraformer]

Интересно, а когда накроется этот глобальный конвейер?!

Когда из-за ослабления конвекции в мантии и увеличения толщины коры прекратится плитная тектоника. Но это произойдёт очень не скоро, через несколько миллиардов лет. Пока об этом можно не беспокоиться.

Ясно, но как уже было сказано вода испариться раньше. А ещё до этого многоклеточные эукариоты вымрут скорее всего все.

[snickers]

Только в точности наоборот. Нет ни того и ни другого.

Возобновляемая энергия или ограничена в объёме (как ГЭС) или дорогая. А непородообразующие элементы из рядовой породы вроде подмосковного суглинка технически не извлекаемы.

Про суглинок я не в курсе,  а с энергией-- думаю даже не стоит и приводить графики удешевления энергии СЭС на протяжении десяти лет. Там более 100% за ватт падение стоимости. Найдите еще один такой источник генерации э/энергии с такими темпами удешевления.
Таких графиков есть куча, они несколько разняться но тенденция на падение цены общая для всех.
Как видим стоимость электроэнергии без субсидий опустится до 4,5 центов за кВтч для самых солнечных территорий  и до 6,5 центов за кВтч для умеренно солнечных территорий .  В среднем 5,5 цента или около 3-4 рублей. Про какую "дороговизну " может идти речь?
 Проблема конечно КИУМ и аккумуляции остается... но это как говорилось выше частично и проблема самой сети.  Нет если конечно застрять в данных 2014-10 годов и решить что в мире все статично и не меняется...
...

1. Во-первых, аккумуляция. Представьте себе некий регион, который на 100% энергоснабжается от СЭС.

Я не хочу представлять никакой регион ибо речь у нас шла про временной период аж 1000+ лет и про всепланетарное потребление. Не думаю что за 1000+ лет будет проблема сверхпроводящие ЛЭП прокинутые через континенты.

2. Вы имеете в виду 1000 лет жгем уран, а потом мигрируем на СЭС?

Нет я имел в виду что по ВАШИМ предположениям уран через 1000 лет закончиться, а СЭС будет работать пока светит Солнце. ну ясно что не одна и та же панель)).

Допустим. СЭС имеет срок службы 30 лет, а за 10 лет она при этом отбивает энергию, з

А сколько лет срок службы ядерного реактора? В СССР/РФ изначально срок службы реакторов АЭС был взят в 30 лет. Как и СЭС. Совпадение? )  А там в обоих случаях капиталовложения на ремонт.

[AlexAV]

Про суглинок я не в курсе,  а с энергией-- думаю даже не стоит и приводить графики удешевления энергии СЭС на протяжении десяти лет. Там более 100% за ватт падение стоимости. Найдите еще один такой источник генерации э/энергии с такими темпами удешевления.

Предсказание с помощью линейки - занятие довольно глупое. У любой технологии есть нижний лимит стоимости, определяемый физическим затратом ресурсов. И для солнечных элементов он практически достигнут. Нечего там больше улучшать.

Как видим стоимость электроэнергии без субсидий опустится до 4,5 центов за кВтч для самых солнечных территорий  и до 6,5 центов за кВтч для умеренно солнечных территорий .

Циферки для картинки в презентации, однако не имеющие никакого отношения к реальности.

Текущая экономика СЭС (без учёта аккумуляции и "пилы") определяется следующими цифрами. Капитальная стоимость не слишком дорогой СЭС - 1500 $/кВтч, эксплуатационные затраты около 20 $/кВтч установленной мощности в год. КИУМ около 12% (кстати для достаточно солнечной территории, вроде Сочи или южного Китая). Срок службы рекламный - 25 лет, реальный видимо ближе к 10.

Возьмите калькулятор и попробуйте из этих вводный посчитать минимальную стоимость энергии. Если добавите проблему сезонной и суточной неравномерности - станет совсем печально.

Никакой дешёвой энергии солнце не даёт.

Нет если конечно застрять в данных 2014-10 годов и решить что в мире все статично и не меняется...

В области кремневых солнечных батарей на сегодняшний день никакого потенциала для значимого прогресса больше нет. Здесь скорее верх глупости экстраполировать графики за предыдущее десятилетие в бесконечность. Любая технология развивается по логистической.

[sharp]

Экономика всегда лимитируется самым дефицитным ресурсом, и в случае атомной энергетики это будет не торий с ураном, а скорее хром, никель, молибден и прочие легирующие элементы, без которых реактор построить невозможно

Имхо, с определенного момента (когда разведанные запасы станут поджимать) просто начнет развиваться индустрия рециклинга. Сейчас она, прямо скажем, организована достаточно отвратно, во многих случаях собственник например еще должен доплатить из своего кармана за то, чтобы утилизировать старую бытовую технику. Разумеется, при таком раскладе не стоит удивляться низкому проценту возврата.

Думаю, в какой-то момент можно будет даже на законодательном уровне установить небольшие компенсации за сдачу техники в утиль, и уж конечно запретить взимать за это деньги. Тогда возврат элементов возрастет до 90-95%. А еще рядом мер можно приблизить и к 100%.

[Rattus]

Практически ни по одному элементу рециклинг сейчас не превышает 70%.

А по серебру?

[AlexAV]

А по серебру?

По серебру картина (2012 год, но не думаю, что что-то радикально поменялось) такая:

Предложение:
Первичная добыча - 787.0 млн. унций
Производство из вторичных источников (собственно рециклинг) - 253.9 млн. унций
Гос. продажи - 7.4 млн. унций (по сути из складских запасов)
Потребление - 1048.3 млн. унций

Т.е. как это не удивительно, серебро рециклится очень плохо, доля вторичного серебра всего около 24% от общего потребления. Т.е. даже серебро оказывается слишком дешёвым, чтобы его глубоко рециклить. Правда здесь это во многом связано со спецификой его применения в технике, где оно используется в основном в виде тонкого напыления и плёнок, что делает вторичное извлечение очень сложным, а иногда вообще практически невозможным.

[Lieut]

Кстати литий, конечно при известных издержках, тоже можно отнести к квазибесконечному ресурсу.
Его вполне можно извлекать, пусть и не прямо из морской воды, а из рапы, после испарения 99.9...% воды. На Земле более чем достаточно субтропических пустынь рядом с океаном. Та же впадина Каттара испаряя от 40 куб.км ежегодно, должна выдавать до 6 000 тонн лития.
Параллельно до 15 млн тонн калийных солей в пересчете на калий. Что хватит на все сельское хозяйство Европы.
А вообще этот комплекс должен в основном работать как ГАЭС.

[Kaiserfrogling]

В области кремневых солнечных батарей на сегодняшний день никакого потенциала для значимого прогресса больше нет.

Рулонная технология обещает их значительное удешевление

Любая технология развивается по логистической.

Или делает качественный рывок
https://en.wikipedia.org/wiki/Hyperbolic_growth
https://ru.wikipedia.org/wiki/Режим_с_обострением

Режим с обострением — динамический закон, при котором одна или несколько моделируемых величин обращается в бесконечность за конечный промежуток времени. В реальности вместо ухода в бесконечность в этом случае наблюдается обычно фазовый переход

[AlexAV]

На Земле более чем достаточно субтропических пустынь рядом с океаном.

Ну экономика такого способа производства соли хорошо известна и она позволяет сразу оценить стоимость такого лития. Поскольку на 1 кг карбоната лития в этом случае будет получаться 38 тонн соли при использование в сущности на самой дорогой стадии (упаривание морской воды) той же технологии, то очевидно, что стоимость этого 1 кг будет не меньше себестоимости 38 тонн соли, полученной естественным упариванием морской воды. Стоимость одной тонны такой соли - 90$ (и замете, бассейн-испарители далеко от моря при этом никто не ставит). Значит литий из морской воды будет не дешевле 3420 $/кг карбоната. Боюсь по такой цене этот литий будет мало кому нужен.

Т.е. для батарей мобильной техники ещё можно использовать, но скажем про электромобили можно точно забыть.

Возможно чуть лучшая экономика будет в том случае, если вода в водоём-испаритель будет поступать самотеком,  т.е. он будет располагаться ниже уровня моря, а сам водоём будет естественной структурой рельефа, но вот тут подходящих структур рельефа уже не так уж много. Да безумное количество соли всё равно придётся извлекать и утилизировать, что на экономике тоже будет существенно сказываться.

Та же впадина Каттара испаряя от 40 куб.км ежегодно, должна выдавать до 6 000 тонн лития.

Однако для расчёта экономии этого дела нужно также учитывать извлечение, перевозку и утилизацию избыточной соли. Если этого не делать впадина просто заполнится до краёв ею и ей станет невозможно пользоваться, что сразу сделает экономику этого дела не столь радужной.

6000 тонн кстати - это не так чтобы много, сейчас производится около 36000 тонн, и это по сути по большей части только на микроэлектронику.

[Lieut]

Стоимость одной тонны такой соли - 90$ (и замете, бассейн-испарители далеко от моря при этом никто не ставит).

Не совсем понял, откуда такое число.
Главное в моем посте выше – литий как побочный продукт, не ради него одного все это творить.