Дезавуируя апологию фотовольтаики

Намедни написал текст в защиту ВИЭ. О Манипуляции ярлыками Были некоторые вопросы, которые привели меня к мысли, что "зелень" победила. К счастью, нашёлся человек, разбирающийся в теме, который обстоятельно ответил практически на все вопросы. Его ответы, как кажется, неплохо бы зафиксировать.

Правда, сразу скажу, что то, что "зелень", вроде бы, действительно оказывается плохим выходом, даже совсем не выходом из надвигающегося кризиса невозобновляемых источников энергии, вовсе не значит, что она не победила. По-крайней мере, пока весь западный мир в неё играется - она может съесть и так стремительно сокращающиеся ресурсы.

Сразу скажу, что главным моим вопросом и утверждением было то, что не важно, через сколько кончатся газ-нефть-уголь-уран, важно то, что они принципиально конечны. А ветер и солнце относительно вечны. А значит, важно развить возобновляемую энергетику, пока есть на это развитие энергия из конечных ресурсов. Вроде бы верный вывод, но, как оказывается, из неверных предпосылок. Нефть-газ-уголь - и правда конечны. А вот уран...Уран, как выяснилось, меняет всё. 

Да и ветряки с фотовольтаикой оказались не бесконечны, так как было неверное предположение, что металлы не расходуются в том же смысле, в каком сжигается газ. Казалось, что даже если их запасы и конечны в земле, то, однажды извлечённые, они уже не исчезают. Что тоже не верно.

Итак, ответы уважаемого LAlexander - именно он не счёл за труд всё обстоятельно пояснить.

"Европу сделают зелёной, не считаясь ни с какими затратами. И, конечно, это хорошо. Невозобновляемые ресурсы надо перестать расходовать. В Европе это поняли, и пусть с перекосами, с какими-то смешными проектами типа Греты - но делают дело.

В Ваших рассуждениях содержится принципиальная ошибка. Проблема в том, что текущая "возобновляемая энергетика" к прекращению использования невозобновляемых ресурсов имеет крайне малое отношение. Невозобновлемые ресурсы - это ведь не только нефть, уголь и газ, но и медь, никель, кобальт, литий, серебро, РЗЭ и другие редкие элементы. Если какой-то источник энергии необходимо нуждается хотя бы в одном из них - его уже нельзя считать в полном смысле "возобновляемым". 

Так вот те же современные солнечные батареи невозможно изготовить без серебра (для кремниевых, в других вариантах - индия, теллура, кадмия и т.д., но солнечных батей с приемлемой эффективностью, долговечностью и себестоимостью без использования редких элементов сейчас не существует). Ну и какая разница закончится ли уголь для ТЭС или серебро для солнечных панелей? Серебро кстати закончится раньше угля. Ну и в чём тут хоть какой-то плюс в плане "возобновляемости"?

Ещё более вопиющий пример - электромобили. Литий, кобальт, никель - это то, без чего их построить практически невозможно (ну можно, кончено, вспомнить LiFePO4 и LiTiO аккумуляторы, но ёмкость у них под эту задачу недостаточно, и всё равно без лития не работают, а литий - редкий элемент и исчерпаемый ресурс в не меньшей степени, чем нефть). Ну и чем это лучше дизеля. Дизель хоть можно сделать только из углеродистой стали и алюминиевых сплавов (железо и алюминий, в отличие от серебра и лития на планете не кончатся, это основные породообразующие элементы) и залить в него растительное масло (которое тоже совсем не кончится). А вот как сделать электромобиль с приемлемыми характеристиками без лития?

Энергетика не зависящая критически от невозобновляемых ресурсов должна использовать только основные породообразующие элементы (железо, алюминий, магний, кальций, натрий, калий, углерод, кремний) + компоненты атмосферных газов + серу, хлор, бром (которые реально извлекать из морской воды). Если это условие не выполняется, то такая энергетика является ничуть не более возобновляемой, чем угольная ТЭС. Просто зависеть она будет не от угля, а от другого невозобновляемого ресурса, что в общем ни чем не лучше. Для современных ВИЭ, которые так активно проталкивают, кроме ГЭС, это условие по сути не выполняется. Т.е. их внедрение отнюдь не ведёт к тому, что "невозобновляемые ресурсы перестанут расходовать", наоборот, она ещё больше усиливает их расход, просто других (и часто на много более редких, скажем, серебра на планете меньше, чем угля).

А нефть, газ, уран, даже уголь - конечны.

При текущем потребление энергии и при условии внедрения ЗЯТЦ - Солнце погаснет раньше, чем уран и торий закончатся. :) Ну и реактор, в общем, можно уложить в требование чтобы в нём (кроме урана и тория) использовались только основные породообразующие элементы и ничего более. Не очень просто, но возможно. В этом смысле АЭС (с ЗЯТЦ и КВ>1, конечно) куда более соответствует требованию к источнику энергии не зависимому от невозобновляемых ресурсов, чем, скажем, солнечная панель.

Что касается урана и тория, то АЭС (с ЗЯТЦ и КВ>1) столь малочувствительна к их цене, что даже уран из морской воды будет иметь приемлемую для для неё стоимость.  Уран из морской воды, кстати (квази)возобновляемый ресурс. Ежегодно туда реки с материков сносят около 20 тыс. тонн урана. Если его добывать оттуда в меньших объёмах, то он там вообще никогда не кончится. " 

Я пишу: "Про ЗЯТЦ если напишите подробно, с цифрами, отдельным текстом - будет интересно почитать. Про сроки и погасание Солнца. Пока максимальный срок видел в инете 2800 лет, для урана. 

Мне кажется, это в ваших рассуждениях ошибка. Материал, из которого сделана вещь - это не то же самое, что топливо для процесса. Меди конечное количество - но это не "ресурс" в понимании газа или нефти. Вы сделали обмотку трансформатора - и она вечная. Чини да перематывай. 

Окислы? Восстановим. 

Ну а то, что этих металлов достаточно, чтобы всю поверхность земли застроить ветряками - в этом сомнения нет."

LAlexander отвечает:

"Окислы? Восстановим. 

Рассеиваются при коррозии, в виде стружки, в виде соединений, уходящих в канализацию и т.д. (после чего смываются в океан и оседают на морском ложе, откуда их извлечь практически невозможно). Реальный возврат во вторичное использование элементов практически никогда не превышает 70%. Остальное безвозвратно рассеивается в окружающей среде.

Окислы? Восстановим. 

Какие окислы? Откуда? То что уходит в конце-концов рассевается в кларковых концентрациях в миллиардах тонн осадочных пород. И извлечь их оттуда (для редких элементов) практически невозможно. Попробуйте скажем наладить производство серебра из подмосковного суглинка. :) Вот типичный материал с его кларковым содержанием. :) Это практически невозможно.

Между редкими металлами и нефтью в плане исчерпаемости по сути нет особого различия.

Про ЗЯТЦ если напишите подробно, с цифрами, отдельным текстом - будет интересно почитать. Про сроки и погасание Солнца. Пока максимальный срок видел в инете 2800 лет, для урана. 

А что тут писать? Ежегодно реки сносят в океан около 20 тыс. тонн урана (который попадает туда в результате выветривания горных пород) и будет туда сносить условно вечно (пока продолжается движение тектонических плит планеты). А для полного удовлетворения текущих потребностей в энергии нужно около 7000 тонн уран в год (при использование ЗЯТЦ). Для извлечения 1 кг урана из морской воды требуется по консервативным оценкам около 200 - 250 ГДж энергии. А этот килограмм при полном деление всех изотопов может дать 81000 ГДж тепловой энергии и около 25000 ГДж электрической. Т.е. с EROEI тут тоже всё в порядке. Собственно на этом можно и закончить. По сути с практической точки зрения уран для АЭС с КВ>1 (способной утилизировать все его изотопы) - возобновляемый ресурс.

Ну а то, что этих металлов достаточно, чтобы всю поверхность земли застроить ветряками - в этом сомнения нет.

Их ведь каждые 20 лет придётся перестраивать (их реальный срок службы). И в лучшем случае процентов 30 материала будет при каждом таком цикле необратимо теряться. И эти потери придётся чем-то возмещать.

Кроме того... Технический потенциал ВЭС составляет всего 1 ТВт (см. скажем эту работу https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301421511004836). Этого в принципе недостаточно, чтобы хотя бы теоретически обеспечить производство энергии в современных объёмах. Ветра на планете для этого просто катастрофически мало.

Я пишу:

"В принципе, всё логично, и спасибо большое за такой подробный ответ.

Последнее осталось уяснить. Если металлы будут необратимо теряться, опускаясь на дно океана с осадками - то почему, вроде бы схожий процесс с ураном вас не останавливает прибавлять уран к "извлекаемым запасам"? В чем разница?"

LAlexander отвечает:

"Если металлы будут необратимо теряться, опускаясь на дно океана с осадками - то почему, вроде бы схожий процесс с ураном вас не останавливает прибавлять уран к "извлекаемым запасам"? В чем разница?

Из-за довольно своеобразной химии урана. Это всё же актиноид с очень богатой химией координационных соединений, что и открывает некоторые возможности. В данном контексте важны две из них.

Первая. Уран (VI) образует очень прочный карбонатный комплекс хорошо растворимый в воде. В результате ионы урана, попадая в океан, не сразу уходят в осадки, а очень длительное время (геохимическое время пребывания урана в морской воде - 300 тыс. лет) сохраняется в растворе, образуя там довольно заметные концентрации (около 3.1 мкг/л), что вообще позволяет надеяться его оттуда извлечь. Скажем куда более распространённые в земной коре РЗЭ, медь или хром (и многие другие элементы) из-за отсутствия подобных комплексов и стабильных гидрооксидов (в случае меди - сульфидов) с малым произведением растворимости в морской воде практически не накапливаются мгновенно уходя в  донные осадки. Того же лантана в морской воде в 1000 раз меньше, чем урана, меди - раз в 30 меньше (хотя в земной коре и того и другого на много больше, чем урана, но их химия, в отличие от урана, не позволяет им накапливаться в морской воде в растворённом виде в заметных колличествах), т.е. тут вообще просто нечего добывать.

Но, конечно, даже 3.1 мкг/л - это страшно мало. Но тут нам на помощь приходит другое свойство урана (которого, скажем, нет у лития или молибдена (в форме молибдат-иона)) - способность образовывать прочные комплексы с органическими лигандами. Это позволяет извлекать уран из растворов даже если его концентрация в растворе ничтожно мала, пропуская раствор (или просто опуская в него) сетку или волокно из полимера определенного состава (для урана такие полимеры известны). А вот скажем литий так извлечь не получится. Нет в природе ни одного органического лиганда, который мог бы его эффективно поглощать из водных растворов (и более того - не может быть в принципе, т.к. литий малый слабо поляризуемый ион с замкнутой электронной оболочкой, такой ион образует довольно прочный сольватный комплекс с малыми молекулами воды, но не с куда менее полярными органическими молекулами, для лития даже комплексы с краун-эфирами в водном растворе имеют довольно малые значения константы устойчивости). Ну или скажем молибдат-ион, формально молибдена в морской воде даже больше, чем урана, но по факту уран при определённых усилиях извлечь можно, а молибден - нет.   Попросту для молибдат-иона нет по сути ни одного нормального органического лиганада, который бы мог образовывать с ним высокостабильные комплексы в водном растворе. А если такого лиганда  нет - то и создать эффективный адсорбент невозможно.

Для эффективного извлечения чего-то из морской воды (кроме соли, калия, магния, сульфатов и брома, которых там так много, что можно обойтись без всяких адсорбентов просто упариванием и последовательной кристаллизацией) нужно, чтобы для этого чего-то был хороший адсорбент, лучше - чтобы это был органический полимер. А для этого должен существовать органический лиганд, образующий с ионом данного металла прочный комплекс. А такой есть совсем не для всех элементов. С ураном так повезло, что он есть.

Ну и третье. Ядерная энергетика (особенно ЗЯТЦ) предельно малочувствительна к цене урана. Для того, чтобы цена урана для АЭС с ЗЯТЦ добавила к цене электроэнергии хотя бы 1 цент/кВтч стоимость урана должна быть 225 тыс. $/кг, на много больше текущей цены на золото. Для сравнения электромобиль с литиевым аккумулятором вообще никому не будет нужен уже при цене лития 100 - 300 $/кг (в пересчёте на карбонат). Т.е. по сравнению с очень многими другими металлами предел цены, при которой уран ещё будет представлять ценность для экономики, чрезвычайно высок.

Т.е. сочетание свойств:

- Способность не сразу уходит в донные осадки, а накапливаться в морской воде, длительно там пребывая и создавая заметные концентрации.

- Богатая химия координационных соединений, дающая возможность для существования эффективных органических адсорбентов урана, что позволяет его оттуда извлекать минимально осмысленным способом.

- Крайне низкая чувствительность атомной энергетики к его цене. Даже если уран станет дороже в 1000 раз, чем сейчас, на стоимости электроэнергии какого-нибудь БН-800 (если его эксплуатировать с бланкетом и полной загрузкой АЗ MOX топливом) это почти не отразится.

Такое сочетание химических свойств и особенности сферы применения для урана по сути уникально. Не могу назвать ни одного другого элемента, для которого оно было таким же (способность накапливаться в морской воде, наличие эффективных органических адсорбентов, крайне низка чувствительность области применения к его цене).

В общем ответ состоит в том, что уран - уникальный элемент с уникальным комплексом свойств, который это позволяет. А вот абсолютное большинство других - нет."

В общем, всё, кажется, ясно.

Урана хватит надолго. Его добыча энергоэффективна. А при ЗЯТЦ реакторы на нём будут работать так же долго, как светит Солнце. Казалось бы, вопрос закрыт. Апологетика ВИЭ провалилась.

Однако, остался один нерешённый вопрос - почему её развивают самые богатые, самые развитые страны в мире? Ответ, что, мол, они все сошли с ума, все они там уже ЛГБТ и феминистки, и что они там понимают - это ерунда ведь. Там правят слишком серьёзные люди, которые не принимают решений на основании неверной информации. Уж что что, а информацией они владеют.

Собственно, это и ответ. И это очень страшный ответ.

Он означает, что курс на Зелёную Энергетику взят с чётко рассчитанным намерением разрушения Земной цивилизации, с целью снижения количества населения. Вот таким вот путём - полной деградации Первого мира. Ну а третий вымрет в сто раз без поддержки Первого.

То есть, это не ошибка и не сумасшествие. Это расчётливый геноцид.

И это, как мне кажется, представляет огромную угрозу России. Потому что, если Россия не попалась на эту удочку, и развивает единственный реальный выход из кризиса - через ЗЯТЦ и атом, то разве не следует из этого, что её постараются уничтожить самыми прямыми методами? Раз, типа, не хотят русские по-хорошему, значит, будем делать по-плохому. Может такое быть?

Не просто может, а должно так и быть.