Долгосрочные перспективы ресурсного обеспечения технически развитой цивилизации

[AlexAV]

остроить в аравии сотни тысяч км солнечных панелей

И это всё равно не избавляет от необходимости аккумуляции. Эффективный электролиз (с твёрдооксидным электролитом) - процесс строго непрерывный, установку нельзя отключать на ночь. В результате циклов нагрева-охлаждения оксидная керамика (служащая электролитом) разрушается, в результате установка может пережить только ограниченное (и сравнительно небольшое) количество циклов включения и выключения.

[AlexAV]

Цена за солнечный киловат час на аравийском полуострове уже меньше 3 центов.

На картинке презентации...

Вообще в Саудовской Аравии (и других нефтяных монархиях) вся энергетика сильно субсидирована, там вообще выводы делать сложно.

А если посмотреть на регион с тем же климатом, но без дешёвой нефти (скажем уже упомянутое Марокко, где и вклад солнечной сейчас весьма заметен, что делает её довольно показательным примером), то там энергия для конечного потребителя довольно дорогая.

Вот официальные тарифы (http://www.one.org.ma/FR/pages/interne.asp?esp=1&id1=3&id2=113&id3=159&t2=1&t3=1). Для потребителя более 6 кВт - 1,53 драхм/кВтч, что равно приблизительно 15 ц/кВтч. Вот это видимо и близко к реальной стоимости солнечной энергии солнечно-термальных электростанций. Климат же Марокко от климата Аравийского полуострова отличается не радикально, реальная величина стоимости энергии там будет близка.

[AlexAV]

Это только для товарища Барона и его дружины......

Товарищу Барону хватит рапса с ближайшего поля, подобной ерундой он заниматься не станет.

[AlexAV]

На договоре с фирмой которая всё будет делать.

Там часто имеют место прямые и косвенные субсидии, а также переносом части издержек на сеть (в случае нестабильных источников). В результате цифру иногда рисуют красивую, но она совершенно никак не соотносится с реальной стоимостью. А по факту же все эти субсидии и дополнительные издержки конечному потребителю всё равно оплачивать приходится по истинной цене, а не рисованной. Субсидировать всех конечных потребителей не может практически никто (кроме нескольких нефтяных монархий). Поэтому цена в розетке конечного потребителя - самый правильный критерий, она ближе всего к истинной стоимости энергии.

Вклад налогов в электроэнергии обычно не слишком велик, на картину в целом это влияет не сильно, не в разы. В общем официальный тариф в энергосети богатой ВИЭ - лучший ориентир реальной стоимости ВИЭ.

[AlexAV]

Если Вы посмотрите по субсидиям в странах ЕС, Украине или США, в разрезе времени в 10+ лет то заметите тенденцию на их постепенное сокращение и последуюшей полной отменой. Назначение субсидий развить и простимулировать этот сектор экономики а не кормить его постоянно. "ребенок вырос" и все иди работай).

Так результата особо и не видно. Т.е. сколько-нибудь заметного снижения стоимости энергии для конечного потребителя за последние 6 лет не произошло (https://www.statista.com/statistics/418075/electricity-prices-for-households-in-denmark/), точнее она скорее выросла. По сравнению с началом 2000-х годом вообще в 2 раза.

Вот для примера стоимость электроэнергии в Дании (страна с одной из самых высоких долей нестабильных ВИЭ в энергетике):

[AlexAV]

Криогенные сверхпроводящие ЛЭП, там потерь почти нет.

Сами такие линии очень дорогие. Кроме то в долгосрочной перспективе как раз с ними и будут проблемы. Нефть - не единственный неисчерпаемый ресурс, редкие элементы не меньшая проблема, а все азотные сверхпроводники имеют весьма своеобразные составы, требующие редких элементов (BSCCO - висмут, YBCO - иттрий и т.д.).

[AlexAV]

Ну так себестоймость падает с одной стороны, с другой субсидии режут, вот и на месте стоит, с поправкой на инфляцию.

Инфляция там с 2008 почти нулевая, вообще всё балансирует на гране дефляции. Что касается субсидий - то сокращение субсидий должно было бы снижать стоимость энергии конечному потребителю (субсидии там закладываются в цены на энергию), но этого как раз не наблюдается. На самом деле если мы смотрим на такой интегральный показатель как цена энергии для потребителя, то наличие или отсутствие субсидий не так уж важно, т.е. субсидии берутся не из воздуха, а тот же самый потребитель их и оплачивает.  Различие только в том, что без субсидий он издержки оплачивает по рыночным механизмам, а с субсидиями по не рыночным,  а суммарный итог при заданной себестоимости один.

Если цена на энергию для потребителя не уменьшается, то следовательно её себестоимость в реальности тоже не снижается. Одна из проблема цифр с презентаций в том, что они не учитывают дополнительные издержки для сети от нестабильной генерации (повышение требуемого количества маневровых мощностей, снижение эффективности их работы, повышенный износ). В действительности же генерация неотделима от сетей распределения и всё это надо учитывать совместно. Итог... Ну достаточно посмотреть на график цен электроэнергии в Дании с 2000 года и он будет понятен...

[AlexAV]

Нужно ставить больше стабилизаторов - аккумуляторов....

На самом деле дешёвая аккумуляция - центральная проблема возобновляемой энергетики на сегодняшний день. Был бы дешёвый аккумулятор (со стоимостью хранения на уровне не выше 3-4 ц/кВтч) та же ветерогенерация смотрелась бы весьма неплохо (причём даже не в самых ветряных регионах). С солнцем проблем больше, в частности из-за дикого различия инсоляции между сезонами в большинстве регионов, в разы а то и порядки, но тоже стало бы заметно привлекательнее бы. Но вот без дешёвой аккумуляции от всего этого для сети одни проблемы.

[AlexAV]

Как отмена субсидий, может снижать цену?

Так как средства для этих субсидий там берут с дополнительных сборов к стоимости электроэнергии для потребителя. Прекращение субсидий и отмена соответствующих сборов (откуда они собственно и финансируются) естественно должны уменьшить стоимость энергии.

Вот структура стоимости электроэнергии в Германии:



Если убрать сбор который обозначен как "отчисление на ВИЭ" вот и было бы снижение (естественно никакого снижения фактически нет).

[AlexAV]

Не забывайте , какая доля Ветра в Дании 

Приблизительно 50%. Так что повлияло бы. Не повяло бы только если бы было 100%, чего нет.

И это очень спорный вопрос отчего она выйдет быстрее из строя, от постоянной работы или от вкл/выкл.

От вкл/выкл. конечно. Турбины хорошо работают в постоянном режиме, а вот переходных весьма не любят.  Плюс к этому падение КПД при работе вне оптимального режима. Переходных режимов не любят большинство тепловых машин.

Как насчёт этих - HgBa2Ca2Cu3Ox (HBCCO)

Формула говорит сама за себя. Ртуть - весьма редкий элемент.

аки до 20% можно без аккомуляции и для подавления дневного пика, будет исключительно в плюс, вот дальше уже описанные вами пробемы пойдут

Наши сети до 20-30% от общего обьема генерации могут спокойно "переварить"

Меньше. Посмотрим на диспетчерский график ОЭС Юг скажем за какой-нибудь летний день:



Дневной уровень потребления около 10,5 ГВт. Минимальный уровень - около 7 ГВт. Собственно дневной пик около 4,5 ГВт. В полдень летом под Астраханью солнечная батарея даёт мощность близкую к номиналу. Т.е. не снижая уровень базовой нагрузки в сеть можно подключить не более 4,5 ГВт номинальной мощности солнечных батарей. С учётом инсоляции при рациональном угле в 1594 кВч/м2 (в районе Астрахани) 4,5 ГВт номинальной мощности дадут за год  7,2 ТВтч электроэнергии. Годовое потребление в ОСЭ Юг - 87,9 ТВтч. Таким образом уровень солнечной генерации сглаживающим дневной пик - это нечто порядка 8% мощности сети. А дальше будут начинаться проблемы - снижаться базовая нагрузка, увеличиваться доля необходимых маневровых мощностей и т.д.

[AlexAV]

А с ураном та же проблема, что и с нефтью. Даже хуже  ----- углекислый газ пройдя через растения, может вновь прокрутиться  через цивилизацию.

Если его сжигать полностью, т.е. использовать в полной мере U-238 в замкнутом цикле, а не только U-235, то при современном уровне потребления энергии его хватит практически на вечно, т.е. проблемы с солнцем начнутся раньше, чем с ураном. При таком потребление океан можно рассматривать как (квази)возобновляемый источник урана, способный обеспечивать наши потребности геологически долго.

А если пытаться строить Z1 по Кардашеву - то можно сравнительно быстро спалить весь уран в солнечной системе. Всё от потребностей зависит.

[AlexAV]

От 3 до 6 процентов кпд у растений.

Это прирост биомассы, а не КПД растений. Просто растения далеко не всю энергию тратят на синтез биомассы, большая часть её тратится просто на текущую жизнедеятельность (всякую текущую замену биомолекул, работу калий-натриевых каналов и т.д.). Сам по себе чистый КПД преобразования света в полезную энергию у растений около 35%, просто большая её часть сразу же расходуется на текущие нужды.

Здесь можно провести следующую аналогию. Эти 3-6% - это отношение энергии полученной от сжигания солнечных батарей, построенных на заводе записанном от солнечных батарей, к энергии солнечного излучения поглощённого этими батареями. Понятно, что эта цифра сильно меньше собственно КПД батарей.

[AlexAV]

Я привел цитату выше, 11% теоритический предел.

Цитата насколько я понял взята из Википедии. Но Вы невнимательно читали. Далее там написано:

Говоря другими словами: 100 % солнечного света → биодоступная радиация (400—700 нм) составляет 53 %, а 47 % оставшейся радиация не используется → 30 % фотонов теряются из-за неполной абсорбции 37 % (поглощенной энергии фотонов) → 24 % теряется в ходе переноса по антенным комплексам до уровня энергии 700 нм, оставляя 28,2 % энергии света, собранной хлорофиллом → 32 % преобразуются в АТФ и НАДФН, а затем в D-глюкозу, оставляя 9 % (сахар) → 35-40 % сахара потребляется листьями в процессе дыхания и фотодыхания, 5,4 % энергии идёт на чистый прирост биомассы.

КПД превращение света в АТФ и НАДФН (т.е. 32%, в литературе встречал цифру 35%, но это различие непринципиально) - и есть КПД собственно усвоения солнечного света растением (аналог электроэнергии от солнечных батарей). А уж как эту первичную энергию растение использует - совсем другой вопрос.

[AlexAV]

32% от 28.2 % солнечной энергии собранной хлорофилом.

Посмотрел по другим источникам. Табличка отсюда (https://www.elsevier.com/books/crop-breeding-a-contemporary-basis/vose/978-0-08-025505-7):



всё же 32% от полной поглощённой листом энергии.

[AlexAV]

Нет именно Бета.
По последним сведениям очень перспективный.

Ни скоростью альфа-распада, ни скоростью бета-распада мы сегодня управлять не можем, что делает их ограниченно полезными для энергетики (только радиоизотопные источники, но изотопы пригодные для них в природе очень редки, то что используют - в основном искусственные изотопы). Существующая ядерная энергетика основана на вынужденном деление ядер (на самом деле настоящий подарок природы, особенно в сочетание со свойствами доступных нам изотопов, будь они чуть другими - и не было бы у нас никакой атомной энергетики ). Благо актиноиды (уран и торий) пригодные для неё на планете Земля не так уж и редки (кстати второй подарок природы, есть основания полагать, что материал ранней солнечной системы в значительной мере образовался в r-процессе, причём был "выплавлен" совсем незадолго до образования солнечной системы, о чём свидетельствует признаки наличие кюрия, плутония-244 и иода-129 в ранней солнечной системе, т.е. по галактическим меркам солнечная система и земля ими вероятно аномально богаты).

[AlexAV]

Цена аккомуляции постоянно падает

Нет, это неправда. Заметным достижением в середине 2000-х было внедрение литий-железо фосфатных аккумуляторов. К 2010 они достигли полки цены, а дальше стоимость аккумуляции заметно не снижалось.

Вообще никаких особых перспектив у лития в любых формах сделать здесь существенный прорыв на сегодняшний день скорее всего уже нет. Здесь уже почти всё перепробовано и изучено (уж не говоря о том, что литий сам по себе редкое и дефицитное сырьё).  Если и что-то будет сделано, то для какой-то другой электрохимической системы.

[AlexAV]

https://m.geektimes.ru/post/248576/

Вы вообще не о том написали. В электромобилях в основном используют аккумуляторы с кобальтовыми катоды (они обладают большей ёмкостью). Для резервных же источников тока - литий-железо фосфат (из-за их исключительной долговечности, при относительно умеренной ёмкости). По лиферам последние лет пять особой динамики цены нет.

[AlexAV]

плюс долговечность крайне важна

Важна. Но у лифера ёмкость раза в 2 ниже (но при этом долговечность в разы выше, до 5 тыс. циклов), чем у аккумуляторов с кобальтовыми катодами. Поэтому для мобильных приложений (от смартфона до электромобиля) они ограниченно пригодны. А вот в стационарных резервных источниках они довольно быстро заняли лидирующие позиции. Аккумуляторы для электромобилей и для резервных источников - это немного разные области на самом деле, на них просто физически разные требования налагаются. 

P.S. Самые надёжные элементы - литий-титан оксидные. В лабораторных  тестах до 20 тыс. циклов. Правда ценой довольно низкой ёмкости. Раза в 4 меньше, чем у того, что применяют в электромобилях.

[AlexAV]

Тесла берет потом аккомуляторы из автомобилей и использует в станционарных системах аккомуляции энергии.

Будет быстродохнущий хлам (это, как говорится, закон природы, высокоёмкие электрохимические системы не слишком долговечны просто на уровне химии). Хотя там сейчас до сих пор часто вообще свинец используют (что на самом деле вообще ни в какие ворота не лезет). Это скорее маркетинг с психологией. Люди почему то предпочитают покупать дешевую систему, которая завтра сдохнет, чем чуть более дорогую, но в которая прослужит лет 15.

[AlexAV]

Китайцы вводят в экплуатацию ванадиевый редокс на 800МВт в час.

Ванадиевый ред-окс на уровне концепции очень красивая система. Но её ограничивает дороговизна и дефицитность ванадия. В идеале нужно что-то подобное но без редких элементов и дорогих реактивов.