Странные взгляды на энергетику современных европейцев общеизвестны. О том, что это путь в никуда, не говорил только ленивый. Вкратце напомню.
Согласно европейской мифологии, основная проблема современности - "антропогенное изменение климата", под которым подразумевается спровоцированное человеческой деятельностью потепление. Факт потепления в последние столетия имеет место быть. Высокое содержание углекислого газа в атмосфере - тоже. Пропаганда выдаёт первое за последствия второго.
Но это ниоткуда не следует. Для мира свойственна климатическая цикличность - примерно 1200-летняя. После пессимума Поздней Античности, погубившего, в числе прочих обстоятельств, Римскую Империю, наступило потепление, достигшее максимума в Высокое Средневековье. Потом произошёл разворот к похолоданию - и это спровоцировало серию природных катастроф в Западной Европе в XIV веке*.
Пик "Малого Ледникового периода" пришёлся на начало XVII века. Потом же началось постепенное потепление**. Оно шло как в индустриальном XIX столетии, так и в доиндустриальном XVIII-м. Углекислого газа сейчас много, да. Но ниоткуда не следует, что он как-то существенно влияет на потепление - во всяком случае, пока это никак не проявилось.
Но в Европе жаждут бороться именно с ним - с "углеродным следом". При производстве любого товара, вообще при любой человеческой деятельности, расходуется энергия. Она, в свою очередь, где-то вырабатывается. А при этом выделяется "парниковый" углекислый газ.
Энергетика традиционно была основана на сжигании углеводородного топлива. То есть - угля, нефти, газа. Есть и другие варианты - атомная энергетика, "возобновляемые источники энергии" (ВИЭ). Из последних значимую роль играют только ГЭС.
Чем хороши углеводородные энергоносители?
У углеводородных энергоносителей есть три (ну, два с половиной) ключевых преимущества, которые радикально затрудняют отказ от них.
Во-первых, тепловая генерация очень гибкая: усилить или ослабить выработку энергии на ТЭЦ можно запросто и в любом режиме. Такой манёвр с атомной генерацией довольно чреват (возможен в более узких пределах, скажем так). Возобновляемые источники же и вовсе такой возможности лишены (ну разве что ГЭС, в принципе, может работать вхолостую - и то не так всё просто).
Во-вторых, далеко не вся энергетика - это электростанции. Очень значительную долю совокупно вырабатываемой цивилизацией энергии потребляет транспорт. Двигателям внутреннего сгорания (да хоть и внешнего - паровым, в частности) нужно топливо. Перевести транспорт на электричество, которое вырабатывается на электростанциях, можно, но сложно: аккумуляторы менее практичны, да с ними и с самими потом много мороки с точки зрения экологической нагрузки. Кроме того, потребуется намного больше электричества, чем вырабатывается сейчас - намного...
В-третьих - КПД. Любая электростанция, где происходит перевод тепла в электричество, обладает коэффициентом полезного действия, весьма далёким от 100% (обычно - 30-40%). И тут ничего не поделаешь: принципиальные ограничения. Помимо собственно тепловых станций, к числу тех, которых это касается, относятся атомные и гелиостатические (солнечно-тепловые). То есть они генерируют не только собственно электричество, но и избыточное тепло, которое нужно ещё как-то утилизировать.
Но у классических ТЭЦ эта проблема разрешается тем, что они производят не только электрическую энергию, но и тепловую - в форме горячей воды, которая используется для горячего водоснабжения населения и отопления в зимнее время. Собственно, именно поэтому и реализуется эта, казалось бы, странная идея - перекачивать на многие километры горячую воду в холодных земле/воздухе/стенах: потери же большие! Но так как тепло - это, в общем, бросовый ресурс, который не просто никому не нужен, а ещё и создавал бы проблемы, если бы его не использовали, то тут выходит вполне выгодное применение оставшихся 60-70% генерируемой энергии (даже если значительная часть её теряется).
Конечно, это возможно только там, где существует центральное отопление (в частности, на постсоветском пространстве) - потому мы и говорим не про три преимущества, а про два с половиной. Но возможность сделать нечто в этом духе есть везде.
/////////////////////////////////////////////////////////////////
Мой второй канал - с научно-популярной тематикой:
/////////////////////////////////////////////////////////////////
Использование избыточного тепла возможно там, где генерация происходит путём сжигания углеводородов. А вот с АЭС сложнее: требования к выбору площадки для них довольно строгие, и потому "АТЭЦ" - атомную теплоэнергоцентраль - зачастую делать бессмысленно: уж очень далеко качать горячую воду. С солнечно-тепловыми станциями, которые сами по себе занимают большую площадь, то же самое - плюс они ещё и ночью не работают.
Перспективы европейских проектов в энергетике
Если задача - заменить чем-то тепловую генерацию, то нужно как-то скомпенсировать упомянутые преимущества углеводородной генерации.
ВИЭ - путь в тупик. Из них действительно эффективны только ГЭС, но к ним тоже были экологические претензии. Конечно, если у нас на первом месте проблема "углеродного следа", то всем остальным можно пренебречь, но ГЭС в Западной Европе объективно просто особо и негде уже строить.
Приливные ГЭС потенциально очень мощны, но тоже могут быть построены лишь в очень немногих местах, и тоже работают лишь временами, "манёвр" электрогенерирующими мощностями не произведёшь. В любом случае, ГЭС под "ВИЭ" почему-то обычно не подразумеваются, имеются в виду, как правило, ветряная и солнечная энергетика.
"Ветер-солнце" сами по себе дают, если учесть все факторы, экологически не особенно безопасны, и дают не такой уж слабый углеродный след. Самое же главное - обеспечивать манёвр ими сложно. Либо нужны параллельно ГАЭС - гидроаккумуляторные станции (днём/в ветреную погоду вода качается из нижнего резервуара в верхний, ночью/в безветрие - стекает в нижний резервуар, вращая турбину), либо - этот вариант нравится европейцам больше - с помощью вырабатываемого электричества нужно проводить электролиз воды с выработкой водорода. Плюс второго варианта в том, что водород можно использовать не только для осуществления "манёвра", но и на транспорте.
Если использовать не фотоэлементы, а зеркальную схему солнечной генерации, то тут уже экологическая нагрузка меньше: стекло с тонким слоем алюминиевой краски энергии при производстве требует, но всё же не так много... Но тут всплывает проблема избыточного тепла. Вернее - низкого КПД.
Как бы то ни было, европейцы сейчас фактически требуют закрывать все неправильные энергогенерирующие мощности слишком быстро. Какое-то время в таком режиме жить можно, но потом происходит случайный пик энергопотребления, ресурса на "манёвр" не остаётся - и в итоге получается "техасская зима"...
Примерно так выглядят европейские наметки на будущее: "ветер-солнце" - и водород.
Энергетика будущего: российский подход
Ну, а что у нас?
А у нас всё хорошо... если с европейцами сравнивать. Но могло бы быть и лучше.
В России наибольшие надежды связываются с развитием атомной энергетики. В частности, в России удалось создать коммерчески выгодные ядерные реакторы 4 поколения.
Во всех других ядерных реакторах используется уран-235 - изотоп, составляющий 0.7% - одну стопятидесятую часть природного урана. Практически всё остальное - это тяжёлый уран-238. Обычное ядерное топливо - это уран, обогащённый по 235-му изотопу. Но, соответственно, в качестве побочного продукта появляется уран обеднённый (практически чистый 238-й изотоп). Он неприменим в реакторах обычного типа, но при облучении быстрыми нейтронами тоже распадается, выделяя энергию, а также может трансформироваться в плутоний-239, который по ядерно-энергетическим свойствам эквивалентен урану-235.
Именно на этом основана и технология "быстрых" реакторов. Первый из них (из числа именно промышленных, не чисто экспериментальных) был построен в Советском Союзе, в г. Шевченко/Актау в 1973 году - реактор БН-350 ("быстрый натриевый, 350 МВт"). Второй - на Белоярской АЭС: БН-600. Сейчас существует уже реактор БН-800 на Белоярской АЭС, проектируется БН-1200...
Однако серия БН не считается оптимальной (хотя она вполне работоспособна). По проекту "Прорыв"строится реактор типа БРЕСТ ("быстрый реактор с естественной безопасностью"): там в качестве теплоносителя используется не легко горящий натрий, а свинец, то есть в случае аварии активная зона реактора оказывается вплавленной в огромную глыбу свинца...
Технология реакторов на быстрых нейтронах примерно 150 раз увеличивает количество доступного атомного топлива - и во столько же раз сокращает количество ядерных отходов (а если использовать торий, то увеличится ещё в 3-4 раза).
Более того, в России идут исследования по гибридным реакторам.
Термоядерные реакторы, использующие энергию синтеза ядер лёгких элементов - дейтерия, трития, лития, лёгкого гелия - пытаются создать уже десятилетия. Пока что речь может идти только о самой простой термоядерной реакции - дейтерий-тритиевой, требующей наименее жёстких условий.
Проблема в том, что с энергетической точки зрения она бесполезна - основную часть энергии уносят нейтроны, а их сложно использовать: стенки реакторной установки будут разрушаться очень быстро. Причём они будут не просто разрушаться, а превращаться в опасные радиоактивные изотопы, требующие позднейшего захоронения и т.п.
Однако недостаток можно превратить в достоинство! Сверхмощные нейтронные поля термоядерных установок могут ещё более эффективно превращать уран-238 в плутоний-239, чем нейтронные поля ядерных реакторов на быстрых нейтронах. Тогда термоядерной реакции не обязательно будет даже выходить "в плюс": распад урана-238 и получаемых в реакторе изотопов урана и плутония дадут вполне достаточно энергии, чтобы устройство в целом оказалось энергетически рентабельным.
Это, конечно, технологии завтрашнего дня. Но строительство экспериментального гибридного реактора уже началось.
Разумеется, у атомной энергетики, помимо плюсов, есть и минусы. Дело не столько в рисках: по нынешним временам они как раз вполне контролируется (конечно, на реакторах новых образцов). И даже не в атомофобии европейских "экологов": она, похоже, меркнет на фоне их углеродофобии, а АЭС, что ни говори, при работе не выделяет углекислый газ (и даже радиации, как ни странно, выделяет меньше угольной ТЭЦ***).
Просто ядерный реактор даёт всего лишь электричество. Вернее, он даёт тепло, которое преобразуется в электричество. Примерно с тем же самым КПД, что и угольная или газовая ТЭЦ: не так чтобы очень большим.
Кроме того, АЭС никак не помогает кроме того решить проблему транспорта...
Что же делать?
Водородная энергетика - общее дело
Напрашивающаяся идея - опять-таки использование водорода. При помощи технологий термохимических циклов можно "перегонять" тепло на водород:
То есть реактор будет не только вырабатывать электричество, но определенная доля избыточного тепла будет переходить в химическую форму - в виде выработки водорода, способного быть топливом.
КПД преобразования тепла в водород может достигать 50%, то есть половина от того, что ещё осталось после превращения части тепла в механическую энергию, не будет потеряна. Это может позволить повысить общий КПД реактора до вполне приличных 65-70%.
Водород же можно использовать в качестве топлива на транспорте. Такой вариант действительно позволил бы решить все проблемы. И именно в эту сторону российская энергетика, в конечном счёте, и развивается.
Метки: #россия , #владимир путин , #европа , #антропогенное изменение климата , #антропогенное глобальное потепление , #атомная энергетика , #аэс , #термоядерная энергетика , #зелёная энергетика , #водородная энергетика
Минус в том, что пока вся водородная инфраструктура находится в зачаточном состоянии. Создание автомобилей на водородных топливных элементах, авиации и т.п., возможно, и маневрирующих электрогенерирующих мощностей, в принципе, вполне реально, но требует очень серьезных НИОКРов - и, соответственно, вложений. Одной стране трудно это всё потянуть - нам ещё гибридные реакторы строить.
Вот отсюда и возникает интерес России к охватившему Европу "зелёному безумию":
Во-первых, атомная энергетика является безуглеродной. Ей, конечно, тоже экологи возносили проклятия, но даже они не могут не признавать тот факт, что углекислый газ атомный реактор не генерирует, и не будет генерировать термоядерный.
Во-вторых, производство водорода в России может быть настолько масштабным, что его можно будет качать в Европу по существующим трубопроводам. Причём, что характерно, иным способом доставить водород на большое расстояние намного сложнее: газовозы, способные перевозить жидкий водород, должны будут иметь рабочую температуру на десятки градусов ниже, чем у нынешних газовых танкеров.
В настоящее время трудно себе представить, чтобы подобное стало возможным в ближайшее время (по крайней мере, в крупном масштабе). Зато по трубопроводам водород можно перекачивать на большие расстояния, подмешивая его в пределах 20-30% к природному газу.
Ну и наконец: если европейцы собираются разработать всю водородную периферию - а у них в рамках их системы верований просто нет другого варианта - то это то, что нам и нужно. Совместная разработка обойдётся дешевле, а по итогам взаимодействия Россия соберёт полный комплект энергетических технологий нового поколения: и быстрые и гибридные реакторы, и их водородную "периферию".
Плюс появляется возможность экономически и технологически прочно привязать к себе Европу - и сделать невозможным её использование против России.
Ну и девочка Грета будет довольна.
Кажется, всё понятно?
Россия, поддерживая зелёную мифологию, действует весьма рационально: целиком и полностью в своих интересах. Но при том, что характерно, в конечном счёте - и в интересах всего человечества...
Сноски:
* Начало XIV века в Западной Европе - Великий голод: ухудшение климата привело к падению урожаев. Распахать новые территории было уже невозможно: все леса были сведены под поля. Это привело к резкому вздорожанию топлива и распространению "культуры грязи", свойственной европейскому Позднему Средневековью (и иногда ошибочно проецируемой на все Средние века). Одним из следствий этого стала и "Чёрная смерть" - пандемия чумы 1348-1352 гг.
** Исходя из палеоклиматического опыта, средние температуры достигнут пика где-то в первой половине XXII века, продержатся 50-150 лет на этом уровне, а потом начнётся похолодание.
*** Угольная зола обладает крайне слабой радиоактивностью, но несколько более высокой, чем в среднем вещество на поверхности Земли. В связи с этим радиационный фон от работы угольных ТЭЦ постепенно повышается. В отличие от работы современных АЭС
См. также:
Навигатор по каналу "Ходячая Энциклопедия"
