Разберем вопрос, а где собственно брать электроэнергию и водород для нужд «зеленой» энергетики будущего. Итак, начнем с электричества и электрокаров.
Для тех, кто не умеет или не хочет читать, появится аудио версия на одноименном телеграмм канале. https://t.me/telega_RE_post
Общая выработка электроэнергии в мире в нормальный, относительно 2020 года, и типичный 2019 год составила 27 044 ТВт*ч.
То есть 27 044 000 000 000 кВт*ч. Или усреднено мощность всей энергосистемы мира равна 3 087 214 611 кВт. Сейчас в мире насчитывается около 1 300 млн. автомобилей, если треть из них перейдет на электротягу, то при зарядке током в 7кВт (взял как среднюю мощность для медленной зарядки переменным током) потребуется мощность примерно в 3 033 000 000 кВт. Внимательный читатель возразит, как так, они же не одновременно встанут на зарядку, а еще более внимательный, тот кто читал прошлую статью напомнит, о спаде потребления ночью, а ночь в разных странах в разное время. Во-первых, это усредненные данные по году, то есть пики и спады генерации сглажены, как сглажены и пики потребления. Например, Nissan Leaf может заряжаться током мощностью всего в 3,3кВт, а уже Tesla может принимать до 250кВт и делать это несколько раз за день. Во-вторых, колебания потребления в течении суток в разных странах разное, если ориентироваться на Россию, то это около 20%. Спасут ли они ситуацию ночью? Однозначно нет. Ну и наконец, кроме автомобилей еще огромное количество другой куда как более важной техники, работающей на топливе и необходимой нам для жизни. И её тоже нужно будет как-то заряжать.
Получается, что для перехода на электротягу необходимо вводить новые мощности. А что нам говорят экологи, - давайте закроем угольные, газовые и атомные станции. Взглянем на структуру в мировом производстве электроэнергии
- Сжигание угля 36,7 %
- Сжигание природного газа 23,5 %
- ГЭС - 16,0 %
- АЭС- 10,3 %
- Сжигание нефти - 2,8 %
- Прочие - 10,7 %
Итого: Из 3 087 214 611 киловатт нам желают оставить лишь
602 006 849 кВт. И что прикажете с ними делать? А когда не светит солнце и не дует ветер можно делить эту величину еще на два, ведь останутся работать только ГЭС.
Печальнее всего, что рано или поздно это само собой произойдет. Так может, если не электрокары, то водородомобили позволят нам осуществить тот самый энергопереход к чистой энергетике будущего? Уже долгие годы ведутся работы по созданию автомобилей, которые передвигаются за счет работы электродвигателей, получающих энергию из топливных ячеек, в которых водород, поступая из баллонов, соединяясь с кислородом - вырабатывает электричество. Сложное для прочтения предложение – согласен. Ну так и реальные водородомобили сложные и очень технологичные. Представьте, в них размещены баллоны с водородом, под огромным давлением в 700 бар, топливные ячейки, буферный аккумулятор и электродвигатель. Но главное в другом – как получить водород.
Хоть водород - это самый распространенный элемент во вселенной, на Земле в чистом виде его нет. Чаще всего, проще и дешевле водород получить из метана (обычного природного газа). Не буду усложнять текст формулами, просто знайте, метан конечен в недрах земли, это раз, а во-вторых, после получения водорода из газа, побочным продуктом является СО2, с выбросами, которого так отчаянно мы боремся. Предлагается закачивать его вместо метана в истощенные месторождения газа под землей. Или добывать с помощью пиролиза с образованием углерода и последующим его складированием. В любом случае все это возможно пока есть газ. И по сути эти способы затрачивают энергию, только чтоб получить из одного вида топлива другое более экологичное и более дорогое. Абсолютно бессмысленный процесс. Еще более бессмысленно пытаться производить водород из газа и транспортировать его туда где нет ни газа, ни водорода, но есть зеленая повестка. Делать это имеет смысл, ну разве что ради денег))). Транспортировать водород очень сложно, его молекулы настолько малы что проникают в кристаллическую решетку металлов вызывая водородное охрупчивание и как следствие выход из строя водородопровода. Водород в чистом виде не может сжигаться ни в ДВС, ни в турбинах электростанций. Я бы посоветовал не спешить с вкладыванием средств в производство и транспортировку водорода. Давайте продолжим отправлять метан, а уж они там сами решат, что с ним делать. Не стоит спешить, в мире еще нет рынка водорода, нет концепции его использования. А водородных автомобилей очень мало. Только Toyota и BMW все еще ведут работы по внедрению водородомобилей. Хотя есть и общественный транспорт на водородном топливе.
Ну вот мы и подошли к завершению материала. Подведем итоги:
- Человечество не влияет на климат
- Запасы ископаемого топливо (газ, нефть, уран) не бесконечны и когда-нибудь неизбежно закончатся
- Экологи подрывают энергетическую стабильность планеты
- Электромобилям необходимо огромное количество энергии, которую кроме как из ископаемого топлива, более взять неоткуда
- Водород – это так или иначе продукт переработки газа
Не самая радужная перспектива, на первый взгляд. Но есть возможность плавного перехода с углеводородов. Как я писал выше экологи против атомной энергетики. Однако, она, как и гидроэнергетика на пару с альтернативной энергетикой почти не производит выбросов СО2. Почему экологи против, наверно просто у хозяев экологов нет нормальных технологий в этой сфере. Выше я упоминал, что уран конечен, но знали ли Вы, что в ядерных реакторах применяется только определенный изотоп урана. И его среди прочих изотопов урана всего-навсего 0,7%, которые далее обогащают до 3%. Кроме того, за время распространения ядерного оружия в мире скопилось огромное количество плутония. Смекаете. Так вот долгие годы мировое сообщество пыталось создать термоядерный реактор, ученые из разных стран объединили усилия и десятки лет трудятся над запуском реакции синтеза, чтоб зажечь маленькое солнце на Земле. Но это требует огромной работы, на которую могут уйти десятки или даже сотни лет. Поняв это – фокус сместился на использование в ядерных реакторах тех 99,7% урана, что уже добыт и просто лежит на территории обогатительных предприятий и оружейного плутония, который находиться на складах после разоружения ядерных зарядов.
И после долгих лет научной и инженерной работы у некоторых стран получилось создать прототипы таких реакторов. В России действуют промышленные реакторы на быстрых нейтронах (БН-800 и БН-600), которые уже выдают энергию в сеть. Чтоб не углубляться в технические вопросы, попробую объяснить кратко. В реакторе вместо теплоносителя используют не воду, а натрий, поэтому так и называется БН – быстрый, натриевый. В качестве топлива используют смесь урана, оружейного плутония и отработавшего ядерного топлива. Так что, когда к нам в страну завозят отработанное ядерное топливо, помните, это не отходы. Это топливо. Все это позволяет повысить эффективность, включить в процесс замкнутого ядерного цикла отработавшее ядерное топлива и достигнуть 30% использования вместо только 3% у обогащенного урана.
Но и это только начало. В этом году началось строительство уникального Опытно-демонстрационного реактора БРЕСТ-300. Это так же реактор на быстрых нейтронах, но его теплоносителем является свинец. Само по себе это уже решает массу проблем, так как не требуется такое разнообразие и количество систем для предотвращения нештатных ситуаций, какое применяется на традиционных тепловых реакторах типа ВВЭР-1200. В случае чего ядерное топливо уже находиться в свинцовой ванне, которая его запечатает в естественный саркофаг. Поэтому-то название реактора и расшифровывается, как быстрый реактор естественной безопасности со свинцовым теплоносителем. Но кроме безопасности, главная его особенность — это использование неспособного к цепной реакции урана-238, именно он складируется в огромных количествах, о чем я писал выше. А в конце цикла работы реактора мы получаем сырье для привычных тепловых реакторов и компоненты для изготовления топлива для реакторов на быстрых нейтронах. Это и есть замкнутый топливный цикл, который позволит включить в работу не 0,7% добытого урана, а многократно больше, тем самым растянув его время использование на тысячи лет. А к тому времени и термоядерный синтез освоим. Но это не точно… Пожелаем удачи, терпения, сил и мудрости нашим ученым и инженерам. Есть огромное количество людей, которые в совершенстве освоили ораторское искусство и находятся у всех на виду и слуху. А есть те, кто тихо и незаметно ведут нас в будущее.
Послесловие.
Использование ядерной энергии и замкнутого ядерного цикла позволит преодолеть дефицит ископаемого топлива и электроэнергии. Электротранспорт возможно будет заряжать по расписанию в ночное время и использовать его в черте города, даже с существующими типами аккумуляторов, а для дальних поездок при развитии сети электрозарядных станций. Для дальних поездок грузового и общественного транспорта потребуется сеть газовых, а в последствии водородных заправок, генерацию которого следует наладить вдоль основных трасс, так как затруднена его транспортировка по трубопроводам. Генерация водорода возможна из воды путем электролиза, для этого необходимо огромное количество электроэнергии, благо график потребления такого предприятия стабилен и АЭС идеально подходят для этого, так как для них лучшим режимом является работа на максимальной мощности. С появлением более емких и безопасных с точки зрения производства и утилизации аккумуляторов, возможно будет отказаться от водорода.
P.S. Только один вопрос меня беспокоит - А из чего тогда пластик делать будем? Но это совсем другая история, которой я даже не буду касаться!))) В следующем материале я отвечу на самый частый вопрос любого обывателя, к владельцу электромобиля – А где его заряжать?
#авто #электромобиль #энергетика #АЭС