11.04.2013 Опубликовал: Андрей Андрианов

Альтернативная энергетика - реальность или вымысел

Все-же насколько процентов реально "альтернативная энергетика" может заменить "традиционную"
Протесты против повышения тарифов на электроэнергию привели к отставке правительства Болгарии.
http://www.vz.ru/economy/2013/2/20/621269.html

Но вот вдумайтесь товарищи - что вещает министр экономики, энергетики и туризма Болгарии Делян Добрев:

--- начало цитаты ---

Удорожание электроэнергии с 1 июля 2012 года на 14% Добрев объяснил тем, что Болгария стала использовать альтернативные источники электроэнергии (солнечные батареи). «Электричество, выработанное ими, гораздо дороже, чем выработанное ТЭЦ и АЭС», что привело к росту цены на 8%. И еще на 5% выросли некие невосстановимые затраты из-за долгосрочных договоров с ТЭЦ «Марица Изток 1» и «Марица Изток 3».  Плюс повышение цен произошло из-за уменьшения объемов подачи электроэнергии в маленькие населенные пункты.

--- конец цитаты ---

Итак, если в солнечной Болгарии солнечные батареи гораздо дороже электричества, выработанного на мазуте, то что ужу говорить о малосолнечной России?

Петр Капица

Как оказалось, еще в далеком 1975 году академик и лауреат нобелевской премии Петр Капица в докладе "Энергия и Физика" сделал вывод о том, что промышленных масштабов в будущем может достигнуть только термоядерная энергетика, а все остальные способы проигрывают ей по эффективности.

Приведу здесь цитату, хорошо разъясняющую "принцип Капицы" автора sl_lopatnikov

--- начало цитаты ---

Если кратко изложить соображения академика Капицы, они сводятся к следующему: какой бы источник энергии ни рассматривать, его можно охарактеризовать двумя параметрами: плотностью энергии — то есть ее количеством в единице объема, — и скоростью ее передачи (распространения). Произведение этих величин есть максимальная мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида. 

Вот, скажем, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с огромной скоростью — скоростью света. В результате поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совсем не мал — больше киловатта на квадратный метр. Увы, этот поток достаточен для жизни на планете, но как основной источник энергии для человечества крайне неэффективен. Как отмечал П. Капица, на уровне моря, с учетом потерь в атмосфере, реально человек может использовать поток в 100—200 ватт на квадратный метр. Даже сегодня КПД устройств, преобразующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтобы покрыть только бытовые потребности одного современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью не менее 40—50 квадратных метров. А для того, чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50—60 километров. Совершенно очевидно, что подобный проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по финансовым, ни по политическим причинам.



Противоположный пример — топливные элементы, где происходит прямое превращение химической энергии окисления водорода в электроэнергию. Здесь плотность энергии велика, высока и эффективность такого преобразования, достигающая 70 и более процентов. Зато крайне мала скорость ее передачи, ограниченная очень низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В результате плотность потока энергии оказывается примерно такой же, как и для солнечной энергии. Петр Капица писал: «На практике плотность потока энергии очень мала, и с квадратного метра электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 мегаватт мощности рабочая площадь электродов достигает квадратного километра, и нет надежды, что капитальные затраты на построение такой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией». Значит, топливные элементы можно использовать только там, где не нужны большие мощности. Но для макроэнергетики они бесполезны. 

Так, последовательно оценивая ветровую энергетику, геотермальную энергетику, волновую энергетику, гидроэнергетику, Капица доказывал, что все эти, на взгляд дилетанта вполне перспективные, источники никогда не смогут составить серьезную конкуренцию ископаемому топливу: низка плотность ветровой энергии и энергии морских волн; низкая теплопроводность пород ограничивает скромными масштабами геотермальные станции; всем хороша гидроэнергетика, однако для того, чтобы она была эффективной, либо нужны горные реки — когда уровень воды можно поднять на большую высоту и обеспечить тем самым высокую плотность гравитационной энергии воды, — но их мало, либо необходимо обеспечивать огромные площади водохранилищ и губить плодородные земли.

--- конец цитаты ---


И если докладу Капицы почти 40 лет, то может сейчас то в связи с развитием науки и техники что-то изменилось?


--- начало цитаты ---

А как же водородная энергетика и пресловутое биотопливо, которые сегодня пропагандируются наиболее активно? Почему Капица не обращал на них внимания вообще? Ведь биотопливо в виде дров человечество использует уже веками, а водородная энергетика сегодня кажется настолько перспективной, что едва ли не каждый день приходят сообщения о том, что крупнейшие автомобильные компании демонстрируют концепт-кары на водородном топливе! Неужели академик был настолько недальновиден? Увы... Никакой водородной и даже биоэнергетики в буквальном смысле слова не может существовать.



Что касается водородной энергетики, то, поскольку природные месторождения водорода на Земле отсутствуют, ее адепты пытаются изобрести вечный двигатель планетарного масштаба, не более и не менее того. Есть два способа получить водород в промышленных масштабах: либо путем электролиза разложить воду на водород и кислород, но это требует энергии, заведомо превосходящей ту, что потом выделится при сжигании водорода и превращении его опять в воду, либо... из природного газа с помощью катализаторов и опять-таки затрат энергии — которую нужно получить... опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в последнем случае это все-таки не «вечный двигатель»: некоторая дополнительная энергия при сжигании водорода, полученного таким путем, все же образуется. Но она будет гораздо меньше той, что была бы получена при непосредственном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Значит, «электролитический водород» — это вообще не топливо, это просто «аккумулятор» энергии, полученной из другого источника... которого как раз и нет. Использование же водорода, полученного из природного газа, возможно, и сократит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, так как эти выбросы будут связаны только с генерацией энергии, необходимой для получения водорода. Но зато в результате процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых только вырастет! 

Ничуть не лучше обстоят дела и с «биоэнергетикой». В этом случае речь идет либо о реанимации старинной идеи использования растительных и животных жиров для питания двигателей внутреннего сгорания (первый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), либо об использовании этилового спирта, полученного путем брожения натуральных — зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. — или подвергнутых гидролизу (то есть разложению клетчатки на сахара) — агропродуктов.



Что касается производства масел, то это крайне низкоэффективное, по «критериям Капицы», производство. Так, например, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при трех урожаях в год выход орехов едва ли превысит 2 кг в год с квадратного метра. Из этого количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии получается чуть больше 1 ватта с квадратного метра — то есть на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с того же квадратного метра. При этом мы не учли того, что получение таких урожаев требует интенсивного применения энергоемких удобрений, затрат энергии на обработку почвы и полив. То есть, чтобы покрыть сегодняшние потребности человечества, пришлось бы полностью засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, нетрудно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла.

--- конец цитаты ---

Но может оба автора и Капица и Лопатников сейчас не правы? Может они что-то упустили? Что думают читатели Инфопортала?




Проясню свою позицию. Я думаю, что вообще "ставить" на энергию, которая попадает от Солнца в атмосферу Земли - стратегическая ошибка. Нужно ловить энергию, которая улетает от Солнца мимо нас в Космос. Принципиально это означает:

  1. Строительство развертываемых в вакууме солнечных батарей (они могут иметь площади в десятки квадратных километров)
  2. Вывод этих батареий на орбиту Меркурия и даже еще ближе к Солнцу
  3. Накапливание энергии в "ядерной таблетке" (т.е. на уровне ядерных связей)
  4. По заполнению "ядерной таблетки" - отправлять эту таблетку в сторону Земли (Марса, Венеры)
  5. Ловить таблетку на орбите Земли и опускать на Землю в обычном спускаемом аппарате безо всяких прожигающих атмосферу лучей
  6. На Земле осуществлять обратное преобразование энергии, запасенной в ядерной таблетке в нужный нам вид энергии
Все остальные существующие сейчас виды энергии будут играть роль "аварийного освещения" и "резервного генератора". Если говорить об экологии глобально - даже казалось бы пустующие земли в пустынях нельзя застраивать солнечными батареями будь у них даже 100% КПД. И вот почему. Атмосфера нагревается от Солнца 3-мя способами:
  1. Во время прохождения излучения от Солнца к Земле
  2. От нагретой Земли
  3. Во время прохождения отраженного от Земли излучения обратно в Космос
Если вы поставите солнечную батарею - значит вы забираете часть энергии, обогревающей атмосферу. Если сделать такой отбор в глобальном масштабе, значит энергию, полученную от солнечной батареи придется потом все равно потратить на обогрев. Конечно, если вы себе повесите батарею на крышу вы и не заметите ничего - мал размер. А вот если солнечными батареями закрыть несколько сотен кв.км., например, в Сахаре то эффект будет уже заметен. Охлажденный воздух из района сплошного покрытия промышленной солнечной батареей будет опускаться и растекаться по окрестностям, а сверху из-за падения давления будет засасываться теплый воздух из мест не закрытых солнечной батареей. Получается, что солнечная батарея будет работать как... холодильник атмосферы. Конечно энергия полученная в батареях никуда не делась - но зачем сначала охлаждать атмосферу, а потом клацать зубами у электронагревателя, питающегося от этой батареи?





P/S/
А как же сланцевый газ?
Увы. Как сообщают Вести "сланцевая революция в США" которой так долго пугали Россию на поверку оказывается экологическим кошмаром и экономическим "пузырем". В 2013 году в США не осталось ни одной прибыльной скважины, добывающей сланцевый газ.
Это при том, что в скважины закачивается пресная вода, которой все больше не хватает.


В тексте показаны работы:

KIEV dieselpunk hovercraft
CloudShips
Bubble Wheat Is Serious Businessby
Dieselpank hovercraft
Colors of April

Теги: 

Комментарии


Зеленоградский ВОИР

Салон изобретений и инновационных технологий «Архимед» 2019
Салон изобретений и инновационных технологий «Архимед» 2019
Опубликовал: Андрей Андрианов
Теги: инновации, патенты, изобретательство, салон Архимед, школьники, студенты

Что такое «Главконструктор»?

«Главный конструктор» - проект ресурса по подготовке и продвижению изобретений, на котором осуществляется: организация и проведение экспертизы (для инвесторов), формирование общественного мнения (для продвижения), подготовка социально-адаптированных решений (САР) для «включения» таких решений в планы социально-экономического развития структур и территорий (для государства).

Подробнее о проекте


Статьи

Завтра не наступит
Завтра не наступит
Опубликовал: Андрей Андрианов
Теги: энергетика, будущее, кредит, альтернативная

Школа изобретательства и инноватики

Школа изобретательства: теория и практика. Итоги.
Школа изобретательства: теория и практика. Итоги.
Опубликовал: Вячеслав Локтев
Теги: инновации, обучение, изобретательство, школьники, студенты
Консультации в Школе инноватики и изобретательства.
Консультации в Школе инноватики и изобретательства.
Опубликовал: Андрей Ильичев
Теги: инновации, изобретатели, молодежь, будущее, НТТМ

Теги