Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[николай теллалов]

кевлар

тц
не годится
влага доконает

[AlexAV]

или пластика?

А какие пластики обладают механическими свойствами достаточными для того, чтобы служить опорой промышленной ВЭС? Все известные пластики на сжатие работают куда хуже стали. На изгиб относительно высокую прочность имеют только углепластики и органопластики на база арамидного волокна, и то в разы меньше, чем сталь. При этом эти углепластики с органопластиками - безумно дорогие. Их стоимость абсолютно никак не подходит для строительства опор крупных ВЭС с учётом огромного расхода материала на это, тут вы на них быстро разоритесь. Механические свойства углепластиков и арамидных органопластиков  существенно превосходят сталь только при работе конструкции на растяжение, но башня на растяжение не работает (там нужна прочность и высокий модуль упругости на сжатие и изгиб).

тебе известны характеристики ВСЕХ видов полимерных материалов?

Тоже мне бином Ньютона. Механические свойства массовых относительно дешёвых пластиков находятся в довольно узком диапазоне, где-то 20 - 60 МПа. Сильно больше только у некоторых полиамидов  и композитов. Однако, всё это безумно дорого, и, кроме того, имеет ряд нюансов в применение. Прочность тех же полиамидов, скажем, сильно снижается в присутствии воды, а все композиты имеют сильную анизотропию свойств (скажем, высокую прочность на растяжение очень низкую прочность на сжатие). Так что при всём богатстве выбора реальный выбор тут не так уж и велик. 

[AlexAV]

а как насчет т.наз. "карбона" (углепластик)?

Хорошо работает только на растяжение. На изгиб уже на много хуже, а на на сжатие вообще никак. А башня должна держать вертикальную нагрузку, так что тоже не годится. Вообще все композитные пластики имеет смысл применять только в конструкции с сильной нагрузкой на растяжение, если есть сильная нагрузка на сжатие - они довольно малоприменимы.

[Скеп-тик]

Танкер у вас как я понимаю существует сам по себе как явление природы, нефтеналивные терминалы питаются чувством собственной гордости и прочее?

Дык, я уже говорил - ЕРОЕИ цивилизации - 1. Фундамент - уголь, нефть, газ, атом с ЕРОЕИ 100-1000. Всё, что выше - металлургия, сельское хозяйство, города - надстройка над фундаментом - поглотители энергии. Попытка удержать надстройку на энергоресурсах менее 100 ЕРОЕИ - обрушит цивилизацию. Нельзя на энергию, вырабатываемую ветряком, изготовить такой же ветряк, да ещё землю вскопать и зерно перемолоть. И чем круче ГЭС, тем более энергоёмок 1 кг тела плотины. Невозможно на энергии ГЭС отсыпать плотину точно такой же ГЭС и изготовить оборудование, трансформаторы, ЛЭП. Нужны гораздо высокие плотности перетока энергии, чем 1000 А 500 кВ по проводам.

[tof-tof]

потребуется перезаправка гелием приблизительно раз в год.

На практике эксплуатанты соответствующих магнитов писали что в течении года потеть обещанных по паспорту не было - и дозаказывать гелий не пришлось...  Японцы кстати практически не закупали mrms приборы пока не была внедрена технология  GM  криокулеров из за больших проблем с регулярной закупкой гелия в Япониии...

Вообще интересно что будет со стоимостью гелия, когда закончится газ... Сейчас уже были большие проблемы в связи с исчерпанием гелийносных месторождений в сша, в 2013 году был период с ограничение отгрузки гелия в США.. Ситуацию спасли только поставки из Катара - они работают с сжиженным газом и там проше организовать отбор гелия даже при его малом содержании в газе...

P.S.1 В США большую часть гелия продает гос контора... https://en.wikipedia.org/wiki/National_Helium_Reserve 
P.S.2 Содержание гелия в атмосфере (образуется в результате распада тория, урана и их дочерних радионуклидов) — 5,27⋅10−4 % по объёму, Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5⋅1014 м³. 

P.S. 3

Механические свойства массовых относительно дешёвых пластиков находят

Я уже приводил ссылку они предлагают для экономии металла делать башни из особой фанеры...  Такие вот нано технологии и как я понял уже дошли до практического внедрения...

[Lieut]

Дык, я уже говорил - ЕРОЕИ цивилизации - 1. Фундамент - уголь, нефть, газ, атом с ЕРОЕИ 100-1000. Всё, что выше - металлургия, сельское хозяйство, города - надстройка над фундаментом - поглотители энергии. Попытка удержать надстройку на энергоресурсах менее 100 ЕРОЕИ - обрушит цивилизацию. Нельзя на энергию, вырабатываемую ветряком, изготовить такой же ветряк, да ещё землю вскопать и зерно перемолоть. И чем круче ГЭС, тем более энергоёмок 1 кг тела плотины. Невозможно на энергии ГЭС отсыпать плотину точно такой же ГЭС и изготовить оборудование, трансформаторы, ЛЭП. Нужны гораздо высокие плотности перетока энергии, чем 1000 А 500 кВ по проводам.

Это вы загнули, 100 подавай. Даже 5 достаточно, пусть будет и без особенной роскоши.

[Lieut]

P.S.2 Содержание гелия в атмосфере (образуется в результате распада тория, урана и их дочерних радионуклидов) — 5,27⋅10−4 % по объёму, Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5⋅1014 м³.

Так как гелий никуда не пропадает, а возвращается в ту же атмосферу, его запасы можно считать квазибесконечным.
Конечным есть возможность его оттуда получать. Никто же не будет сжижать воздух только ради получения гелия, его получают как побочный продукт при сжижении кислорода.

На шарики детворе не хватит. А для критических направлений - вполне.

[AlexAV]

и как я понял уже дошли до практического внедрения...

Максимум экспериментальные. Башни реальных промышленных ВЭС сейчас это исключительно или стать или железобетон (в разных комбинациях).

из особой фанеры...

Если говорить применимости такого подхода в принципе, то тут существенно, что это биоразлогаемый материал. А значит к проблеме прочностного износа добавляется ещё проблема биодеструкции. Для моря вообще не вариант, банально сожрут (скажем вот такие чудесные моллюски https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%B1%D0%B5%D0%BB%D1%8C%D0%BD%D1%8B%D0%B5_%D1%87%D0%B5%D1%80%D0%B2%D0%B8). На суше простоит может быть и дольше, но разного рода древоразрушающие грибы тоже будут сокращать срок жизни такой конструкции, благо некоторые из них могут разрушать не только древесное волокно, но и полимерное связующие (примеры роста некоторых грибов на пластике известны, например https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0269749117300295).

[AlexAV]

Так как гелий никуда не пропадает, а возвращается в ту же атмосферу, его запасы можно считать квазибесконечным.
Конечным есть возможность его оттуда получать. Никто же не будет сжижать воздух только ради получения гелия, его получают как побочный продукт при сжижении кислорода.

Да, однако только приблизительно в тех количествах, в которых сейчас получают неон (они при разделении воздуха всегда получаются совместно в соотношении  He:Ne = 1:3.5). Мировое производство неона - 700 тыс. н.у. м3 в год. Соответственно из этого источника можно рассчитывать только на 200 тыс. н.у. м3 в год на всю планету.

Сейчас же мировое производство гелия около 160 млн. м3 (https://pubs.usgs.gov/periodicals/mcs2021/mcs2021-helium.pdf , цифра за 2019 год). Почти весь он получается из природного газа, являющегося невозобновляемым сырьём. Соответственно при переходе с гелия из природного газа на гелий из воздуха (в том объёме в котором он реально может извлекаться попутно) использование гелия в технике должно будет сократиться со 160 млн.м3 до 200 тыс. м3, т.е. практически в 1000 раз. Если доступность ресурса сокращается в 1000 раз - это практически эквивалентно его почти полному исчезновению из обращения. После такого урезания гелиевого бюджета его кроме как в лабораториях и в особо ответственной военной технике видеть никто не будет. Ни о каких массовых сверхпроводящих генераторах, газоохлаждаеиых реакторах (с гелиевым теплоносителем), и т.д. тут и речи идти не будет. Если на аппараты МРТ для более-менее массовой медицины (а не только для избранных) хватит - уже будет хорошо.

Поэтому гелий нужно рассматривать как невозобновляемый ресурс. Т.е. хотя у него есть квазинеисчерпаемый источник, но он может покрыть только где-то 1/1000 современных потребностей, что почти эквивалентно его практически полному исчезновению из обращения. 

[Lieut]

Очень не технологично. Стальную конструкцию можно привезти по частям и собрать, а железобетон нужно отливать на месте. Плюс железобетон всё же на много менее прочен, чем сталь, и, кроме того, на много хуже противостоит знакопеременных нагрузкам. Соответственно, масса железобетонной башни при той же массе и высоте размещения самого ветрогенератора должна быть на много больше, что во многом съедает разницу в стоимости единицы массы металла и железобетона.

Ну и проблема коррозии арматуры хоть и несколько ослабевает, но не исчезает полностью, в такой коррозионной среде как морская вода всё равно требуется предпринимать какие-то специальные меры по её защите (бетон - среда пористая и имеет определенную водопроницаемость).

Главная причина не использования чисто железобетонных башен в морских ВЭС - в основном, конечно, первая. Одно дело привезти сегменты стальной башни и скрутит их на месте и совсем другое пробовать отлить 100-метровую бетонную башню в открытом море. Второй вариант банально получается неприемлемо дорогим. 

А разве для нефте/газоплатформ не транспортируют полые железобетонные конструкции, чтобы на месте во внутрь не залить балласт и не затопить?

Если на арматуру постоянно подавать хотя бы -0,5В напряжение проблема коррозии резко понизится. Для энергоустановки это то не будет проблемой.

использование гелия в технике должно будет сократиться со 160 млн.м3 до 200 тыс. м3, т.е. практически в 1000 раз.

Насколько понимаю, подавляющий объем гелия сейчас используется совсем не в технике.

[AlexAV]

Вообще интересно что будет со стоимостью гелия, когда закончится газ...

Будет типичная ситуация абсолютно не эластичного предложения. Цена при этом может быть абсолютно любой, но такой что для почти 999 из 1000 современных потребителей гелия эта цена сделает гелий экономически недоступным, а полное мировое потребление гелия сократится от современного приблизительно в 1000 раз до уровня, обеспечиваемого попутным извлечением гелия из воздуха (около 200 тыс. н.у. м3 в год). Самые щедрые у нас традиционно военные. Вот у них гелий останется. Ну ещё может быть к ним в какой-то мере добавится медицина (за здоровье и жизнь люди тоже готовы платить очень много). А все остальные будут сидеть без гелия.

[AlexAV]

Насколько понимаю, подавляющий объем гелия сейчас используется совсем не в технике.

Именно в технике и медицине. Структура потребления гелия выглядит сейчас вот так:


(http://www.helium-one.com/helium-market/)

На шарики и аэростаты уходит только 8% гелия, дыхательные смеси - 3%, остальное в основном именно технические применения, часто незаменимые или труднозаменимые. Если в сварке гелий можно заменить аргоном (сварка - 17% потребления гелия), причём на самом деле не везде полноценно, теплопроводность гелия и аргона разная и для некоторых ответственных видов сварки такая замена будет не вполне адекватной, то скажем 20% гелия в мире потребляют аппараты МРТ, где гелий практически незаменим. А при исчерпании запасов природного газа потребление гелия нужно будет сократить почти в 1000 раз,  вот и выбирайте, кому эти 0.1% от современного потребления гелия оставить.

[mbrane]

Танкер у вас как я понимаю существует сам по себе как явление природы, нефтеналивные терминалы питаются чувством собственной гордости и прочее?

Дык, я уже говорил - ЕРОЕИ цивилизации - 1. Фундамент - уголь, нефть, газ, атом с ЕРОЕИ 100-1000. Всё, что выше - металлургия, сельское хозяйство, города - надстройка над фундаментом - поглотители энергии. Попытка удержать надстройку на энергоресурсах менее 100 ЕРОЕИ - обрушит цивилизацию. Нельзя на энергию, вырабатываемую ветряком, изготовить такой же ветряк, да ещё землю вскопать и зерно перемолоть. И чем круче ГЭС, тем более энергоёмок 1 кг тела плотины. Невозможно на энергии ГЭС отсыпать плотину точно такой же ГЭС и изготовить оборудование, трансформаторы, ЛЭП. Нужны гораздо высокие плотности перетока энергии, чем 1000 А 500 кВ по проводам.

городишь какц-то еруунду тоже... давер шли времена нефти бьющей фрнтаном - тогда были ерои в районе 50-100... сейчас хорошо если 10 есть

[mbrane]

P.S.2 Содержание гелия в атмосфере (образуется в результате распада тория, урана и их дочерних радионуклидов) — 5,27⋅10−4 % по объёму, Запасы гелия в атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5⋅1014 м³.

Так как гелий никуда не пропадает, а возвращается в ту же атмосферу, его запасы можно считать квазибесконечным.
Конечным есть возможность его оттуда получать. Никто же не будет сжижать воздух только ради получения гелия, его получают как побочный продукт при сжижении кислорода.

На шарики детворе не хватит. А для критических направлений - вполне.

ыыыыыы... нонечно конечно... только надо учесть его содержание... 5 ppm - в 60 раз хуже CO2 ( выделение углекислоты которого считается сложной и затратной операцией), и выделение его можно ести исключительно криогеныым способо, поэтому затраты его вестимо будут ев уровне затрат ев выделение урвана-235...это во певых во вторых - он таки один их двух гахов который может иметь скорость вторую космическую в хвосте маусвелловского распределения (не силбно далеком хвосте всего 4 сигма) в термосефере

[mbrane]

Дешевизна бетона полностью компенсировалась их огромным весом и расходом топлива. Их списали тут же как закончилась война

При строительстве несамоходных сооружений, плавучих доков, дебаркадеров, бетон себя показал неплохо, если верить авторам: https://dwg.ru/lib/2510

я те могу подемонстировать обыкновенную опору для  ВЛ... Ей меньшн 50 лет - меняли во время уже моей жизни - мохешь аосмотреть что  сне произощло... а находится она не океане а на воздухе  и омывает ее только пресная вода, может быит со смальца увеличеной коецентрацие  углексилого газа и диоксила серы (из-за спецмфмкм региона)

[-Asket-]

И какой у нее расчетный срок службы должен быть, у такой опоры?

[MenFrame]

Дешевизна бетона полностью компенсировалась их огромным весом и расходом топлива.

Сейчас верфь на севере строят, для постройки  ЖБ конструкций под плавучие СПГ заводы.

[BlackMokona]

Танкер у вас как я понимаю существует сам по себе как явление природы, нефтеналивные терминалы питаются чувством собственной гордости и прочее?

Дык, я уже говорил - ЕРОЕИ цивилизации - 1. Фундамент - уголь, нефть, газ, атом с ЕРОЕИ 100-1000. Всё, что выше - металлургия, сельское хозяйство, города - надстройка над фундаментом - поглотители энергии. Попытка удержать надстройку на энергоресурсах менее 100 ЕРОЕИ - обрушит цивилизацию. Нельзя на энергию, вырабатываемую ветряком, изготовить такой же ветряк, да ещё землю вскопать и зерно перемолоть. И чем круче ГЭС, тем более энергоёмок 1 кг тела плотины. Невозможно на энергии ГЭС отсыпать плотину точно такой же ГЭС и изготовить оборудование, трансформаторы, ЛЭП. Нужны гораздо высокие плотности перетока энергии, чем 1000 А 500 кВ по проводам.

А ну если вы сельское хозяйство, металлургию и прочие из ЕРОИ выкидываете. У Ветряка так вообще он за миллион улетает. 

[EmperioAf]

если принять норматив температуры в помещении +15 градусов Цельсия

Человек при своей жизнедеятельности выделяет примерно 200 ватт тепла. Десять человек, собравшись в одной комнате, будут выделять 2 кВт!

Кстати говоря, в интернете пишут, что зимой на отопление 1м² в жилом доме надо примерно 100 Вт.
Т.е. если модифицировать человека так, чтобы он выделял не 100-150 Вт, а хотя бы 2кВт, то отопление больше не понадобится, т.к. одному человеку 20 м² вполне достаточно для жизни

[mbrane]

И какой у нее расчетный срок службы должен быть, у такой опоры?

Даже и не знаю, но точно не более 50... Я пытался 10 лет назад что бы ее поменял местное сетевая компания - но воз поныне там