Я предлагаю начать обсуждать тему принципиальной возможности использования метана из гидратов в народном хозяйстве. Плюсы и минусы. И почему, мать его яти, прогрессивный запад все остальное тупое человечество до сих пор не ломанулся их добывать.
Надеюсь в формате совместного обсуждения мы найдем, если не истину, то, как минимум приблизимся в понимании решения этой проблемы.
Что бы не повторятся, я вам рекомендую прочесть статью AY: Дорогая, приглуши реактор — гидратам жарко (OIL6).
Строение гидратов.
Вокруг кристаллы замерзшей воды (синенькие), а внутри плененный метан (желтый). Не правда ли, создается ощущение «скованного» метана?
Справедливости ради надо отметить, что установлено, что полости каркаса обычно являются 12- («малые» полости), 14-, 16- и 20-гранниками (т.н. кристаллические модификации гидратов метана).
Но, дабы не плодить сущьности более необходимого, остановимся на одной.
Итак,метановый лед относится к так называемым "ящичным" соединениям. В них не возникает химических связей между молекулами метана и молекулами воды. Метан размещается в пустотах кристаллической решетки водяного льда.
Единичный конгломерат из воды и газа составляют 32 молекулы воды и 8 молекул метана. В одном кубическом метре этого вещества содержится значительно больше энергии, чем в кубометре природного газа (при нормальных условиях).
В ледовых пустотах одного кубометра метангидрата "запрятано" 164 кубометра газа.
Метангидрат образуется под давлением на глубине в порах донных осадков, куда сверху постоянно поступает органический материал и где царят низкие температуры и достаточно высокое давление. Сырьем для него служат отмершие растения и останки живых существ, поставляемых реками и самой океанской водой. Ил, содержащий углерод, быстро покрывается другими осадками, и доступ к нему аэробных бактерий, которые бы превратили биологический осадок в двуокись углерода, прекращается. Однако защищенный от этих микроорга низмов ил становится пищей для гнилостных бактерий. Результат их деятельности - метан.
Из вышеприведенного следует, что львиная часть метангидратов образуется в пришельфовой зоне и "подпирает" собой шельф. Запомним этот факт на будущее.
А вот карта расположения залежей метангидрата.
Теперь оценим количество энергии, требующееся для перевода воды из фазового состояния «лёд», в состояние «вода».
Удельная теплота плавления. Формула расчёта удельной теплоты плавления: L=Q/m,
где L — удельная теплота плавления,
Q— количество теплоты, полученное веществом при плавлении (или выделившееся при кристаллизации),
m— масса плавящегося (кристаллизующегося) вещества.
Удельная теплота плавления водяного льда составляет 330 кДж/кг. Для понимания всей грандиозности этой цифры приведу удельную теплоту плавления железа, которая равна….. всего лишь жалкие 270 кДж/кг. А вы говорите железо варить сложно, да энергоемко. Вот где реальная засада! Ну, это я отвлекся, продолжим.
Плотность льда при рассматриваемых условиях составляет около 916,7 кг/м³ при 0 °C, т.е. девять десятых от плотности воды в нормальных условиях.
Из всего «винигрета», приведенного выше мы видим, что для освобождения из «ледяных оков» 160-и кубометров метана нам потребуется потратить «жалкие» 330*900 = 297 000 кДж. (чуть меньше 84 кВтч).
Сама по себе эта цифра нам нафиг не нужна. Но вот в свете Высшей Удельной Теплоты Сгорания метана, которая составляет 39 820 кДж/м3, становится все значительно интереснее.
Итак, при сгорании 160-и кубов чистого метана мы получим 6 371 200 кДж тепла.
Таким образом можно говорить, что на самом месте добычи хватит с запасом добываемого метана для создания замкнутого цикла, с выдачей с одного кубометра переработанного метангидрата порядка 150 кубических метров газообразного метана.
Вроде как баланс в нашу строну, и пора бежать строить фабрики по добыче метана со дна морского. Ведь отношение затрат к добыче получается 1:20!!!
Но не все так просто, как кажется. А вот про это мы поговорим позже. И это, как говорится, только "жалкое начало".
Комментарии
локальный разогрев в виде того же магнетрона - тупо свч разогрев. - тоже вариант.
Плюсы - ломаться нечему, как при механической добыче. Так же шахта сама будет естественным сепаратором - просто собирай над слоем воды метан.
Минусы - надо постоянно перемещать магнетрон в шахте да еще и в воде, которой будет много (впрочем такие решения УЖЕ существуют и вполне за приемлемые деньги).
Аесли такой девайс соорудить в виде купола, который по сути погруженный газгольдер. Который перемещается над дном моря, а газ выводится с верху.
Вполне так себе вариант.
а у меня что - я и говорю - над районом добычи с неким условно не жестким краем (как у транспорта на воздушной подушке) стоит газгольдер, внутри, в газовом мешке - стоит магнетрон (система магнетронов) и фокусирующие системы, ниже вода, лед, поднятая потоками пульпа и ниже газгольдера - грунт.
магнетрон можно не перемещать - я же указал, волноводы и линзы. это уже ближе к оптике - можно и фокус дать на определенной глубине под грунтом и позволить магнетрону быть большого размера.
>>>Доставлять тепло на глубину = большие потери.
А вот тут можно подумать над вопросом, где у нас в государстве в перспективе появится "халявное тепло", которое можно направить на топление гидратов.
Я думаю это и так кристалльно ясно)))
А так же вспомнить про технологии, которые разрабатывались в союзе типа энергетических мостов.
И получается, если срастить постройку кучи атомных станций по условной береговой линии ледовитого океана, электричество с которых направляется через энергетические мосты в центральную часть страны, а тепло - на растопку метангидратов, то паззлы складываются невероятно удачно.
В том числе не нужен становится геморрой со строительством сотен блоков атомных станций.
Как то так.
Ну вот, всю интригу раскрыл...
Получается,что в любом случае надо рядомс местом добычи иметь котельную или миниТЭЦ,которые будут производить и тепло и углекислый газ.
АЭС вам не подходит?)))
Ну,если только плавучую.Или мобильную.А стационарные-это зависит от объемов гидратов.Подозреваю,что они разбросаны территориально.
Дело в том,что АЭС не производят углекислый газ,а это довольно перспективный способ добычи метана.
>>>углекислый газ,а это довольно перспективный способ добычи метана.
Теоретический предел этой технологии около 30% извлечения метана из пласта. Практический -10-15%. И это перспектива? Нет уж, увольте от таких перспектив.
Не знаю,откуда у вас данные,но я недавно читал научный отчет по результатам опытной скаважины на Аляске,где закачивали смесь двуокиси углерода и азота.Утверждают,что извлечь можно 85% метана.Методом декомпрессии 95%.
Впрочем это не главное.Важно сколько будет стоить куб газа при разных технологиях в разных месторождениях.
при чем тут вообще плавление льда?
затраты это
затраты на эксплуатацию гипотетического "экскаватора", ковыряющего дно и гипотетического "самосвала" который привезет наковыренное наверх
Затраты бывают разными. В том числе и капитальными.
Как вы наверное заметили, тут про кап затраты ПОКА речь не идет.
Внимательнее надо быть.
да затраты бывают разными
но по вашей методике
"эффективность" нефти - ее калорийнось минус калорийность спички которой ее поджигаете
Кап затраты и эксплуатационные две большие разницы, друг мой
Такой вот казус
Внимательнее надо быть
>>>но по вашей методике
"эффективность" нефти - ее калорийнось минус калорийность спички которой ее поджигаете
И где я это сказал? Не надо приписывать мне то, что я не говорил.
И, "друг мой", оставьте этот вальяжный и пренебрежительный тон. Рекомендую быть внимательнее и корректнее в высказываниях и интерпретациях.
Вы главное не волнуйтесь так уж прям, уважаемый
Больше претензий к невнимательности я так понимаю нет?
Вот и чудненько!
Ну и в свою очередь могу вам порекоммендовать иногда думать, когда что то пишете
да и вообще
Вы за мое душевное спокойствие не переживайте.
И для этого, чтоб значить лишнего не переживать, и, не дай бог, на этом фоне, с вами чего нехорошего не приключилось.
А то ведь вы так радеете, так радеете... Вот и порадейте со своими безинформативными постами в другом месте. Сроком на месяц.
Я это дело так представляю.
Ездит по дну здоровенная ковыряльно-дробильная машина. Создаёт из метаносодержащих осадков этакую муть. Потом эту муть в трубу и на поверхность. Для начала насосом. От перепада давления при подъеме пойдут пузырьки метана, муть в трубе они толкать будут, не остановишь. Энергией этого потока запитать агрегат на дне. На поверхности метангидраты сами разлагаются, значит оставшийся газ выйдет, его только собрать останется.
Вот так это работает на углекислом газе: -
http://sci-nature.ru/stratifikaciya-kraternyx-ozyor-nakoplenie-uglekisloty-v-tolshhax-vody/
Если это тянет на изобретение, то дарю. )))
зачем тянуть на верх, дробить? можно локально разогревать!
Энергия. На дробление льда её нужно гораздо меньше, чем на фазовый переход лед-вода. А сброс давления при подъеме обеспечит выход метана автоматически. Энергией дробилку будет обеспечивать турбина установленая в трубу с потоком идущим на поверхность. Так же если наковыряется газовый пузырь, то купол над местом работы направит вышедший метан опять же в трубу и технологический цикл не изменится.
На дробление льда её нужно гораздо меньше, чем на фазовый переход лед-вода. - Не факт. Если использовать принцип микроволновки, которая разгореват толщу льда - то там еще вопрос что будет выгоднее. Тем более что качать газоводный раствор с глубины проще чем поднимать глыбы.
Какие глыбы? Русским по белому написал же, муть, мелкие фракции.
Хоть микроволновка, хоть радиация, хоть кипятильник все эти способы требуют одинаковой энергии на фазовый переход одинаковой массы льда, если не учитывать КПД, который у микроволновки будет весьма далёк от лучшего.
не нужно разогревать до фазового перехода - достаточно просто понизить прочность льда - метан сам прорвется. вы об этом не думали? просто прогрев на необходимой глубине слоя льда, по пути всю толщу тоже будет прогревать, а при понижении прочности - газ сам рвет кристаллическую решетку.
Вы правы, но. Основная модель, к которой мы тут совместно пришли, описывает, что гидрат должен разложится за то время, пока он перемещается по трубе от дна до поверхности.
Ну, по крайней мере это желательно.
Именно поэтому желательно на входе в трубу получить пульпу, а не глыбы.
почему обязательно транспортировать то что далее не понадобится?
отводите газы.
какой кпд у магнетрона? до 80% - среди свч устройств они саые высококачественные по выходу мощности на затраты мощности.
пруф - http://naukainform.kpi.ua/CriMiCo/Crimico/1998/30_37.pdf
Магнетроны могут работать на различных частотах от 0,5 до 100 Ггц, с мощностями от нескольких Вт до десятков кВт в непрерывном режиме и от 10 Вт до 5 Мвт в импульсном режиме. КПД составляет до 80%.
http://studopedia.net/9_84943_magnetron.html
твои возражения?
я как радиофизик был удивлен фразой про кпд магнетрона... ваши обоснования про кпд?
В реальных приборах его величина достигает (50-60)%
В качестве прототипа авторами выбран типичный серийный магнетрон для микроволновых печей 2М-172, имеющий КПД
70% и удовлетворяющий всем остальным требованиям (пруф http://www.freepatent.ru/patents/2143767)
что даст такой кпд?
А подумать?
Не КПД магнетрона, в железной банке он может и неплох, а КПД всего процесса нагрева пласта породы с помощью электромагнитного излучения в соленой воде. Почему то мне кажется это будет две большие разницы.
Давайте прикинем.
КПД газовых турбин 30-40%, магнетрона 80%.
Уже имеем 0.3*0.8=0.24
Как подсчитать потери на воду я не знаю. Подскажите?
Да никак их считать не стоит. Соленая вода практически не пропускает микроволновое излучение, точнее через 20мм и далее, его уровень стремится к нулю.
прости, в принципе да, но локальный разогрев, и расширение образовавшегося газа-пара будет как лезвие.
а о механическом способе добычи можете поведать какие потери энергии будут в многократном преобразовании энергий, прежде дойдет до конкретной точки.
в данном газгольдере тоже будет аирлифт, но это будет паровая фаза с метаном.
а механический способ добычи - какой кпд? тут попутной породы будет на порядки меньше, породы просто меньше.
не всего пласта породы, а последовательно, как горячим, раскаленным сверлом в лед.
разогрев воды - паровая фаза на выходе волновода магнетрона, в результате и разогрев окружающей этот шнур излучения воды и породы в том числе и прямой теплопередачей от пара и само излучение в конечном итоге дойдет и до точки фокусировки.
>>>А сброс давления при подъеме обеспечит выход метана автоматически
Эрлифт с сифоном в одном флаконе, так сказать.
Да, принцип эрлифта применить - это вариант вполне себе разумный.
Очень здраво. Спасибо.
Не понял сути вопроса?!
Технологии добычи метангидрата с дна активно отрабатываются.
Ваш вопрос аналогичен- "почему мы не используем атомную энергию?" заданный в 1938.
Ну или "почему мы не используем коммерческие реакторы на быстрых нейтронах?"
Технологии нет, вот и не используем.
ПО этому и ЖМконкреции пока что не разрабатываем, а там "ядра чистый изумруд"(С) и тоже на поверхности, лопатой можно грести.
Технологии бывают разные.В данном случае требуются эффективные технологии.Можно и уран из воды добывать.
Японцы активно работают, году к 20му окончательно допилят технологию.
Другой вопрос, будет ли она коммерчески успешна
С год назад как раз в новостях по телику видел про япошек добывающих метангидрад со дна окияна. Там озвучили цифирь, что при данной технологии, газ будет стоить 1500 вечнозеленых за тысячу кубов. Это цена. Сейчас же цена добычи обычного газа значительно ниже 100 ( газ по 400-500 это тупо невдимая рука рынка).
Так что джапам до конкуренции хотябы со сланцевым газом пилить еще и пилить.
"Современные" прогрессивные западные технологии, использующие закачку СО2 в пласт дают возможность вытеснить порядка 15% метана (или около того).
Поэтому и 1500 резаной.
Уберите 1 нолик, и картина заиграет другими красками.
>>>Другой вопрос, будет ли она коммерчески успешна
Ад и Израиль!
Да это главный вопрос!!!
Это не главный вопрос, во всяком случае для джапов, сидящих без энергоресурсов. Им необходим независимый источник энергии, так что отладят технологию, начнут качать, не заморачиваясь себестоимостью на начальном этапе.
Ключевое слово в вашей мысли: на начальном этапе.
И то, при условии, что в бизнес-плане будет обоснование последующего снижения стоимости на конкурентный уровень.
Это как с ураном. Он есть, и его дофига (ну, почти). Но по 200 резаной. Но по такой цене он в настоящее время не нужен.
вроде Япония уже практически пробовала добывать
Это даже попыткой назвать язык не поворачивается. Так, жалкие потуги.
"И вот, в марте 2013 года ведомство объявило об успехе. Впервые в мире природный газ удалось добыть из слоя гидрата метана, находящегося в шельфе полуострова Ацуми (префектура Аити), на расстоянии 330 метров от поверхности океанского дна, на глубине примерно 1000 метров. По сообщениям японских СМИ, из придонной зоны с помощью помп откачивали воду. За счет этого снизилось давление на земляной пласт и, как следствие, началось деление гидрата на воду и метан. Газ был поднят по трубам и поступил на плавучее судно «Земля» японского агентства по морским наукам и технологиям (JAMSTEC). Японские власти уже вложили в исследование запасов гидрата метана 58,8 млрд иен (около $ 600 млн). Но технология стабильной и, главное, дешевой добычи газа с океанского дна до сих пор не завершена. Утвердить ее и начать производство топлива в Японии теперь планируется к 2018 году".
Данный способ,конечно дороже обычной добычи,но наверно,не в сто раз как пишут тут.
Вранье в самом начале:
>>>И вот, в марте 2013 года ведомство объявило об успехе. Впервые в мире природный газ удалось добыть из слоя гидрата метана
Ага-ага. А совок этот газ добыва, и не жужжал)))
Или имеется ввиду, что впервые начали добывать "находящегося в шельфе полуострова Ацуми"? Тогда пардону просим.
Пишут, что вложили в разработку метода. А не в добычу. Это две разные вещи.
Про метан гидраты облизываются еще годов с семидесятых даже Капица в своем ОНО упоминал о них, в частности показывал как горит на воздухе метан гидрат.
У метангидратов есть достоинство их МНОГО они могут образовывать многометровые толщи, они связаны с разломами в земной коре, по факту весь метан выделяющися из разломов глубже определенной отметки перейдет в метангидрат с выходом 99%, сколько того метан гидрата на самом деле не знает никто, но достоверно известно, что много. По фактуре метангидрат напоминает фирн это такой полуснег полулед, очень часто на дне метан гидрат перемешан с осадочными породами, что затрудняет его добычу.
http://oko-planet.su/politik/newsday/192105-yaponiya-nachala-masshtabnuyu-razvedku-mestorozhdeniy-metangidratov.html
Добвывать метан гидрат экскаваторами было бы очень просто, если бы не глубина его залегания, есть основания считать что чем глубже воды тем изобильнее метангидраты, при прочих равных условиях, так что добыча на 2000-3000 м (200-300 атм) самое то, однако материаловедения по таким условиям эксплуатации пока не развито, кроме того люди в любом случае там существовать не смогут и никакие скафандры не помогут, только батискафы, следовательно все работы могут проводиться только роботами, встает проблема коммуникации и поставок энергии и определения поломок, это очень серьезные инженерные вызовы наработок таких нет и близко.
Плавить метан гидрат на дне как минимум глупо, при таких давлениях метан очень хорошо растворим в воде и утечет из плавильни в другое место и там осядет (как он это прекрасно делает из вулканическимх трещин, где температура может быть за 200 градусов цельсия), так что это как решетом воду черпать. Эрлифт с воздухом невозможен по причине очень высокого давления, 200-300 атмосфер создать конечно не очень трудно но обеспечить необходимый поток воздуха при таком давлении это фантастика, кроме того, не забываем, что килород при таком давлении становится ну ОЧЕНЬ активным, да что там даже азот может начать взаимодействие с метаном (могут пойти весма интересные реакции с выделнием водорода).
Интереснее всего было бы поднимать метан гидрат на верх трансапортером, как обычный лед, но он весьма активно разлагается при атмосферном давлении, так что вижу только один способ, на глубине метров 30 делется огромный газгольдер с решетчатым дном, заякоренный на глубину 2000 м (как это сделать не спрашивайте меня) у газгольдера решетчатое дно, к нему из глубины (2000 м) подходит транспортер от добывающих экскаваторов и сваливает куски метангидрата в газгольдер гдетот тает и отдает метан, а вся грязь через решетки вываливается на дно. ИМХО этот способ кажется мне наиболее приятным.
При обычной температуре? Что при этом образуется? Есть две интересные задачи: 1. Превращение метана во что-то более ценное. 2. Связывание атмосферного азота.
Не идет при нуле никаких реакций с метаном. Иначе было бы нам счастье давным давно.
При давлении в 1 атмосферу несомненно, при 200 я бы не поставил свой последний пенни.
Думаю, температура решает, а давление едва ускоряет ход реакции.
У реакций есть энергия активации, которая достигается температурой. Если температура недостаточна, то реакция практически не идёт, а давление увеличит эту мизерную скорость примерно в 200 раз.
Страницы