Немного о "бесплатных" источниках энергии.
Солнечная электроэнергетика + химический аккумулятор.
Оффтоп1 кВт установленной мощности солнечной батареи позволяет генерировать в сутки = 1 кВт*24ч*25% = 6 кВ*ч энергии и обойдётся в $1000, время жизни солнечной батареи без существенной падения мощности оценивают в 20 лет.
Для хранения такой энергии нужен химический аккумулятор ёмкостью не менее 6кВ*ч, при этом на цикле зарядке-разрядке потеряется около 10% энергии, а время жизни аккумулятора до 1500 циклов или до 4 лет (данные взяты по Tesla Powerwall). Стоимость около $3000.
Итого, 1кВ себестоимость халявной энергии обойдётся в $1000 * 5х$3000 = $16000 на 20 лет или около $0.09 за 1кВ*ч.
Однако, нужно понимать, что весь этот 1кВ*ч не пойдёт конечному потребителю - нужна энергия на производство как новых солнечных батарей, так и новых аккумуляторов.
Исходя из данных по выбросу CO2 можно прикинуть, что на производство аккумулятор расходуется столько же энергии, сколько ... через них проходит за срок службы. Другими словами, ВСЯ энергия, вырабатываемая солнечными батареями будет уходить на производство новых солнечных батарей и аккумуляторов, а на "посидеть в интернете" электричества не останется.
Если представить, что стоимость всей "системы" уменьшиться в два раза, и расход энергии удастся ужать тоже в два раза, то себестоимость электричества останется так же, на уровне $0.09 за 1кВ*ч, что в два раза выше, чем для атомных электростанций.
Солнечная электроэнергетика + гидроаккумулятор.
ОффтопВ современном балансе на ГЭС приходится около 20% установленных мощностей и выработки. Из-за низкого КИУМа солнечных батарей, нужно будет увеличить в 4 раза установленную мощность, то есть при сохранении выработки, установленная мощность должна будет увеличиться до 340% от текущей. Гидроаккумулирующие станции должны будут в пик выработки поглотить все эти "учетверённые мощности". Это значит, что закачивающая мощность их насосов должна равняться суммарной мощности всех солнечных батарей, а выходные мощности можно сократить до 1/4 от мощности насосов (так как нужно равномерно всю запасённую энергию выдавать в течении суток), при этом также будут иметь место потери энергии не менее 10%. Таким образом, суммарная установленная мощность всех ГАЭС "на выход" должна быть равна полному современному потреблению энергию. Теоретически, можно обойтись двумя очень-очень большими банками, на которые поставить кучу мощных насосов и переливать из одной банки в другую. В реальности же мы, не можем забирать "снизу" сильно больше, чем падает "сверху" (иначе каждые сутки будет твориться жуткий кошмар с колебаниями уровня воды) плюс ещё нужно учесть расходы на потерю энергии при закачке-выкачке. Если мы имеем желание пощадить и экологию, и людей, то реальная "сверх" мощность должна приблизительно равняться "нормальной" мощности. Итого, увеличив выработку ГАЭС в 2.5 раза от текущей, можно обеспечить цивилизацию электроэнергией, а подняв 3.5 раза - ещё и заместить весь транспорт, при этом мы практически исчерпаем все технически извлекаемые гидроресурсы.
Схема реалистичная и такая энергия может обойтись даже дешевле современной атомной, за одним но - все новые гидроресурсы, которые потребуется вовлечь лежат в Африке, а основные потребители - в Европе, США и Азии. И если Азия ещё способна обойтись своими, то Европа и США - никак. И если для Азии это означает консервацию качества жизни на текущем уровне, то вот для Европы и США - приключения либо с переносом промышленности и населения в Африку, либо со строительством супер-пупер-мега-электроводов.
Есть и другая сторона этого вопроса. Дела в том, что на производство солнечных батарей расходуется очень много энергии. По средним оценкам панель производит
в 2.5 раза больше, чем потребляет, по пессимистичным -
меньше, чем потребляет (атомный реактов - 30-50-100 раз больше).
Фактически, это означает, что если вообще всё застроить солнечными панелями и ГАЭС может быть, мы сможем сводить концы с концами.
ВетрякиWorld Wind Resource Assessment Report
|
Цитата из книги
According to the IEA, the world’s total energy consumption for all sectors, including industries, heating and cooling as well as transport, in 2011 was 103’711TWh*1, which included 19’299 TWh 2 for power consumption. It is easy to see that the world’s wind potential of at least 94.5 TW** is sufficient to cover the whole world’s energy demand - assuming on average 2000 full load hours***, the identified wind potential could almost cover it twice. Of course, the actual deployment of a very large wind capacity will depend on smart integration into energy supply structures, combination with other renewable technologies, storage options, demand-side management etc. Wind integration will be dealt with in another report of the WWEA Technical Committee to be published soon.
|
* на текущий момент IEA оценивает потребление в около 160 ПВт*ч
** оценку в 94.5 ТВт некоторые считают завышенной раза в 3-4.
*** означает, что реальный ветряк работает в среднем меньше чем на четверть от своей установленной мощности, то есть работает очень неравномерно - следовательно нужен аккумулятор. Приходим к тем же проблемам, что из солнцем - если всё застроить ветряками и ГАЭС, то концы с концами худо-бедно сведём, но не более.
Термоядерная энергия.Термоядерная энергия "халявная" только для наивных мечтателей.
ОффтопЕдинственный перспективный на данный момент вариант "топлива" включает в себя
Дейтерий и
Тритий. Дейтерий дешевле всего получить выпариванием из обычной воды. Тритий можно получить только из Лития, в ходе ядерных реакций в специальном реакторе (1 атом Лития - >1 атом Трития).
Реакция Дейтерия и Трития выдаёт 17.6 МэВ энергии на 1 атом трития. Таким образом на 1 моль Литий даёт около 17.6 *1.6*10^-13 * 6*10^23 = 1760 МДж или около 500 кВт*ч энергии. Литий стоит порядка $60 за кг, 6г = $0.36
Первая проблема в том что до 80% энергии превращается в энергию нейтронов (в ядерных реакторах - всего 3%), эту энергию вообще не понятно как ловить. Но предположим, как то сможем
Второй проблемой является то, что других способов превращения тепла в электроэнергию, кроме как старый добрая паровая турбина - нет. КПД максимум до 45%. С учётом "всякого дерьма" и для круглоты можно считать, что реальный выход будет 200 кВт*ч
Третья проблема в том, что для поддержания термоядерной реакции, всяких там супер-пупер магнитов и т.п. требуется очень много энергии. Надежды связанные с ИТЭРом - это
500МВт общей мощности из 300-400МВт расходов или если переходить на электрическую реальность генерация 200кВт*ч с каждых 300кВт*ч затраченных.
ИТЭР не способен даже в проекте выдавать достаточно мощности, чтобы поддерживать самого себя. Однако, если мы пофантазируем, и представим себе, что в результате научно-технического прогресса смогли ужать расход энергии в два раза. Тогда, всего навсего, до потребителя будет доходить 50кВт*ч энергии с каждых 6 грамм потраченного Лития, что соответствует цене около 1 цента за 1кВт*ч.
К сожалению, стоимость ядерного топливо тоже обходится приблизительно в 1 цент за 1кВт*ч энергии, вся остальная цена - это инвестиции и эксплуатация. Не нужно много ума, чтобы понять, что инвестиции в термоядерную электростанцию в перерасчёте на установленную мощность, и эксплуатация это радиоактивной дуры (очень много нейтронов выделяется в ходе реакции) будут не меньше, чем у атомной (а скорее - существенно больше).
Хуже то, что современное потребление энергии более 150 ПВт*ч или 150*10^12 кВт*ч или 18*10^9 кг или 18 млн тонн Лития в год нужно будет отправить в ядерную топку. По разным источникам мировые запасы лития оценивают по разному, но самая большая цифра, которая мне попалась - 39 млн тонн. Да, всё верно, 2 года "халявной" энергии. Конечно, наверняка запасы чудесным образом увеличатся раз в 10, когда встанет вопрос о том, чем и как топить и в делом пойдёт всё... но вопрос цены лития на свободном рынке после такого увеличения потребления и цены "халявной" термоядерной энергии оставляю на вашу фантазию.
Вход
Регистрация
FAQ
Chat
