Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[pppppppo_98]

Еще например тот же персидский залив. Там очень много нефти, но ее оттуда трудно вывезти. Вот например

www.interfax.ru/business/txt.asp?id=322730

Не смотри на конец нефти, смотрите на первую скважину пробуренную в этом году на одном  месторождении. 25 тысяч баррелей нефти в сутки. 3,5 тысячи тонн нефти в сутки. 70 здоровенных вагонов цистерн в сутки с одной скважины. То есть это рекордное значение для одиночной скважины. Проблема там не в ресурсах,а в том что вывезти ее оттуда почти невозможно. Напоминает историю с нефтью из Альберты.

Можно например с северного ирака, через иран, через азербайджан и далее через россию в европу. Но это нереально по политическим мотивам. А то что есть все время взрывают террористы.

гыгыгы...шо танкеры все потопли или забыли опыт Нигерии как оплачивать охрану местных полевых коммандиров за охрану объектов нефтянной инфраструктуры 

[topaz]

И вообще смотря на прогнозы серьезных организаций как IEA (Международное энергетическое агенство) создается впечатление, что они куда более обеспокоены климатическими изменениями, чем истощением ископаемого топлива.

Последние прогнозы к 2100 году говорят, что где-то в 2030-2040 году мировое потребление энергии (и населения) достигнет максимума, а затем начнется постепенная замена ископаемого топлива ВИЭ и АЭС. Даже уголь к 2100 году начнут потреблять меньше, чем в середине 21 века. А нефть и газ фактически выйдут из оборота. К концу 21 века доля ископаемого топлива будет меньше половины от всего мирового энергопотребления.

http://arabiangazette.com/iea-report-redrawing-climate-20130611/

[Nucleosome]

создается впечатление, что они куда более обеспокоены климатическими изменениями, чем истощением ископаемого топлива.

ну за что платят тем и обеспокоенны...
график вообще станный немного - всё-таки такое сильное снижение населения к 2100 году вряд ли может быть, а также и увеличение доли угля и газа...

[topaz]

график вообще станный немного - всё-таки такое сильное снижение населения к 2100 году вряд ли может быть

Ну почему же - все может быть. А так у них очень пессимистичный прогноз по мировому населению. Больше 7.5 миллиардов население уже не будет. А сейчас где-то 7.1 миллиард по последним данным.

[Q]

Стоимость Квт*ч от СЭС в ряде штатов США уже упала ниже средне рыночной. И это без учета субсидий.

http://solarlove.org/solar-panel-prices-eu-us-india-world/

[topaz]

Стоимость Квт*ч от СЭС в ряде штатов США уже упала ниже средне рыночной. И это без учета субсидий.

http://solarlove.org/solar-panel-prices-eu-us-india-world/

Ну это только для пустынной юго-восточной части, где и облачности практически не бывает. Capacity factor у СЭС там такой же, как у ВЭС на Среднем Западе.

Солнечный бум по-немногу там тоже начался. Уже столько же новых СЭС устанавливают, как новых ВЭС.

Цифры за первую половину 2013 года по построенным ЭС

http://www.renewableenergyworld.com/rea/news/article/2013/07/renewables-provide-25-of-new-electrical-generating-capacity-in-first-half-2013
- газ 4852 MW - 56.41 percent
- уголь 1579 MW - 18.36 percent
- ВИЭ 2144 MW - 24.93 percent
-- СЭС 979 MW
-- ВЭС 959 MW
-- биоТЭЦ 116 MW
-- ГЭС 76 MW

[topaz]

Причем они нацелились сразу на нормальные СЭС, а не на дорогущую фотовальтанику на крышах - строят концентрические тепловые станции, которые не требуют редкоземельные металлы.

http://en.wikipedia.org/wiki/Crescent_Dunes_Solar_Energy_Project



Применяя технологию хранения энергии с помощью расплавов соли они повышают capacity factor до 52%. Ожидаемая стоимость электричества 11-13 центов за киловатт в час, что сравнимо со средней по стране.

[Q]

Я не спорю, пока эта технология круче, но резервов для её улучшения практически нет.

А ФВ лишь в начале пути. Там и КПД ещё значительно вырастет, и цена установки за ватт в разы будет падать, и аккумуляторы на порядок (а может и на порядки) подешевеют, что лишит зеркала преимущества в накоплении энергии.

[topaz]

Я не спорю, пока эта технология круче, но резервов для её улучшения практически нет.

Зато ресурсы для нее гораздо лучше - земные пустыни, где никакой облачности практически не бывают. Энергия строго по расписанию. Только для ремонта и протирки зеркал каких-нибудь роботов сварганить и море халявной энергии обеспечено. Огромные рабочие температуры достаточные даже для металлургии.

А ФВ боюсь никогда серьезной отраслью не станет, только узкие приложения типа космоса, транспортных средств (самолеты, корабли, автомобили), крыши жилых домов.

[topaz]

Еще один адекватный источник о ценах на электричество от разных ВИЭ в нынешнем году

http://www.unep.org/pdf/GSR2013.pdf

На 54-55 странице



CSP c нормальной системой аккумулирования (с capacity factor до 75%) пока самое дорогое ВИЭ при строительстве - 6-10$ за Ватт. Это даже в 2 раза дороже, чем морские ветряки. Но зато электричество с такой электростанции 11-13 центов за киловатт в час, лишь у наземных ветряков, больших ГЭС и геотермальных значительно дешевле.
Но доступный ресурс больших ГЭС и геотермальных станций не такой большой, тем более у геотермальных охладитель постоянно уходит в трещины и надо новую воду добавлять в скважины периодически. Наземные ветряки тоже не везде можно поставить и звуковой шум со сбиванием птиц лопастями постоянно мешают. Плюс ветер очень сильно переменчив от погоды, в отличие от солнечного излучения в пустынях.

Поэтому думаю CSP с нормальными системами накопления энергии в недалеком будущем обгонят любой другой ВИЭ по генерируемому электричеству в глобальном масштабе. Это будет действительно самое дешевое и массовое возобновляемое электричество. И самое экологически чистое - нет проблемы утилизации панелей как у ФВ, нет звукового шума как у ветряков, в пустынях воздействие на экологию минимально. Даже говорят, что технология расплавов солей самая экологически чистая среди любых других, особенно по сравнению с химическими аккумуляторами.

http://www.expertpost.ru/stati/3107-hranenie-vozobnovlyaemyh-istochnikov-klyuch-k-100-vozobnovlyayuschemu-buduschemu.html

Расплавленная соль
Да, расплавленная соль. Жидкосолевой состав попадает в категорию аккумуляции теплом. Аккумулирующие энергетические системы расплавленной соли, осуществляют нагрев смеси солей нитрата натрия, нитрата калия и нитрата кальция либо в солнечной башне, либо с помощью параболических панелей, которые используются на концентрированных солнечных электростанциях.
Соль плавится при температуре 131°C и нагревается до вдвое большей температуры, а затем закачивается в коллектор, где продолжает нагреваться на солнце до температуры более 560°C. После нагрева перекачивается в емкость для хранения тепла. При необходимости в энергии, когда солнце светит не достаточно ярко или ночью, горячая соль закачивается в систему турбин, где ее большая температура используется для создания пара и генерации ним электроэнергии. Запасенного "солевого" тепла хватает на автономную генерацию энергии в течение 15 часов.
Сейчас такие системы используют некоторые солнечные электростанции в Испании (фото сверху как раз одна из них). В Неваде 110-МВт солнечный проект с использованием расплавленной соли для хранения, как ожидается, будет завершен и запущен в этом году.
Одним из преимуществ хранения энергии расплавленной солью в том, что в отличие от других вариантов, это наиболее "зеленое" решение - способ хранения насколько же чист (соль нетоксична, а главное легкодоступна), как и источник - солнце.

[Stalk.er]

Фотовольтаика просто маленько из другой оперы. Она - мечта энергетической свободы.
Допустим у вас есть дом и немного земли. Потребуется несколько сотен квадратных метров под панели. И аккумулирующая станция - допустим на алюминии или магнии .Были продемонстрированы очень энергоёмкие батареи на алюминии и воздухе например. Вопрос только как с приемлимым КПД восстановить алюминий из отработанных оксидов? Основная часть энергии запасается в алюминии - на зиму, на ночь. Причем есть несколько батарей - одну можно вставить в электромобиль, вторую как буферную. Получается полная энергонезависимость гражданина. Всё что ему нужно - кусок земли с солнцем или ветром.
Фотовольтаика хороша для небольших автономных систем с аккумулированием.

[topaz]

Фотовольтаика хороша для небольших автономных систем с аккумулированием.

Да, я про это и сказал выше, ФВ - это нишевое решение. Электричество из ФВ не сможет быть таким же дешевым, как у CSP.
А СSP похоже в будущем это будет реально дешевое промышленное электричество, значительно дешевле даже чем у ветряков.

[topaz]

Первая такая CSP уже почти 2 года в Испании работает.

http://www.nanonewsnet.ru/articles/2012/solnechnaya-elektrostantsiya-dokazala-svoyu-nochnuyu-rabotosposobnost
При 20 МВт генерирующей мощности тепловой аккумулятор на расплавах солей позволяет запасать до 600 МВт•ч  энергии, обеспечивая станцию энергией до 15 часов работы в ночное время. Capacity factor 75%. Общая стоимость проекта в районе 200 миллионов евро - в районе 10$ за ватт.

http://www.xata.co.il/?n_id=18277
У ветряков тоже пытаются для стабильности химические аккумуляторы добавлять, но там несравнимо меньше запасенной энергии - 25 кВт·ч на 2.5 МВт установку.

http://www.catiav5.ru/technology-news/164-akkumulator.html
Или в Китае поставили самый большой химический аккумулятор в мире в паре с ВЭС и СЭС. Общая генерирующая мощность 140 МВт при возможности хранить 36 МВт * ч по цене в 500 миллионов $


По-видимому тепловые аккумуляторы на расплавах солей хорошая альтернатива ГАЭС в пустынях, и хорошая замена водорода, который взрывопасен. Единственное не понятно, как эти расплавы влияют на износ трубопроводов. Коррозия должна быть сильная. Но с другой стороны строят же ядерные реакторы с теплоносителем в форме солей и жидких металлов. Значит все это преодолимо.

P.S.

http://www.cnrg.ru/about/presscenter/promotional%20material/SHELF-Thermodynamic-energy-storage.pdf

Презентация "Каспийской энергии" - организации которая двигает у нас это направление. Энергоемкость у расплавов солей такая же как у химических аккумуляторов, но дешевизна энергносителя позволяет создавать огромные аккумуляторы. Приводятся примеры их габаритов:

Проект солнечной электростанции Gemasolar (Испания).
В эксплуатации с 2011г.
~ 8 500 тонн смеси NaNO3 – KNO3

Проекты солнечных электростанций Andasol I, II, III (Испания).
~ 28 500 тонн смеси NaNO3 – KNO3

И там же ниже приводят параметры накопителя с емкостью в 2 ГВт в час. Он получается гораздо меньше, чем литий-ионный или на маховиках

[Q]

Я не верю, что у CPS такой capacity factor. Вот что под этим имеется ввиду? Доля от солнечного времени или от суток?

http://dmirix.ru/technology/gemasolar-kruglosutochnaya-solnechnaya-elektrostanciya/

Электростанция Gemasolar мощностью 19,9 МВт оснащена двумя баками расплавленных солей, которые собирают тепловую энергию, производимую в течение дня.

Новая электростанция сможет вырабатывать около 110 000 МВт-ч энергии в год, что достаточно для снабжения энергией более 25000 домов. Стоит отметить, что электростанция была рассчитана на работу в течение 270 дней в год.

110 000 / 19,9 = 5527,68 часов или 230 суток, что 63% от года.


Но как можно получить вообще больше 50, если Солнце скрывается на ночь, а КПД нагрева/охлаждения не 100%.

[topaz]

110 000 / 19,9 = 5527,68 часов или 230 суток, что 63% от года.

Но как можно получить вообще больше 50, если Солнце скрывается на ночь, а КПД нагрева/охлаждения не 100%.

Да, я тоже заметил что в последних новостях за 2 года эксплуатации capacity factor 63%, а не 75% как по первым 9 месяцам эксплуатации.

Но тем не менее очень крутой показатель для СЭС. За уже реальные деньги ЭС с почти постоянным потом энергии. За 2 года эксплуатации только 2 остановки для профилактики. Значит станция уже работает практически без поломок.

Почему достигается такой высокий capacity factor? Потому что там хранение энергии происходит практически без потерь. Пишут, что ее можно хранить целый месяц в баках с расплавленной солью и ничего с ней не случиться.

Конечно соли понадобиться очень много - порядка 1 миллиона тонн на каждый ГигаВатт мощности СЭС, но ее в пустынях как раз море - одни высохшие соленые озера дадут миллиарды, если не триллионы тонн соли.

Уже можно посчитать, сколько могут дать земные пустыни площади для таких  электростанций. Если у них площадь сравнима с 20 миллионами км2, то это позволит разместить там 300 тысяч ГВт СЭС. И это уже с накопителями энергии. Покроет сотни современных потребностей в энергии.

[L_Pt]

CSP c нормальной системой аккумулирования (с capacity factor до 75%) пока самое дорогое ВИЭ при строительстве - 6-10$ за Ватт. Это даже в 2 раза дороже, чем морские ветряки. Но зато электричество с такой электростанции 11-13 центов за киловатт в час, лишь у наземных ветряков, больших ГЭС и геотермальных значительно дешевле.
Но доступный ресурс больших ГЭС и геотермальных станций не такой большой, тем более у геотермальных охладитель постоянно уходит в трещины и надо новую воду добавлять в скважины периодически. Наземные ветряки тоже не везде можно поставить и звуковой шум со сбиванием птиц лопастями постоянно мешают. Плюс ветер очень сильно переменчив от погоды, в отличие от солнечного излучения в пустынях.

Поэтому думаю CSP с нормальными системами накопления энергии в недалеком будущем обгонят любой другой ВИЭ по генерируемому электричеству в глобальном масштабе. Это будет действительно самое дешевое и массовое возобновляемое электричество. И самое экологически чистое - нет проблемы утилизации панелей как у ФВ, нет звукового шума как у ветряков, в пустынях воздействие на экологию минимально. Даже говорят, что технология расплавов солей самая экологически чистая среди любых других, особенно по сравнению с химическими аккумуляторами.

Цена за электричество, по которой местный национальнгый энергорынки покупают у электростанций – это еще то явление. Там порой просто так не разобраться.

Есть базовая цена, минимальная. Есть цена за маневренность, насколько станция быстро может увеличить выработку, когда это надо будет, особенно много платят за электричество в вечерние часы, именно тогда потребление максимально.

ГАЕС строят не просто так. Они электричество не вырабатывают. Но с некоторым кпд могут преобразовывать ночное электричество (покупаемое по базовой, самой низкой цене) в дневное/вечернее, там цена раза в 3-4 дороже базового.

Относительно солнечных электростанций. На панелях, маневренность не то что нулевая, а можно сказать что отрицательная. Они дают ток не когда надо, а когда светит Солнце.
А вот солнечно-тепловые – уже действительно имеют относительно хороший резерв. В частности, они могут давать хороший ток не только днем в полдень , но и вечером, в т.ч. и после захода Солнца. Емкость теплового бака на 15 часов не обязательна (ИМХО), ночью могут давать ток и АЕС на базовой мощности. А солнечно-тепловые обеспечивать повышение потребления днем и вечером.
Хотя резерв всегда нужен, погода то такое дело, иногда неделями облачность, даже летом, даже в пустынях.

[Скеп-тик]

Ircbn, главное не в количестве энергии, а в её плотности. Все ваши примеры - это способ обеспечить бытовые потребности, ОТ 100 ДО 3000 кВт/час в месяц. КамАЗ имеет двигатель до 225 кВт, БелАЗ (120 т) - 2250 кВт, Боинг-747 - 75000 кВт.
То есть перелет на 747 из Гонконга в Лондон вполне эквивалентен энегропотреблению города с 20 тыс чел населения в течении месяца.
Резюме доклада Капицы об энергетике будущего звучит так - для бытового энергоснабжения пригоден любой источник энергии; для промышленного энергоснабжения отсутствуют физические принципы достижения высоких плотностей энергии, альтернативных нефти в транспорте и углю в энергетике.

[Андрей Курилов]

ИМХО лучше использовать кварцевый песок для плавления Солнышком.

[topaz]

А вот солнечно-тепловые – уже действительно имеют относительно хороший резерв. В частности, они могут давать хороший ток не только днем в полдень , но и вечером, в т.ч. и после захода Солнца. Емкость теплового бака на 15 часов не обязательна (ИМХО), ночью могут давать ток и АЕС на базовой мощности. А солнечно-тепловые обеспечивать повышение потребления днем и вечером.
Хотя резерв всегда нужен, погода то такое дело, иногда неделями облачность, даже летом, даже в пустынях.

Пока массовое внедрение CSP сдерживают значительные финансовые затраты при постройке, тогда когда PV-станцию может поставить любой житель на крыше своего дома. Но рано или поздно это изменится.

Ircbn, главное не в количестве энергии, а в её плотности.

Нет, самое главное это цена электричества за каждый генерируемый киловатт в час. Все остальное это сказки.

Все ваши примеры - это способ обеспечить бытовые потребности, ОТ 100 ДО 3000 кВт/час в месяц. КамАЗ имеет двигатель до 225 кВт, БелАЗ (120 т) - 2250 кВт, Боинг-747 - 75000 кВт.

Бытовые, это когда солнечные панели или водонагреватели на крыше, или ветряк на даче. А уж когда по 100-1000 МВТ электростанция на солнце или ветре это уже промышленный источник электроэнергии. Когда в фокусе солнечной башни температуры достигают даже 1200 градусов Цельсия, где там бытовые нужды использовать?

То есть перелет на 747 из Гонконга в Лондон вполне эквивалентен энегропотреблению города с 20 тыс чел населения в течении месяца.
Резюме доклада Капицы об энергетике будущего звучит так - для бытового энергоснабжения пригоден любой источник энергии; для промышленного энергоснабжения отсутствуют физические принципы достижения высоких плотностей энергии, альтернативных нефти в транспорте и углю в энергетике.

Жидкий водород гораздо лучше по плотности энергии, чем любое другое транспортное топливо. Единственное гораздо более опасное топливо, но это все поправимо. Бытовой природный газ в домах тоже не сразу появился, но сейчас дома взрываются очень редко.

ИМХО лучше использовать кварцевый песок для плавления Солнышком.

Кварц хорош тем, что его гораздо больше в природе чем соли, и энергоемкость у него повыше. Но температура плавления очень высока - 1700 градусов Цельсия. Такую в фокусе думаю только очень большой башни можно достичь. И потом из чего строить трубопроводную систему и баки для хранения? Из дорогого вольфрама или титана?

[L_Pt]

Цитата: Скеп-тик от Сегодня в 14:58:53
ИМХО лучше использовать кварцевый песок для плавления Солнышком.

Кварц хорош тем, что его гораздо больше в природе чем соли, и энергоемкость у него повыше. Но температура плавления очень высока - 1700 градусов Цельсия. Такую в фокусе думаю только очень большой башни можно достичь. И потом из чего строить трубопроводную систему и баки для хранения? Из дорогого вольфрама или титана?

Да, чистый кварц не подходит из-за очень высокой температуры плавления. Да и обычным тепловым машинным, основанные на водяном паре, такие температуры не нужны, 500 С максимум.

Цена нитратов тут ни к чему, это обычные азотные удобрения, весьма дешевые, если особо температуру не повышать практически в цикле не раскладываются.

И да, хотел сказать. Не надо ставить в одну линейку титан и вольфрам. Первый в виде металла очень дорог, но это потому что чистый металлический титан получить очень сложно.
А титанового сырья – более чем достаточно.