Гидроэнергетические сист. Использование воды для получения механической энергии достаточно старая практика
 Скачать 3.89 Mb.
|
|
Кризис человеческой цивилизации всё больше усугубляется... Сегодня человечество стоит перед угрозой постепенного заката цивилизации, который может произойти, если мы не сможем осуществить переход на новый энергетический уклад. Назревает довольно актуальный вопрос: а чем прежний энергоуклад нас не устраивает? И чем принципиально новым должен отличаться будущий энергетический уклад? Сегодняшний энергетический баланс человечества основан на углеводородных ископаемых энергоносителях, которые составляют 80% от всей энергии, используемой человеческой цивилизацией. Самый главный недостаток углеводородного топлива – это его истощающиеся запасы. То, что данный тип энергоносителя нещадно загрязняет атмосферу и вредит экосистеме Земли, мало кого из влиятельных людей волнует. И доказательство тому – новое Парижское соглашение о климате. Важно понимать, насколько ещё человечество может залезть в долг природе, продолжая использовать углеводородную энергетику. Сегодняшние оценки весьма пессимистичны – не более 50 лет. Конечно, нефть, газ и уголь не закончатся через полвека, но их добыча уже через 30-40 лет подойдёт к границе энергетической рентабельности, то есть мы будем затрачивать практически столько же энергии на добычу углеводородных энергоносителей, сколько будем получать от их использования. Соответственно, и о какой-либо финансовой выгоде тоже можно забыть. 1 из Почему сегодня идёт ожесточенная делёжка Арктики? Всё просто: там находятся последние залежи свободных углеводородов, которые можно рентабельно добывать при нынешнем технологическом развитии нашей цивилизации. Освоив за 30 лет углеводородные источники в Арктике, у человечества останется последний углеводородный архипелаг – Антарктида. И на этом всё… Чем можно заменить углеводородную энергетику? Только атомной или термоядерной энергетикой. Но тут тоже проблемы, и их не меньше. Разведанных запасов урана при нынешнем темпе потребления в мире осталось на 50 лет. Если темп потребления урана вследствие распространения АЭС с сегодняшних 443 энергоблоков удвоится до 886 , то запасы уменьшатся вдвое, что логично. На момент написания статьи в мире сооружается 50 атомных энергоблоков, запуск которых уменьшит урановую ресурсную базу на 10%. Другими словами, мы исчерпаем доступные углеводородные ресурсы одновременно с доступными урановыми залежами. Фактически, человечество одновременно лишится и углеводородной, и атомной энергетики. Святой Грааль всей энергетики – термоядерный синтез - столкнулся с такой проблемой, что ни одной стране в мире не решить её в одиночку. Учёные хоть и настроены позитивно на реализацию международного экспериментального термоядерного реактора «ITER», но в то же время сами признают, что нет никаких гарантий успеха проекта. Даже если учёные смогут получить самоподдерживающуюся термоядерную реакцию, вполне возможно, что для энергетической рентабельности термоядерной энергетики установка должна быть циклопических размеров. Тогда, даже освоив термоядерный синтез, мы просто не сможем вовремя возводить необходимые мощности для замещения убывающей углеводородной энергетики. 112 Источники альтернативной энергетики, такие как солнечная и ветряная энергия, к сожалению, спасти человечество тоже не могут. Современные солнечные батареи на основе кремния имеют малый КПД, а фотоэлектрические панели нового поколения («GIGS» и «CdTe-based») невозможно производить в промышленных масштабах, так как в земной коре нет необходимого количества Индия и Теллура для их масштабного производства. Заменить "маломощные" кремниевые панели ими невозножно. Общая эффективность «GIGS» и «CdTe-based» панелей в 1,5-2,5 раза превосходит кремниевые аналоги. Зонд миссии «Юнона» как раз использует солнечные панели нового поколения. Только стоимость солнечной панели составляет несколько миллионов долларов за 1м2. «Юнона» — автоматическая межпланетная станция НАСА, запущенная 5 августа 2011 года для исследования Юпитера. Есть вероятность, причём уже действительно просчитываемая, что подобные космические аппараты - это всё, что останется от былого величия нашей цивилизации. Например, авторитетный исследователь и известная в научных кругах леди Гейл Тверберг обосновала деградацию нашего общества по энергопотреблению на душу населения до уровня 1900 года уже через 30 лет. Ветроэлектрические установки (ВЭС) практически достигли предала своего КПД, и больше не могут быть существенно улучшены. Остаётся наращивать их размеры для увеличения мощности. Каждый мегаватт энергии, генерируемый с помощью ВЭС, требует всё большего количества ресурсов для возведения новых мощностей, так как вся ресурсная база ВЭС построена на использовании как раз-таки углеводородных источников энергии и нефтяного сырья для производства композитных материалов. Широкомасштабное развитие офшорных ВЭУ на оптовом рынке, рознице и изолированных энергосистемах. Если ВЭС производить из той энергии, которую способны вырабатывать они сами, то каждую новую ВЭС, скажем, мощностью в 5 МВт, можно будет строить не раньше, чем через полтора года. Именно столько времени требуется ВЭС установочной мощностью в 5 МВт, чтобы выработать достаточно энергии для производства и строительства ещё одной 5-мегаваттной ВЭС. Для солнечной электростанции (СЭС), расположенной в пустыне Сахара требуется 4 года, чтобы выработать достаточно электроэнергии для строительства ещё одной подобной СЭС. В то же время, газовая ТЭС уже через 2 недели выработает необходимое для постройки ещё одной аналогичной ТЭС количество энергии; для угольной ТЭС потребуется 1 месяц работы; для АЭС - 2 месяца; для ГЭС - 2 года. Энергетическая окупаемость, конечно, важная составляющая, но она не спасёт ситуацию, ведь ресурсов для ТЭС, АЭС, ВИЭ будет всё меньше, а произведённая ими электроэнергия будет всё дороже. В этом и заключается ахиллесова пята энергетического перехода. На какую бы эффективную технологию получения энергии мы ни перешли, если эта энергия будет дорожать с каждой последующей установленной мощностью, мы со 100%-ной вероятностью придём к энергетическому коллапсу. Нужно искать технологию производства энергии, которая будет увеличивать количество выработанной энергии на душу населения и при этом уменьшать её общую стоимость. Такой технологией, безусловно, являются термоядерные электростанции. Однако, как я упоминал выше, с ними тоже существуют серьёзные проблемы. Настолько серьёзные, что, даже успешно решив все задачи, которые ставятся перед проектом «ITER», первые коммерческие термоядерные электростанций мы получим лишь в 2050- 2060 годах, то есть к уже закату углеводородной эпохи и к моменту исчерпания всех разведанных залежей урана. 113 При этом нельзя исключать и того, что с проектом «ITER» может что-то пойти не так, как задумано, ведь с обузданием термоядерного синтеза постоянно всё идёт не по плану. В 1970-тых годах даже самые пессимистично настроенные скептики прогнозировали появление первых термоядерных электростанций в начале 21 века… Остаётся последняя надежда человечества – замкнуть топливный ядерный цикл (ЗЯТЦ) и пусть в ход "отвальный" изотоп урана-238, который непригоден сегодня для эффективной выработки энергии. Изотопа урана -238 в 140 раз больше изотопа урана-235, который используется в качестве топлива в АЭС. Самый амбициозный энергетический проект России - строительство опытно- демонстрационного комплекса с реакторной установкой "БРЕСТ-ОД-300". Комплекс будет работать по принципу ЗЯТЦ. Завершить строительство планируют в 2028 году. Если человечество сможет к началу 2050 года получить первые атомные ректоры, работающие по принципу ЗЯТЦ, то ресурсная база урана будет увеличена в 140 раз, что снизит стоимость электроэнергии и обеспечит человечество, как минимум, до 2132 года запасами делящихся элементов. Почему именно до 2132 года, а не до 2300? Потому, что энергопотребление цивилизации должно расти с каждым годом. Следовательно, доступная ресурсная база будет уменьшаться с каждым годом всё быстрее. Но говоря за всё человечество, мы должны отметить, сегодня проблемой ЗЯТЦ занимается только Россия, международных проектов в этом направлении НЕТ. Если всё пойдёт по плану, то к 2035 году в России должно начаться осуществление замыкания ядерного топливного цикла, а к 2080 году вся атомная отрасль России должна быть "замкнута". Ответ на всем известный "Парадокс Ферми", возможно, уже находится у нас перед носом. Цивилизация может просто исчерпать доступные источники энергии, ресурсов и вовремя не перейти на новый энергетический уклад. Парадокс Ферми — отсутствие видимых следов деятельности инопланетных цивилизаций, которые должны были бы расселиться по всей Вселенной за миллиарды лет её развития. При таком раскладе исход всегда будет одинаков – коллапс цивилизации. Это уже происходило с цивилизациями прошлого, такими как Ацтеки, Ольмеки, Инки, Персы, Майя и т.д. Но потом человечество всё же умудрялось вновь восстановиться в развитии. Да вот только если такое произойдёт с нашей цивилизацией сегодня, то шансы на восстановление будут практически нулевыми. Как же тогда смогут восстановиться наши потомки, если мы исчерпаем все доступные углеводородные и урановые ресурсы? Может быть, в пределах нашей галактики много разумных существ, вот только они либо не достигли нужного энергопотребления и, соответственно, технологического 114 развития, либо уже коллапсировали до уровня примитивных (пусть даже и разумных) цивилизаций и больше не в состоянии увеличивать своё энергопотребление вследствие исчерпания всех доступных энергических ресурсов планеты. Закат цивилизации... Забвение... Космос сегодня для нас пуст - мы никого там не нашли, даже аномальных артефактов, даже малейших отклонений от общего фона вселенной и никаких признаков иных разумных цивилизаций… |