Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[sharp]

Так все равно самые высокотемпературные печи на сегодняшний день - электрические.

[AlexAV]

Так все равно самые высокотемпературные печи на сегодняшний день - электрические.

Бесспорно. Но я здесь веду речь скорее о более бальных технологических процессах, где температура нужна значительно более скромная (хотя всё равно высокая), а себестоимость процесса обязана быть очень низкой. Т.е. обжиг кирпича (900—1100 градусов), цементного клинкера (1400 - 1500 градусов), обжиг известняка (1100—1250 градусов), варку стекла и ещё множество других подобных. А их сейчас осуществляют преимущественно прямым нагревом газовым факелом.

Очевидно же, что экономика существовать не сможет, если не сможет осуществлять такого рода технологические процессы, причём чрезвычайно дёшево.

[LV46]

Для крупных ветряков обычно что-то около 12 м/с на рабочей высоте.

Не вводите людей в заблуждение. Генерация электричества начинается от 2-3 м/с, номинал 8-10 м/с. Для этого среднегодовая скорость ветра должна быть около 4 м/с. Таких мест на Земле много, от слова очень. Я бы еще так сказал: проблемы "нехватки" мест на Земле для ВЭС нет. Тем более в России с её огромадной территорией. А то оказывается и ветра не дуют и Солнце не светит, и астроклимат не такой (при одной пятой-то части суши Земли), всё не так как у людей.
Ветроэнергетика развивается очень активно, практически по экспоненте:

[Зануда]

Очевидно же, что экономика существовать не сможет, если не сможет осуществлять такого рода технологические процессы, причём чрезвычайно дёшево.

Глинобитные стены, соломенные крыши... Другой вопрос - сколько лет это простоит без ремонта и что будет в случае землетрясения...

// А будет плохо, что наглядно продемонстрировало ашхабадское землетрясение 1948 года

[AlexAV]

Не вводите людей в заблуждение. Генерация электричества начинается от 2-3 м/с, номинал 8-10 м/с.

Я никого в заблуждение не ввожу. Вот скажем график мощности  ENERCON E-126 в зависимости от ветра на рабочей высоте  (https://www.enercon.de/en/products/ep-8/e-126/):



Как видите совсем не 8-10 м/с, а 15 м/с. На номинал при скорости ветра 8-10 м/с обычно выходят малые ветрогенераторы (несколько киловатт), а большие обычно 12 - 15 м/с. Зависимость скорости ветра от высоты приблизительно описывается как (V/V₀) = (H/H₀)^1/7. Соответственно на высоте 10 м ветер, соответствующий ветру в 15 м/с на высоте 127 м, приблизительно равен 10 м/с. Т.е. номинал он будет выдавать только при скорости ветра 10м/с по данным метеостанций (метеостанции по стандарту измеряют ветер на высоте 10 м/с).

Ну можете поискать на карте места со среднегодовым ветром 10 м/с. Уверяю, их не много.

Я бы еще так сказал: проблемы "нехватки" мест на Земле для ВЭС нет.

Есть. Мест с хорошим ветром немного, а максимальная возможная технически генерация ВЭС ограничена. Вообще этот потенциал оценивается как 1 ТВт, что намного меньше современного потребления энергии (http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421511004836).

[MenFrame]

Вообще этот потенциал оценивается как 1 ТВт

Если не считать высотную генерацию. На высоте по сути энергетический клондайк. Только данное направление почти не исследовано.

[sharp]

Если не считать высотную генерацию. На высоте по сути энергетический клондайк. Только данное направление почти не исследовано.

С высотой многократно вырастет стоимость установленной мощности.

[LV46]

Я никого в заблуждение не ввожу.  Вот скажем график сощности  ENERCON E-126

Посмотрите на другие варианты: восьми-мегаватный ветрогенератор Vestas имеет показатели 4 м/с и 13 м/с соответственно начало генерации и оптимум, который абсолютно необязателен. Например, при 8м/с турбина будет генерировать 3 МВт и 1 МВт при 6м/с. Улавливаете мысль?
https://en.wind-turbine-models.com/turbines/318-vestas-v164-8.0
График из другого источника:

То есть энергия будет вырабатываться практически постоянно, некоторое время (может даже и большую часть), естесственно ниже "крейсерской" мощности. Но это и не важно, недостаток генерируемой мощности компенсируется, как сейчас модно говорить "фермой" из множества ветрогенераторов.

Далее:

Мест с хорошим ветром немного, а максимальная возможная технически генерация ВЭС ограничена. Вообще этот потенциал оценивается как 1 ТВт, что намного меньше современного потребления энергии

Среднегодовые скорости ветра по всей Земле (за 2009 год):

Обратите внимание на все участки со скоростью ветра > 6 м/с . А особенно водные. Это огромный потенциал.
P.S. Забыл написать:

На рисунке приведена карта ветровых ресурсов мира (высота — 80 м, разрешение — 15 км

То есть на рабочей высоте того же Vestas (127м) таких мест будет гораздо больше.

[MenFrame]

Если не считать высотную генерацию. На высоте по сути энергетический клондайк. Только данное направление почти не исследовано.

С высотой многократно вырастет стоимость установленной мощности.

Скорей наоборот упадет. Высотная генерация предпологает парение на воздушном потоке ВЭС привязаной тросом к земле.

[AlexAV]

Если не считать высотную генерацию. На высоте по сути энергетический клондайк. Только данное направление почти не исследовано.

Согласен.  Если научиться брать ветер выше погранслоя (приблизительно 1 км) - то многие проблемы ветровой энергетики сразу решатся. Физический потенциал генерации там огромный плюс ветер достаточно стабильный, т.е. сразу же практически исчезает проблема "пилы". Проблема в том, что методы, как туда добраться, не разработаны (т.е. совершенно очевидно, что башню высотой даже один километр если и возможно построить, то совершенно бессмысленно экономически, материалоёмкость и стоимость будут запредельные, т.е. тот путь которым развивается сейчас большая ветровая энергетика туда добраться не позволяет принципиально).

Т.е. кое-что предлагается. Скажем что-то такое https://www.innoros.ru/news/15/03/energiya-ot-vozdushnogo-zmeya , однако здесь есть ряд вопросов по части долгосрочной эксплуатации (воздействие атмосферных разрядов, опасность обледенения и т.д.) и не ясна экономика.

Кроме того технический потенциал такой генерации будет зависеть от предельной возможной плотности размещения таких установок, а она в любом случае не будет большой (во избежание столкновения машин, запутывания тросов и т.д.). Т.е. скорее всего и в этом случае (если проблемы эксплуатации возможно решить, а экономика получится адекватной) технический лимит будет намного меньше физического. Можно заподозрить, что тоже не очень большим (правда это уже будет источник стабильной генерации, дающей электроэнергию с качеством не хуже традиционных электростанций, что тоже многого стоит).

[anovikov]

А почему не башня, элементарно из каких-то новых наноматериалов? В конце концов, если космический лифт всерьез рассматривается, а тросовая петля - ближайший суррогат космического лифта - считается вполне осуществимым - а тут всего какой-то 1 км.

[sharp]

космический лифт всерьез рассматривается

Не рассматривается.

[AlexAV]

Посмотрите на другие варианты:

Больших различий не вижу. Выход на номинал - 13 м/с. Как и было сказано для больших ветрогенераторов это диапазон обычно 12-15 м/с. Ровно туда и попадает.

Посмотрите на другие варианты: восьми-мегаватный ветрогенератор Vestas имеет показатели 4 м/с и 13 м/с соответственно начало генерации и оптимум, который абсолютно необязателен. Например, при 8м/с турбина будет генерировать 3 МВт и 1 МВт при 6м/с. Улавливаете мысль?
https://en.wind-turbine-models.com/turbines/318-vestas-v164-8.0

Итого при скорости ветра на рабочей высоте 6 м/с КИУМ будет 12,5%.  Вообще-то при таком КИУМ ветрогенератор имеет очень плохую экономику. Едва ли вообще имеет смысл его в такой местности строить. Бред это. А хотя бы половину номинала он будет выдавать при скорости ветра 9 м/с на рабочей высоте (а мест с таким ветром немного).

Но это и не важно, недостаток генерируемой мощности компенсируется, как сейчас модно говорить "фермой" из множества ветрогенераторов.

Важно. Ветер сильно коррелировал на большой площади. В масштабах целого региона ветер на всех ветрогенераторах будет появляться и исчезать почти одновременно. Это ведёт к тому, что единственный способ обеспечивать надёжность сети - 100% дублирование мощности ВЭС газовой генерацией (кстати именно газовой или дизельной, уголь не годится). Провалы придётся закрывать газом, других разумных способов сегодня по сути нет (можно ещё ГЭС или ГАЭС, но тут потенциал ограничен). На экономику ветровой генерации (реальную, а не рисованную) такая необходимость 100% дублирования ветро тепловой мощностью (при том, что эта тепловая мощность используется в крайне неэффективном для себя режиме) оказывает очень большое влияние.

Обратите внимание на все участки со скоростью ветра > 6 м/с . А особенно водные. Это огромный потенциал.

Что вы собрались генерировать со скоростью ветра 6 м/с на рабочей высоте и КИУМ на уровне 12%?

>8м/с - нормально, но таких мест уже явно куда меньше. Океан вообще рассматривать не стоит (кроме самой прибрежной зоны, да и то экономика там далека от идеальной, да и на нержавейке при большом масштабирование разоритесь на этих морских ветряках, хрома с никелем не хватит ).

То есть на рабочей высоте того же Vestas (127м) таких мест будет гораздо больше.

Различие между высотой 80 и 127 метров уже небольшое, всего процентов на 7 по скорости ветра.  Радикально никак не влияет. Да и башня высотой 127 метров просто дороже, ей и ветер  нужен больше, чтобы окупиться.

[Rattus]

совершенно очевидно, что башню высотой даже один километр если и возможно построить, то совершенно бессмысленно экономически, материалоёмкость и стоимость будут запредельные

 

[sharp]

Ну если на шпиль нацепить пропеллер, возможно на 1-2 этажа энергии хватит

[snickers]

. А то оказывается и ветра не дуют и Солнце не светит, и астроклимат не такой (при одной пятой-то части суши Земли), всё не так как у людей.
Ветроэнергетика развивается очень активно, практически по экспоненте:

Человек если что то хочет сделать - ищет возможности. Не хочет - ищет причины.  Вам же наглядно дали ответ на вопрос - а почему если так плохо все с ВИЭ она развивается по 20- 40% в год - из за глупости).  Ну вот дураки все и точка про что спорить).
 Помните историю про генетику и товарисча.Т. Д. Лысенко, академик АН СССР), академик АН УССР , академик ВАСХНИЛ . Герой Социалистического Труда, Лауреат трёх Сталинских премий  -  НЕТ говорит генетики буржуазное все , дураки они).  Ну кто бы с таким афтарритетом спорить мог).
PS  Сами показатели роста в мире ВИЭ говорят про совсем другое. Дураки не тот кто строит ВИЭ а тот кто смотрит как поезд едет мимо них. Хотя сырьевым странам ВИЭ и не нужна ибо есть обычные ресурсы. Но это исключение.

[sharp]

Сами показатели роста в мире ВИЭ говорят про совсем другое.

Помните, что вы говорили про биткоен? А ведь он показывает еще больший рост, чем ВИЭ. Для многих, кто вкладывает деньги в ВИЭ, экономика примерно такая же - вкладывать пока растет, и соскочить до того, как рухнет.

[AlexAV]

Не думаю, что небоскрёб за 1,2 млрд долларов может быть примером для башни ветрогенератора, где и нагрузки другие (сам ветрогенератор имеет достаочно значительную парусность и создаёт сильные поперечные нагрузки) и требования к стоимости тоже. Проблема в том, что с ростом высоты масса башни растёт намного быстрее, чем генерируема мощность системы. Начиная с высот 100-150 метров это делает дальнейшее её увеличение экономически нецелесообразным. Т.е. с ростом высоты себестоимость энергии начинает не падать, а расти.

[AlexAV]

А почему не башня, элементарно из каких-то новых наноматериалов? В конце концов, если космический лифт всерьез рассматривается, а тросовая петля - ближайший суррогат космического лифта - считается вполне осуществимым - а тут всего какой-то 1 км.

Все эти высокопрочные полимерные волокна с нанотрубками хорошо работают на растяжение, но сделать из них материал, который хорошо работает на сжатие - куда более проблематично.

Кроме того башня весит тысячи тонн и материал для её строительства должен быть предельно дешёвым. Здесь даже сталь - слишком дорогой материал, её стараются по возможности заменять бетоном. А понятие "дешёвый" ко всем этим наноматериалам отношения не имеет.

В конце концов, если космический лифт всерьез рассматривается, а тросовая петля - ближайший суррогат космического лифта - считается вполне осуществимым

Кем всерьёз рассматривается и кто считает?

[-Asket-]

HIGHWIND - Simulation, Optimization and Control of High-Altitude Wind Power Generators.