Капица о бесперспективности альтернативной энергетики

Аватар пользователя bom100

8 октября 1975 г. на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, академик Петр Леонидович Капица, удостоенный тремя годами позже Нобелевской премии по физике, сделал концептуальный доклад, в котором, исходя из базовых физических принципов, по существу, похоронил все виды «альтернативной энергии», за исключением управляемого термоядерного синтеза.
Соображения академика Капицы, они сводятся к следующему: какой бы источник энергии ни рассматривать, его можно охарактеризовать двумя параметрами: плотностью энергии — то есть ее количеством в единице объема, — и скоростью ее передачи (распространения). Произведение этих величин есть максимальная мощность, которую можно получить с единицы поверхности, используя энергию данного вида.



Вот, скажем, солнечная энергия. Ее плотность ничтожна. Зато она распространяется с огромной скоростью — скоростью света. В результате поток солнечной энергии, приходящий на Землю и дающий жизнь всему, оказывается совсем не мал — больше киловатта на квадратный метр. Увы, этот поток достаточен для жизни на планете, но как основной источник энергии для человечества крайне неэффективен. Как отмечал П. Капица, на уровне моря, с учетом потерь в атмосфере, реально человек может использовать поток в 100—200 ватт на квадратный метр. Даже сегодня КПД устройств, преобразующих солнечную энергию в электричество, составляет 15%. Чтобы покрыть только бытовые потребности одного современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью не менее 40—50 квадратных метров. А для того, чтобы заменить солнечной энергией источники ископаемого топлива, нужно построить вдоль всей сухопутной части экватора сплошную полосу солнечных батарей шириной 50—60 километров. Совершенно очевидно, что подобный проект в обозримом будущем не может быть реализован ни по техническим, ни по финансовым, ни по политическим причинам.

Сейчас также идет обсуждение вопроса использования геотермальной энергии. Как известно, в некоторых местах мира на земной поверхности, где имеется вулканическая деятельность, это успешно осуществляется, правда, в небольших масштабах. Преимущество этого метода для энергетики больших мощностей, несомненно, очень велико, энергетические запасы здесь неистощимы, и, в отличие от солнечной энергии, которая имеет колебания не только суточные, но и в зависимости от времен года и от погоды, геотермальная энергия может генерироваться непрерывно. Еще в начале этого века гениальным изобретателем современной паровой турбины Ч. Парсонсом разрабатывался конкретный проект использования этой энергии. Конечно, он не мог предвидеть тех масштабов, которых достигнет энергетика теперь, и его проект имеет только исторический интерес.

Современный подход к этой проблеме основывается на том, что в любом месте земной коры на глубине в 10-15 км достигается температура в несколько сот градусов, достаточная для получения пара и генерирования энергии с хорошим КПД. При осуществлении этого проекта на практике мы опять наталкиваемся на ограничения, связанные с плотностью потока энергии. Как известно, теплопроводность горных пород очень мала. Поэтому при существующих внутри Земли градиентах температур для подвода необходимого тепла нужны очень большие площади, что весьма трудно выполнимо на глубине в 10-15 км. Вот почему возможность нагрева необходимого количества воды сомнительна.

Кроме солнечной и геотермальной энергий, не истощающих запасы, есть еще гидроэнергия, получаемая при запруживании рек и при использовании морских приливов. Накопленную таким образом гравитационную энергию воды можно весьма эффективно превращать в механическую. Сейчас в энергетическом балансе использование гидроэнергии составляет не более 5%, и, к сожалению, дальнейшего увеличения не приходится ждать. Это связано с тем, что запруживание рек оказывается рентабельным только в горных местах, когда на единицу площади водохранилища имеется большая потенциальная энергия. Запруживание рек с подъемом воды на небольшую высоту обычно экономически не оправдывает себя, в особенности когда это связано с затоплением плодородной земли, так как приносимый ею урожай оказывается значительно более ценным, чем получаемая энергия. Опять тот же недостаток плотности потока энергии.

Использование ветра, также из-за недостаточной плотности энергетического потока, оказывается экономически неоправданным. Конечно, использование солнечной энергии, малых водяных потоков, ветряков часто может быть полезным для бытовых нужд в небольших масштабах.

Противоположный пример — топливные элементы, где происходит прямое превращение химической энергии окисления водорода в электроэнергию. Здесь плотность энергии велика, высока и эффективность такого преобразования, достигающая 70 и более процентов. Зато крайне мала скорость ее передачи, ограниченная очень низкой скоростью диффузии ионов в электролитах. В результате плотность потока энергии оказывается примерно такой же, как и для солнечной энергии. Петр Капица писал: «На практике плотность потока энергии очень мала, и с квадратного метра электрода можно снимать только 200 Вт. Для 100 мегаватт мощности рабочая площадь электродов достигает квадратного километра, и нет надежды, что капитальные затраты на построение такой электростанции оправдаются генерируемой ею энергией». Значит, топливные элементы можно использовать только там, где не нужны большие мощности. Но для макроэнергетики они бесполезны.

Из приведенного анализа следует, что нужно искать новые источники энергии для энергетики больших мощностей взамен истощающихся в природе запасов химической энергии. Очевидно, можно и следует более бережно относиться к использованию энергетических ресурсов. Конечно, желательно, например, не тратить их на военные нужды. Однако все это только отсрочит истощение топливных ресурсов, но не предотвратит кризиса. Как это уже становится общепризнанным, вся надежда на решение глобального энергетического кризиса - в использовании ядерной энергии. Физика дает полное основание считать, что эта надежда обоснованна.

afi_fmf-1919o.jpg
на фото: А.Ф. Иоффе, П.Л.Капица и А.Н.Крылов в 1919 году с крыльца у физико-механического факультета Политехнического университета наблюдают за надуванием пузырей ВИЭ в 21 веке.


Наибольшие надежды Петр Капица связывал с термоядерной энергетикой.

Как известно, ядерная физика дает два направления для решения энергетической проблемы. Первое уже хорошо разработано и основывается на получении цепной реакции в уране, происходящей при распаде его ядер с выделением нейтронов. Это тот же процесс, который происходит в атомной бомбе, но замедленный до стационарного состояния. Подсчеты показали, что при правильном использовании урана его запасы достаточны, чтобы не бояться их истощения в ближайшие тысячелетия. Электростанции на уране уже сейчас функционируют и дают рентабельную электроэнергию. Но также хорошо известно, что на пути их дальнейшего широкого развития и перевода всей энергетики страны на атомную энергию лежит необходимость преодоления трех основных трудностей:

1. Шлаки от распада урана являются сильно радиоактивными, и их надежное захоронение представляет большие технические трудности, которые еще не имеют общепризнанного решения. Самое лучшее было бы отправлять их на ракетах в космическое пространство, но пока что это считается недостаточно надежным.

2. Крупная атомная станция на миллионы киловатт представляет большую опасность для окружающей природы и в особенности для человека. В случае аварии или саботажа вырвавшаяся наружу радиоактивность может на площади многих квадратных километров погубить все живое, как атомная бомба в Хиросиме. Опасность сейчас расценивается настолько большой, что ни одна страховая компания не берет на себя риск таких масштабов.

3. Широкое использование атомной электроэнергии приведет также к широкому распространению плутония, являющегося необходимым участником ядерной реакции. Такое распространение плутония по всем странам земного шара сделает более трудным контроль над распространением атомного оружия. Это может привести к тому, что атомная бомба станет орудием шантажа, доступным даже для предприимчивой группы гангстеров.

По-видимому, под угрозой энергетического кризиса люди найдут пути преодоления этих трудностей. Например, две последние трудности можно было бы преодолеть, располагая атомные электростанции на небольших необитаемых островах в океане, далеко от густонаселенных мест. Эти станции находились бы под тщательным контролем, и в случае аварии ее последствия не представляли бы большой опасности для людей. Энергией, вырабатываемой электростанцией, можно было бы, например, разлагать воду и полученный водород в жидком виде транспортировать и использовать как топливо, которое при сгорании не загрязняет атмосферу.

Следует признать, однако, что лучшим выходом из создавшегося положения нужно считать получение энергии путем термоядерного синтеза ядер гелия из ядер дейтерия и трития. Известно, что этот процесс осуществляется в водородной бомбе, но для мирного использования он должен быть замедлен до стационарного состояния. Когда это будет сделано, то все указанные трудности, которые возникают при использовании урана, будут отсутствовать, потому что термоядерный процесс не дает в ощутимых количествах радиоактивных шлаков, не представляет большой опасности при аварии и не может быть использован для бомбы как взрывчатое вещество. И наконец, запас дейтерия в природе, в океанах, еще больше, чем запас урана.

Но трудности осуществления управляемой термоядерной реакции пока еще не преодолены. Я буду говорить о них в своем докладе, потому что, как теперь оказывается, эти трудности в основном также связаны с созданием в плазме энергетических потоков достаточной мощности. На этом я останавливаюсь несколько подробнее.

Хорошо известно, что для полезного получения термоядерной энергии ионы в плазме должны иметь очень высокую температуру - более 108 К. Главная трудность нагрева ионов связана с тем, что нагрев плазмы происходит в результате воздействия на нее электрического поля, и при этом практически вся энергия воспринимается электронами, которые благодаря их малой массе при соударениях плохо передают ее ионам. С ростом температуры эта передача становится еще менее эффективной. Расчеты передачи энергии в плазме от электронов к ионам при их ку-лоновском взаимодействии теоретически были надежно описаны еще в 30-х годах Л.Д. Ландау.

В плазме при 1 атм и температуре электронов Te = 109 К в объеме кубического метра передаваемая электронами ионам мощность будет около 400 Вт. Это небольшая величина, так как нетрудно подсчитать, что для того, чтобы нагреть кубометр плазмы до 6x108 К при подводе такой мощности, потребуется около 300 секунд.

Малость величины передаваемой ионам энергии в особенности проявляется при осуществлении наиболее широко разрабатываемых теперь термоядерных установок Токамак. В них ионы удерживаются в ограниченном объеме сильным магнитным полем и процесс нагрева производится электронами, которые вначале коротким импульсом тока нагреваются до очень высоких температур, потом путем кулоновских столкновений передают свою энергию ионам. В условиях, принимаемых в современных проектах Токамака, время, за которое электроны передадут свою энергию ионам, достигает 20-30 с. Оказывается, за это время большая часть энергии электронов уйдет в тормозное излучение. Поэтому сейчас изыскиваются более эффективные способы подвода энергии к ионам. Это может быть или высокочастотный нагрев, или инжекция быстрых нейтральных атомов дейтерия, или диссипация магнитоакустических волн. Все эти методы нагрева ионов, конечно, значительно усложняют конструкцию реакторов типа Токамак.

Эффективность энергетической передачи между электронами и ионами растет с плотностью. Поэтому предположим, что при нагреве лазерным импульсом твердого конденсированного трития или дейтерия начальная плотность будет очень велика (на несколько порядков выше, чем в Токамаке) и импульсами удается нагреть ионы в короткий промежуток времени. Но подсчеты показали, что, хотя время нагрева и сокращается до 10-8 с, все же оно недостаточно, так как за это время ничем не удерживаемый плазменный сгусток уже разлетится на значительное расстояние.

Как известно, теперь для лазерного "термояда" ищут методы коллективного взаимодействия электронов с ионами, например, создание ударных волн, которые адиабатическим сжатием подымут температуру ионов более быстро, чем при кулоновском взаимодействии.

Главное препятствие в данное время лежит в том, что еще недостаточно глубоко изучены физические процессы в плазме. Теория, которая здесь хорошо разработана, относится только к нетурбулентному состоянию плазмы. Наши опыты над свободно парящим плазменным шнуром, полученным в высокочастотном поле, показывают, что горячая плазма, в которой электроны имеют температуру в несколько миллионов градусов, находится в магнитном поле в турбулентном состоянии. Как известно, даже в обычной гидродинамике турбулентные процессы не имеют полного количественного описания и в основном все расчеты основаны на теории подобия. В плазме, несомненно, гидродинамические процессы значительно сложнее, поэтому придется идти тем же путем.

Пока нет оснований считать, что трудности нагрева ионов в плазме не удастся преодолеть, и мне думается, что термоядерная проблема получения больших мощностей будет со временем решена.

Основная задача, стоящая перед физикой, - это более глубоко экспериментально изучить гидродинамику горячей плазмы, как это нужно для осуществления термоядерной реакции при высоких давлениях и в сильных магнитных полях. Это большая, трудная и интересная задача современной физики. Она тесно связана с решением энергетической проблемы, которая становится для нашей эпохи проблемой физики № 1.

Очень дорогая фантастика...

А как же водородная энергетика и пресловутое биотопливо, которые сегодня пропагандируются наиболее активно? Почему Капица не обращал на них внимания вообще? Ведь биотопливо в виде дров человечество использует уже веками, а водородная энергетика сегодня кажется настолько перспективной, что едва ли не каждый день приходят сообщения о том, что крупнейшие автомобильные компании демонстрируют концепт-кары на водородном топливе! Неужели академик был настолько недальновиден? Увы... Никакой водородной и даже биоэнергетики в буквальном смысле слова не может существовать.

Что касается водородной энергетики, то, поскольку природные месторождения водорода на Земле отсутствуют, ее адепты пытаются изобрести вечный двигатель планетарного масштаба, не более и не менее того. Есть два способа получить водород в промышленных масштабах: либо путем электролиза разложить воду на водород и кислород, но это требует энергии, заведомо превосходящей ту, что потом выделится при сжигании водорода и превращении его опять в воду, либо... из природного газа с помощью катализаторов и опять-таки затрат энергии — которую нужно получить... опять-таки сжигая природные горючие ископаемые! Правда, в последнем случае это все-таки не «вечный двигатель»: некоторая дополнительная энергия при сжигании водорода, полученного таким путем, все же образуется. Но она будет гораздо меньше той, что была бы получена при непосредственном сжигании природного газа, минуя его конверсию в водород. Значит, «электролитический водород» — это вообще не топливо, это просто «аккумулятор» энергии, полученной из другого источника... которого как раз и нет. Использование же водорода, полученного из природного газа, возможно, и сократит несколько выбросы углекислого газа в атмосферу, так как эти выбросы будут связаны только с генерацией энергии, необходимой для получения водорода. Но зато в результате процесса общее потребление невозобновляемых горючих ископаемых только вырастет!

Ничуть не лучше обстоят дела и с «биоэнергетикой». В этом случае речь идет либо о реанимации старинной идеи использования растительных и животных жиров для питания двигателей внутреннего сгорания (первый «дизель» Дизеля работал на арахисовом масле), либо об использовании этилового спирта, полученного путем брожения натуральных — зерна, кукурузы, риса, тростника и т.д. — или подвергнутых гидролизу (то есть разложению клетчатки на сахара) — агропродуктов.

Что касается производства масел, то это крайне низкоэффективное, по «критериям Капицы», производство. Так, например, урожайность арахиса составляет в лучшем случае 50 ц/га. Даже при трех урожаях в год выход орехов едва ли превысит 2 кг в год с квадратного метра. Из этого количества орехов получится в лучшем случае 1 кг масла: выход энергии получается чуть больше 1 ватта с квадратного метра — то есть на два порядка меньше, чем солнечная энергия, доступная с того же квадратного метра. При этом мы не учли того, что получение таких урожаев требует интенсивного применения энергоемких удобрений, затрат энергии на обработку почвы и полив. То есть, чтобы покрыть сегодняшние потребности человечества, пришлось бы полностью засеять арахисом пару-тройку земных шаров. Проведя аналогичный расчет для «спиртовой» энергетики, нетрудно убедиться, что ее эффективность еще ниже, чем у «дизельного» агро-цикла.

...Но очень выгодная для экономики «мыльного пузыря»

Что же, американские ученые не знают этих цифр и перспектив? Разумеется, знают. Ричард Хейнберг в своей нашумевшей книге PowerDown: Options And Actions For A Post-Carbon World (наиболее точный по смыслу перевод — «Конец света: Возможности и действия в пост-углеродном мире») самым детальным образом повторяет анализ Капицы и показывает, что никакая биоэнергетика мир не спасет.

Так что происходит? А вот что: только очень наивный человек полагает, что экономика сегодня, как и 150 лет назад, работает по марксистскому принципу: «деньги — товар — деньги». Новая формула «деньги — деньги» короче и эффективнее. Хлопотное звено в виде производства реальных товаров, обладающих для людей реальной полезностью в привычном смысле этого слова, стремительно вытесняется из «большой экономики». Связь между ценой и полезностью в материальном смысле — полезность вещи как пищи, одежды, жилья, средства передвижения или услуги как средства удовлетворения какой-то реальной потребности, — уходит в небытие точно так же, как некогда ушла в небытие связь между номиналом монеты и массой заключенного в ней драгоценного металла. Точно так же «вещи» нового века очищаются от всякой полезности. Единственная потребительная способность этих «вещей», единственная их «полезность», которая сохраняет смысл в экономике нового времени, — это их способность быть проданными, а главным «производством», приносящим прибыль, становится надувание «пузырей». Всеобщая вера в возможность продать воздух в виде акций, опционов, фьючерсов и многочисленных других «финансовых инструментов» становится главной движущей силой экономики и основным источником капитала для ксендзов этой веры.

После того, как последовательно лопнули пузыри «доткомов» и недвижимости, а «нанотехнология», рисующая сказочные перспективы, по большей части так и продолжает их рисовать без заметной материализации, американские финансисты, похоже, всерьез обратили внимание на альтернативные источники энергии. Вкладывая деньги в «зеленые проекты» и оплачивая наукообразную рекламу, они вполне могут рассчитывать на то, что многочисленные буратины прекрасно удобрят своими золотыми финансовую ниву чудес.

Источник:

П.Л. Капица ЭНЕРГИЯ И ФИЗИКА Доклад на научной сессии, посвященной 250-летию Академии наук СССР, Москва, 8 октября 1975 г. См.: Вестник АН СССР. 1976. № 1. С. 34-43.

 

Авторство: 
Копия чужих материалов
Комментарий редакции раздела Энергорубль

Базовые сведения для профилактики заблуждений вокруг альтернативной энергетики.

Комментарии

Аватар пользователя v.p.
v.p.(8 лет 8 месяцев)

ровно то, о чём всегда пишется на АШ, физика первична, и никакие фокусы с дотациями, перезалогом, креативной бухгалтерией, хайпом, презентациями и твиттерами этого не изменят.

Аватар пользователя guliaka
guliaka(7 лет 1 месяц)

yes yes yes Бурные апплодисменты!!! Физика - рулит!!!

Аватар пользователя Remchik
Remchik(9 лет 2 месяца)

Деривативы же! Пучок деривативов заменяет средний дизельный генератор и конвертируется во что угодно - от мешка картофеля до подноса с бигмаками. Так спасемся!

Аватар пользователя AlexSrSPb
AlexSrSPb(4 года 6 месяцев)

Хлопотное звено в виде производства реальных товаров, обладающих для людей реальной полезностью в привычном смысле этого слова, стремительно вытесняется из «большой экономики». Связь между ценой и полезностью в материальном смысле — полезность вещи как пищи, одежды, жилья, средства передвижения или услуги как средства удовлетворения какой-то реальной потребности, — уходит в небытие точно так же, как некогда ушла в небытие связь между номиналом монеты и массой заключенного в ней драгоценного металла.

- это и есть квинтэссенция современной "баблономики" (бабл - пузырь и одновременно деньги, бабло) . Это тот самый "постмодерн" и "новый уклад", "конец истории" и прочая шелуха, которой накачивали мозги креативного лохтората столько времени, что бы иметь возможность пузырить по любому поводу. Илон Маск не даст соврать!

Аватар пользователя Илюха
Илюха(7 лет 1 месяц)

Ура. Свершилось. Статья "Энергия и физика" на АШ. Впервые наткнулся на статью то ли на Глобальной Авантюре, то ли ещё на Росбалте. 

Присоединяюсь к аплодирующим! 

Аватар пользователя SergZ
SergZ(6 лет 4 месяца)

С учётом статьи Деньги из воздуха, мыльные пузыри и толпа Буратин из страны Дураков.))), опубликованной на АШ в 2012-ом году, Ваш сарказм становится неуместен. 
 

Аватар пользователя zelya
zelya(6 лет 4 месяца)

это естественно баянЪ, но баянЪ полезный, надо его вместе с Муравьевскими апокрифами держать, в ФАК-ах. ща спрошу Алекс-Ножа - и короткую подпись альтернативщикам в виде ссылки на любую из перепечаток этого доклада 1975!-го, Карл!, года!

Аватар пользователя kivalk
kivalk(5 лет 8 месяцев)

Аэс наше все.

Кем надо быть, чтобы их закрывать - не представляю

Аватар пользователя Baurjan
Baurjan(6 лет 1 месяц)

Сыкуном

Аватар пользователя ku
ku(7 лет 1 месяц)

У АЭС плотность энергии того же порядка, что и плотность солнечной энергии.

Солнце светит 1 кВт на метр квадратный. Блок АЭС даёт примерно 3 Гвт тепла, площадь АЭС примерно три квадратных километра. А от Солнца на три квадратных километра те же самые три гиговатта и приходит.

ЗЫ. Правда с низким КИУМ у панелек хрен что сделаешь, Капица на плотность энергии тут зря напирал.

ЗЫЫ. У панелек КПД не очень, особенно во времена Капицы, но теоретически у них КПД выше 90% может быть. Температура света от солнца - 5700, температура холодильника - 300, максимальный теоретический КПД (5700-300)/5700 = 94%.

Аватар пользователя Irsi
Irsi(6 лет 10 месяцев)

Солнце светит 1 кВт на метр квадратный.

На экваторе, примерно полчаса в сутки в районе астрономического полдня. В остальных местах и временах - существенно меньше.

Блок АЭС даёт примерно 3 Гвт тепла, площадь АЭС примерно три квадратных километра.

АЭС обычно имеет не один энергоблок, а несколько.

Так и получается что в реале плотность энергии АЭС, даже при таком неверном расчете - примерно на порядок больше чем у СЭС. А тупо считать по площади - некорректно, при правильном расчете получается еще хуже... для СЭС.

Комментарий администрации:  
*** Отключен (невменяемое общение) ***
Аватар пользователя Алекс75
Алекс75(5 лет 11 месяцев)

Может, вы абсолютно правильно заметили, вот только это может произойти в безвоздушном пространстве (Капица об этом говорит) где нет приломления и рассеивания.

Аватар пользователя Cunst
Cunst(5 лет 1 месяц)

Первый раз встречаю понятие "температура света". Не затруднит его раскрыть?)

Аватар пользователя Аббе
Аббе(7 лет 9 месяцев)

Берёте Абсолютно Чёрное Тело. Нагреваете его и смотрите на плотности энергии в зависимости от длины волны. Максимум будет на длине волны 3000 микрон разделить на температуру излучателя в Кельвинах. Для лично вас, живого - примерно 10 микрон. Для Солнца - 0,5 мкм (ГРУБО).

Аватар пользователя Cunst
Cunst(5 лет 1 месяц)

Про зависимость длины волны, соответствующей максимуму плотности энергии в потоке света от излучателя я какбы в курсе. Температуру излучателя (ака АЧТ) так вполне можно прикинуть. Но температура света? Дело прошлое, не температура ли пропорциональна средней квадратичной скорости частиц? Применительно к свету, нав можно говорить о средней энергии фотона в потоке, но я и правда не припоминаю того, чтобы этот параметр вводили как "температуру света", ну или образовывали указанное понятие на его основе.

Дело в том, что ТС использовал понятие "температура света" в том же значении, что и "температура рабочего тела", и, повторяю, насколько мне известно, современная физика такого понятия не использует, хотя и есть теоретическая возможность. 

 

Аватар пользователя Аббе
Аббе(7 лет 9 месяцев)

Светодиоды дают некий "как бы широкий спектр". СОВСЕМ не сплошной. Его как то "усредняют" и потом ищут излучение  АЧТ хотя бы как то похожее на вот этот источник. Только называется это по другому.

Не "световая температура", а по другому".

"ЦВЕТОВАЯ температура".

Аватар пользователя Cunst
Cunst(5 лет 1 месяц)

Дык. Очень сомневаюсь, что расчетное значение этого параметра можно использовать как температуру рабочего тела в цикле Карно.

Аватар пользователя Аббе
Аббе(7 лет 9 месяцев)

А это и не температура. Это - просто показатель.

Аватар пользователя Электрик
Электрик(5 лет 4 месяца)

Cunst   Первый раз встречаю понятие "температура света". Не затруднит его раскрыть?)

Если Вы попробуете выкрутить голыми руками только что перегоревшую лампочку накаливания, возникнет ощущение. Его можно передать словами "температура света", и все поймут о чем речь. Можно выкрикнуть неприличное слово, и снова все поймут о чем речь.

Веселый птичк, помахивая хвостик, Высвистывает мой стихотворень. Зеленый травк ложится под ногами, И сам к бумаге тянется рука, И я шепчу дрожащие губами: "Велик могучим русский языка!"

Аватар пользователя mastersam11
mastersam11(4 года 3 месяца)

1 кВт / м для солнечной энергии - это, разумеется, круглосуточная, всепогодная и всесезонная величина на уровне земной поверхности, не зависящая от упомянутых факторов, не так ли?)

Ну, это так, к слову о подобности солн. энергии и энергии АЭС..

Аватар пользователя gloombal
gloombal(6 лет 10 месяцев)

солнечная постоянная - 1.367 кВт на метр квадратный в условиях вакуума. С учетом атмосферы и чередования дня и ночи, среднесуточное значение получается почти в 6 раз меньше даже на экваторе. Так что не более 300 Вт с квадратного метра можно собрать.

Далее, для сбора даже этих 300 Вт этот самый квадратный метр должен быть перпендикулярен солнечному свету, а солнце, зараза, на месте не стоит и движется по небосклону. Отсюда панельки приходится либо вращать - что дорого и требует дополнительных затрат энергии, либо ставить под фиксированным углом, что опять же уменьшает их эффективность. Между панелями приходится устраивать свободные проходы для избежания затенения и технического их обслуживания, что еще в несколько раз увеличивает потребную площадь.

И в реальности получаем уже совсем другую картину. Разберем на примере самой большой фотоэлектрической СЭС в США - Topaz Solar Farm. Имеем: занимаемая площадь 25 км2, установленная мощность 550 МВт, средний КИУМ - 23%. Итого с квадратного метра площади земной поверхности в среднем в реале снимается около 5 Вт энергии. С километра - 5 МВт.

Конечно, эта СЭС не идеальный пример - судя по спутниковым снимкам, из этих 25 км2 используется далеко не вся площадь, у них все как-то раскидано в стороны. Более удачный пример - Desert Sunlight Solar Farm, она стоит более аккуратненько, площадь 16 км2 на те же 550 МВт, КИУМ точный не знаю, но скорее всего примерно такой же, с километра квадратного стало быть примерно 7.9 МВт

Возможно, ближе к экватору можно довести этот показатель и до 10 МВт на км2 и даже чуть больше, но все равно, это на порядки меньше плотности энергии АЭС. Так что увы... Реальность ставит свои коррективы. Площади под СЭС нужны просто огромные.

Аватар пользователя Mordred
Mordred(5 лет 2 месяца)

У Desert Sunlight Solar Farm КИУМ в 2016 году составил 27,94%. А зачем еще нужны пустыни? 

Комментарий администрации:  
*** Не может инженер, или врач, или учитель, понимать экономические процессы (с) ***
Аватар пользователя gloombal
gloombal(6 лет 10 месяцев)

Это замечание верное, но энергию надо еще доставить до потребителей, а это тысячи и тысячи километров дополнительных ЛЭП, а значит опять деньги, деньги, деньги, на строительство и обслуживание.

Можно прикинуть некие расклады. Возьмем площадь той же Сахары (9 млн км2), при плотности энергии в 10 МВт с км2  можно теоретически снять до 90 ТВт энергии в сутки. Однако, около 25% пустыни - это дюны и пески, на которых построить что либо малореально, еще наверняка примерно столько же занимают всякие гористые образования, на которых также строительство будет экономически невыгодно. Стало быть, имеем около 45 потенциальных ТВт в сутки, или 1.9 ТВт ч. Много ли это в реальности? Ну вообще прилично. В год выйдет 16495 ТВт ч. Но потребности человечества это никак не обеспечит. Вся ядерная энергетика мира в 2014 году выработала 2410 ТВт ч энергии, так что даже эта мегаэлектростанция даст нам всего в 6.8 раз больше.

А вот во сколько она обойдется, даже без ЛЭП и подстанций, которыми надо будет опутать всю пустыню и перекинуть через море во многих местах... щас прикинем. Ээээм... на основе площади Desert Sunlight Solar Farm и цены в 2 миллиарда долларов, с учетом застройки половины площади Сахары (4.5 млн км2) получилось что то около 562 500 000 000 000 баксов. 560 триллионов. Многовато.

Хотя теоретически в отдаленном будущем возможно все. Эффективность панелей будет расти, цена падать... если застроить такими СЭС вообще все пустынные места мира, натыкать их на все крыши всех домов, обеспечить межконтинентальные линии на сверхпроводниках, эффективные средства хранения энергии, то таки да, человечество наверняка сможет обеспечить свои потребности одним солнцем. Но на это уйдут даже не сотни лет, тысячелетия.

Аватар пользователя Mordred
Mordred(5 лет 2 месяца)

Задача заместить всю энергетику солнечной является чисто умозрительной и в реальности не стоит. Речь идет об исчерпании ископаемых источников энергии и поиске решений по их замене. Помимо СЭС пока еще есть АЭС (если решится вопрос с исчерпаемостью топлива), ГЭС, ВЭС, ГеоТЭС и т.д.  

Промышленные потребители могут территориально тяготеть к мощностям с постоянной генерацией, СЭС работать только на промышленность зарядки батарей для электрического транспорта и эксплуатации многоэтажных жилых и офисных зданий, а крышные панели удовлетворять потребности домохозяйств. 

Комментарий администрации:  
*** Не может инженер, или врач, или учитель, понимать экономические процессы (с) ***
Аватар пользователя mumba
mumba(3 года 12 месяцев)

Для панелек еще учтите падение КПД в течение срока службы.

Скрытый комментарий Повелитель Ботов (без обсуждения)
Аватар пользователя Повелитель Ботов

Перспективный чат детектед! Сим повелеваю - внести запись в реестр самых обсуждаемых за последние 4 часа.

Комментарий администрации:  
*** Это легальный, годный бот ***
Аватар пользователя _Egor_
_Egor_(5 лет 11 месяцев)

Чтобы покрыть только бытовые потребности одного современного домохозяйства, нужен преобразователь площадью не менее 40—50 квадратных метров.

C ума сойти- неужели так много!!!???- это ведь почти 7 x 7 метров !!!!- это жи где такие площади сыскать то !!??? ( сарказм)

Аватар пользователя faraon
faraon(8 лет 2 месяца)

Врёшь!
На самом деле 6,324 х 6,324  —  7,071 х 7,071 квадратных метров.

Аватар пользователя demyan
demyan(4 года 11 месяцев)

Так же обратил на это внимание. Для частного домовладения - ничто. У меня только один скат крыши больше этих величин. Все упирается в дешевый, с хорошим КПД и характеристиками аккумулятор. Только это сдерживает "похороны" классической энергетики (для частного пользования!, слабо представляю себе мет. комбинат на солнечных батареях, или мегаполис). И если бы "физики" бросили все силы на поиск решения этой проблемы, а не на доказательство "нецелесообразности" альтернативной энергетики, толку было бы куда больше. 

Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

Непосредственно электричество вами вообще не может быть употреблено, это посредник. Откажитесь от него, и не надо будет хотеть от какаих-то нехороших физиков загрязняющий природу аккумулятор. Современного уровня развития технологий вам хватит, чтобы прожить на одном ветре и солнце. Наверное.

Аватар пользователя demyan
demyan(4 года 11 месяцев)

Хватит. Но только при наличии аккумулятора, без него ни как. То что есть сейчас в доступности по цене, времени использования, просто таки убийцы ВИЭ. Машинки Тесла не дадут соврать (не ВИЭ, но проблемы те же). Речь ни в коей мере не идет на уровне - даешь 100% ВИЭ. Глупость это. Всему свое время и место, в том числе и ВИЭ. В частном секторе вполне можно обойтись ВИЭ, факт. И да, аккумулятор должен обязательно природу загрязнять? Вряд ли. А вот то что за последние десятилетия ничего нового в этом направлении не сделано, это в том числе и "нехорошие физики". Не вижу причин не покидаться в них какашками. Может все дело в том что "прорывы" делаются там, где над этим работают? Ну или деньги платят?

Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

Зачем тратить энергию на преобразование? Не надо! Зачем унижаться перед учеными? Они последние десятилетия ничего в этом направлении не сделали! Не нужен аккумулятор, там химия, свинец или литий, кислоты или щелочи разные.  Все это надо добывать, перевозить, перерабатывать. Грязь, огонь, яды. Опасно, фу-фу.

Человеку по большому счету надо только тепло и иногда свет. И вопрос-то всего на пол-крыши. Собираете солнечную энергию (сейчас это просто) с пол-крыши, и не жжете невозобновляемое топливо, и платите никому за отопление! В частном секторе вполне можно обойтись ВИЭ, факт. Сплошной профит же! А позже, если до весны дотянем, мы подумаем, как передвигаться при помощи ветра.

Аватар пользователя demyan
demyan(4 года 11 месяцев)

Чего то на понос похоже, извините. Но тут сам виноват, решил о черте  церкви поговорить. Удачи в сожжении всего что горит.

Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

решил о черте  церкви поговорить.

Действительно, глупое занятие. Удачи в достижении 18 века.

Аватар пользователя SaSH2009
SaSH2009(5 лет 3 месяца)

Вот зачем вы так? У товарища нет аккумулятора, чтобы перевести изображение с экрана в информацию и её осмысление, а вы всё пишете и пишете, не отдавая себе отчёт, что товарищ вашего сарказма без аккумулятора заметить не может...

Аватар пользователя Сан Саныч
Сан Саныч(5 лет 12 месяцев)

Как то неконструктивно у Вас беседа пошла. Ваш оппонент несмотря на сарказм прав, не надо преобразовывать энергию, надо потреблять её в том виде в котором она доступна. Солнце в виде солнечного коллектора для нагрева горячей воды, отопления, ветер для механической энергии, например полив растений, геотермальная энергия для подогрева зимой воздуха с -20 до +5. Чем меньше преобразований тем лучше. Но естественно в основном это чисто нишевое решение, для частного домовладения. Для всего остального нужна нормальная, "жирная" энергетика. А особенно для военных.

Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

Это потому что без оберсупермегааккумулятора заведомо ничего не получится. Плотности энергопотока  солнца и ветра действительно недостаточно для приличного существования. Иначе уже греки бы ездили на каких-нибудь ветряных Теслах. Это даже некоторые вменяемые зелёные понимают.  Такую энергию надо собирать и концентрировать, что современными средствами выходит энергетически неинтересно. Поэтому и мечтаются мечты про аккумуляторы, которые обманут физику, химию и несведущих граждан. Но у физиков оно не выходит уже десятки лет, стало быть виноваты во всём они.

Аватар пользователя Сан Саныч
Сан Саныч(5 лет 12 месяцев)

Даже если и будет "оберсупермегааккумулятор" всё равно нам нужны электростанции готовые вырабатывать энергию по требованию, а не когда получится. Мы очень долго живем без войны, и не представляем уже другой жизни, а Вы представьте что в ВОВ у нас зеленая энергетика с "оберсупермегааккумулятор", долго бы мы воевали бы? Так что дело в общем то не в аккумуляторах. Хотя для мирной жизни, те же суточные пики сглаживать вещь хорошая. Продают энергию ночью в 2 раза дешевле, купил оберсупермегааккумулятор а он за 2 года окупился и ещё 5 лет проработал, все участники в плюсе. А ВИЭ конечно использовать больше надо (в том же частном домовладении), слишком жирно использовать такой "вкусный" энергоресурс как нефть, чтобы воду согреть, огород полить он должен быть приоритетом для ВПК и армии. 

Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

Дык, я-то только за. Но те, кто оплачивает этот балаган, думают немного иначе. С их точки зрения мы, цитата, "проигравшая сторона, и не должны об этом забывать", и нам ВПК не положен, и нефть, кстати, тоже. Нефть - это их, а нам солнышко и ветер и слон один на всех. Так как-то.

 

Аватар пользователя Сан Саныч
Сан Саныч(5 лет 12 месяцев)

Нефть это даже больше чем просто энергия (даже без учета использования в химической промышленности). Я думаю мы еще увидим, как основная энергия будет производиться на АЭС, а нефть будут добывать с eroei один, за счет энергии АЭС. Потому что это намного выгоднее чем всякие теслы и электробусы, а о тракторах и грузовиках вообще нечего говорить. Танки даже упоминать не буду )) Нефть наше всё, даже при наличии сопоставимой (или немного дешевле) по цене атомной энергии.

Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

Отличная речь! Дети капитана Швартца (погоняло Сорос) стенают.

Аватар пользователя maxvlad
maxvlad(9 лет 3 месяца)

Вот тут стараются угарный газ из углекислого получать, безо всяких солнечных батарей. По идее, можно было бы сразу и метанол получать. И никаких аккумуляторов с ЛЭП. И определённо дешевле солнечных батарей.

Аватар пользователя Shamray
Shamray(3 года 9 месяцев)

Солнечный отопительный коллектор на вакуумных трубках и солнечная электростанция в расчете на  на 100 квадратов- метров и 10 квт "квоты"(180 квт/сутки) электроэнергии цена вопроса (без монтажа) где то 2 000 000 руб. в круг, минимум. Вилка может выйти еще 200 - 300 000 сверху.   Вес оборудования, на вскидку,   где то 4 тонны. (вместе с баком гидро аккумулятором).  Варианты есть бюджетные и "колхозные", но это уже от лукавого. Я исхожу из норм и СНИПов. 

Комментарий администрации:  
*** Ненавижу сограждан за тупость и равнодушие (с) ***
Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

Солнечный отопительный коллектор на вакуумных трубках

Полистал количество суток в год с температурой воздуха ниже нуля по РФ. Много думал.

П.С. СНиПы, кстати, уже и не СНиПы вовсе.

Аватар пользователя Shamray
Shamray(3 года 9 месяцев)

Выражусь грубо - по хрену на самом деле, какое там количество суток холодных. Есть инсталляция - все, что необходимо и достаточно. Достаточно взять линзу и при ( - 50С) в солнечный день проверить на своей шубе. Уверяю, что никакой разницы в размерах дыры не будет. Что при +50, что при - 50. Проверено лично, кстати. Единственная проблема, актуальная, так это теплоноситель. При - 50 С стандартный концентрат антифриза замерзает уже, он обычно на - 45 разводится. Поэтому первый контур теплообменника придется заполнять синтетическим моторным маслом, к примеру, SAE 0W20 . Дорого, конечно, но зато ничего не пережарится и не замерзнет. 

Комментарий администрации:  
*** Ненавижу сограждан за тупость и равнодушие (с) ***
Аватар пользователя Электрик
Электрик(5 лет 4 месяца)

Олежа  Непосредственно электричество вами вообще не может быть употреблено, это посредник.

Это посредник со странностями. С некоторыми характеристиками джинна. Ему не нравится, когда его ковыряют бабушкиной шпилькой. Но он благосклонен к втыканию вилки.

Согласно арабской мифологии существует четыре вида джиннов: ифрит, гуль, сила, марид (малик). Аллах создал три вида разумных существ: Ангелов из света, людей из глины и джиннов из палящего пламени. Слово происходит от арабского слова джанна ‘скрытый’. Таким образом, джинны невидимы для людей. С лампой и тремя желаниями все запутано: электроприборы в доме работают в количествах, превышающих три.

Аватар пользователя Олежа
Олежа(6 лет 5 месяцев)

существует четыре вида джиннов: ифрит, гуль, сила, марид (малик).

А ещё Хоттабыч! Трах, тибидох.

Аватар пользователя Электрик
Электрик(5 лет 4 месяца)

Жительница улицы Петра Аджибола, идентифицированная как Титилая Адекунл, сказала: «Мы не знаем, что на самом деле произошло. Мы только увидели яркий свет, возникший внезапно. И он появился в небе, превратив ночь в день, потому что уже было совсем темно.

В некоторых частях Осогбо, столице штата Осун, возникла паника, когда в небе неожиданно появилось странное освещение. Оно было таким ярким, что заставило некоторых жителей бежать в укрытие.

Аватар пользователя NewsAnalizer
NewsAnalizer(6 лет 4 месяца)

1) домохозяйство - это для штатов - один дом одна семья. У них можно такую площадь найти и солнца много. Для 25-этажного дома (даже маленького  в виде колонны на 250 квартир) да еще в РФ - уже совсем другие цифры получатся

2) энергопотребление к домохозяйствам не сводится. Еще есть промышленность и транспорт. Сколько надо для алюминиевого заводика?

А сарказм это хорошо. Когда уместно.

Аватар пользователя Niss
Niss(7 лет 2 недели)

Cтатья 1975 года, современное потребление - это ни компьютера, ни электрочайника/плиты, ни двух телевизоров, и т.п.

Страницы