Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

Есть масса разработаных цепочек реакций термического разложения воды, но их кпд никак не выше цикла Карно.
Да и теоретически не может быть выше.

Если бы его можно было сделать равным Карно…
Реально конечно намного ниже. Но это куда более экономичный вариант, чем электролиз (с учётом КПД получения электроэнергии).

[Stalk.er]

Водород можно рассматривать только как еще один вариант аккумулятора. Термический-химический, электрический мембранный способы получения. Аккумулятор кстати не самый лучший. Очень не удобный в хранении, взрывоопасный. Сжижать дорого, хранить дорого. Большие потери энергии при коверсии из электричество-водород-электричество. Есть варианты загонять его или метан в молекулярную матрицу, но тогда ухудшаются массо-энергетические характеристики. Если не использовать его в электроэнергетическом цикле, то синтетическое жидкое горючее будет даже дешевле и проще например делать из угля. И дешевле инфраструктура по хранению, разливанию, обеспечению безопасности.
Кстати говоря благодаря последним исследованиям появилась надежда использовать жидкие углеводороды как элемент аккумулятора в электроэнергетическом цикле. Т.е топливные ячейки для синтетического бензина. Коэффициент полезного действия установки может достигать 70% (у двигателя внутреннего сгорания максимум 45%). Правда нужно искать катализаторы, стойкие к отравлению и снижать нагрев. http://www.membrana.ru/particle/17215

[anovikov]

Да проехали уже водород как энергоноситель, сжатый во всяком случае - лучшие батареи уже не хуже большинства водородных баков по плотности энергии. 1.5 МДж/кг уже достигнуто, многие ли баки для сжатого водорода обеспечивают больше (не забываем КПД преобразования в электричество процентов в 50-60, т.е. бак должен давать 2.5-3 МДж/кг)?

[Stalk.er]

лучшие батареи

А вот про лучшие батареи попрошу развернуть поподробнее

[anovikov]

http://theenergycollective.com/cliftonyin/102906/one-step-closer-game-changing-electric-vehicle-batteries

С точки зрения объема это по крайней мере, означает минимум в 5 раз большую плотность энергии чем водородные баки, 4-5 МДж/л против ~1 МДж/л у водородного бака. С точки зрения массы - примерно сравнимо я так понимаю. С точки зрения энергопотерь и общей геморройности эксплуатации, объема необходимой новой инфраструктуры - вообще никакого сравнения. Для машин во всяком случае, это решение - электрокар с радиусом минимум 1500 км вполне достаточен для любого применения, и вопрос числа циклов заряда/разряда стоять не будет - с таким пробегом на 1 цикл даже 200 циклов - это больше пробега средней машины до свалки. Человеку проехавшему 1000 км за раз на машине в любом случае нужно выспаться перед тем как ехать куда-то дальше, за это время ЗУ потребляющее 10-15 КВт машину перезарядит. Нужна трехфазка, но я уже забыл когда крайний раз жил в доме без трехфазки.

[Stalk.er]

http://theenergycollective.com/cliftonyin/102906/one-step-closer-game-changing-electric-vehicle-batteries

С точки зрения объема это по крайней мере, означает минимум в 5 раз большую плотность энергии чем водородные баки. С точки зрения массы - примерно сравнимо я так понимаю. С точки зрения энергопотерь и общей геморройности эксплуатации, объема необходимой новой инфраструктуры - вообще никакого сравнения.

Это было бы прекрасно. 378-418 ватт-часов на килограмм. Только там что-то ссылки не работают, хотел узнать уровень проработки технологии. Сколько циклов разряда-заряда выдержут (200 очень хорошо) и т.д. ? Я так понял - это литий-ионные? Если сделают то что там обещают - будет такая небольшая революция среди аккумуляторов).

 Еще ждемс вот этих ребят, правда они похоже нескоро допилят: http://www.chemport.ru/datenews.php?news=2544.
 Магний-серные аккумуляторы. Плюс в том что можно добиться высокой плотности энергии и малой цены материалов. Магний намного дешевле лития. И его запасы неисчерпаемы.

Вообще в идеале иметь аккумулятор 600-1000 Ватт на килограм , стоимостью не более 100$ за киловат-час энергоёмкости и не менее 500 циклов заряда-разряда. Тогда наступит эра электромобилей ,роботов, экзоскелетов, индивидуальной автономной энергетики и т.д.

[anovikov]

Да работает ссылка. Может быть из России заблокирована чтобы не пугать общественность "энергетической сверхдержавы"? Машина уже есть на такой батарее катающейся, GM в следующее поколение электромобилей встраивает его.

Мне кажется что 400 втч/кг достаточно для всех применений, кроме самолетов. Вот для самолетов да, нужно минимум 1000. ХЗ возможно ли это, скорее нет. Эксплуатация их в этом случае будет очень дешева - можно иметь 2 комплекта батарей на самолет (они будут тяжелыми и объем будет небольшой, так что сделать их быстросъемными не проблема даже при неудобной форме, просто подъемник типа того на котором выгружается багаж будет вынимать его из отсека и заменять на новый), и заряжать от бесплатной (вернее скорее всего, стоящей даже минус) возобновляемой энергии во время пиков ее выработки.

[Stalk.er]

Да работает ссылка. Может быть из России заблокирована чтобы не пугать общественность "энергетической сверхдержавы"? Машина уже есть на такой батарее катающейся, GM в следующее поколение электромобилей встраивает его.

Да нет я эту статейку почитал, просто там была в ней ссылка на блог, где описаны детали. Она пустая:
 Envia Systems’ breakthrough battery is one step closer to commercialization after a public vote of confidence last week from the CEO of General Motors (GM), Dan Akerson. ITIF has previously blogged about the battery, which performed at an energy density of 378-418 watt-hours per kilogram (Wh/kg) in independent tests. In contrast, conventional electric vehicle batteries possess substantially lower densities – the battery of the high-end Tesla roadster, for example, has an energy density of 121 Wh/kg, while the Nissan Leaf’s is 79 Wh/kg. GM is conducting further tests on the battery, but its CEO expressed hope that it could be installed in an electric vehicle in just two to four years. “These little companies come out of nowhere, and they surprise you,” Akerson remarked in regard to Envia. “I think we’ve got better than a 50-50 chance to develop a car that will go to 200 miles on a charge. That would be a game changer.”

А электрические самолеты уже сейчас на литий-ионнных аккумуляторах есть. Правда дальность и грузоподъёмность небольшая. А вот при 1000 ватт на кг будет уже пассажирская электрическая авиация на средние расстояния плюс электрические вертолёты. Ну и скорость и высота поменьше естественно - всё-таки старые добрые винты вместо турбин))

[anovikov]

Ну 1000 втч/кг я прикинул как минимум для осмысленного реактивного самолета - чтобы летать через Атлантику.

[Stalk.er]

Ну 1000 втч/кг я прикинул как минимум для осмысленного реактивного самолета - чтобы летать через Атлантику.

Для таких длинных рейсов без дозаправки все-же скорей-всего придется жечь керосин, синтетический, дорогой. Летать в Америку будет дорого))

[anovikov]

Ну в крайнем случае это может быть винтовой самолет с прямым крылом и скоростью около 700 км/ч.

[Max_canaryskies]

Я тоже думаю, что самолет на электричестве в будущем вполне реален.

Также развивается технология суперконденсаторов, которые имеют большое количество циклов разряда/заряда и огромные токи отдачи (сегодняшние модели способны отдавать тысячи ампер на одиночный элемент). Пока что отношение количества энергии к массе довольно низкое, но с улучшением технологии оно будет улучшаться, а цена снижаться. Возможно, они будут использоваться в комбинации с аккумуляторами.

[vika vorobyeva]

Очень популярная статья на ту же тему:
http://science.compulenta.ru/729786/

[ВадимZero]

Газодинамические ловушки и их модификации действительно направление весьма перспективное. Но то о чём идёт речь – малая ловушка с параметрами намного ниже даже сегодняшних токамаков. От неё до уровня ИТЭРа огромный путь. Делать надо… Но что-то мне подсказывает что с финансирование будет как всегда.

Кстати если читали статью, то видели, что последующие приложения идут тупо удлиннением пробочных секций. Тоесть чтобы перейти к следующей установке, нужно просто удлинить пробочную часть. Для токамаков, же нужно установку заново строить. Потому прогрес в ГДМЛ, может очень быстро идти.

[AlexAV]

Да проехали уже водород как энергоноситель, сжатый во всяком случае - лучшие батареи уже не хуже большинства водородных баков по плотности энергии.

Потому что загонять водород – решение заведомо идиотское.

Конвертируем водород в аммиак. Теплота сгорания у него 21МДж/кг, ну или 16,2 МДж/л. Никакому аккумулятору даже не снилось. Не говоря о том, что аккумулятор – вещь крайне дорогая, капризная (в частности к температуре среды), и требует для своего изготовления дефицитное сырьё (тот же литий, кстати, дешёвый литий тоже ресурс исчерпаемый).

Кстати говоря благодаря последним исследованиям появилась надежда использовать жидкие углеводороды как элемент аккумулятора в электроэнергетическом цикле. Т.е топливные ячейки для синтетического бензина. Коэффициент полезного действия установки может достигать 70% (у двигателя внутреннего сгорания максимум 45%).

Топливные элементы – вещь крайне дорогая и очень недолговечная. Эти недостатки пока во много раз перекрывают их КПД.

[AlexAV]

Кстати если читали статью, то видели, что последующие приложения идут тупо удлиннением пробочных секций. Тоесть чтобы перейти к следующей установке, нужно просто удлинить пробочную часть. Для токамаков, же нужно установку заново строить. Потому прогрес в ГДМЛ, может очень быстро идти.

Как вы это себе представляете “просто удленнить”? 

Вообще-то это и значит, что надо строить абсолютно новую установку в новом помещении с новым оборудованием.

Проектирование конечно облегчает.

[ВадимZero]

Как вы это себе представляете “просто удленнить”?

Примерно так как уже добавили, пробочную часть к существующей ГДЛ. В чем принципиальное различие? Разумееться, эта задача сложнее удлиннения шланга, но если изначально предусмотреть будущую модернизацию, то она должна быть дешевой.

Вообще-то это и значит, что надо строить абсолютно новую установку в новом помещении с новым оборудованием.

Помещение, можно изначально подобрать, с возможностью удлиннения установки. А новое оборудование собственно зачем, если мы просто удлинняем многопробочную часть?
p.c. Кстати Беклемишев в статье говорит, что бес финансирования они тоже новую установку будут строить правда немного другую. Наверняка путем модернизации старой.

[Max_canaryskies]

По-моему тема исчерпала себя.

[AlexAV]

Ну 1000 втч/кг я прикинул как минимум для осмысленного реактивного самолета - чтобы летать через Атлантику.

Можно прикинуть. Пусть ёмкость батареи 1000 втч/кг, аэродинамическое совершенство самолёта 20, доля батареи в весе 1/3,  КПД электросистемы вместе с двигателем 0,7. КПД винта 0,7. Тогда даже в идеальных условиях ваш самолёт больше 1200 км не пролетит. Реальную предельную дальность конечно будет существенно меньше (взлёт и посадка, неидеальные условия, и т.д.) т.е. на больше чем 1000 рассчитывать не приходится, реально вообще скорее сотен пять.

[AlexAV]

Пока что отношение количества энергии к массе довольно низкое, но с улучшением технологии оно будет улучшаться, а цена снижаться.

Больше 200 Втч/кг даже при использовании псевдоёмкости мало достижимо. Для традиционных схем с угольными электродами – намного меньше.