Про солнечную энергетику

bigdrum — 26.05.2024

После предыдущей статьи на тему термояда, а также в контексте свежепросмотренного ролика Марцинкевича, имею сказать пару слов.

И здесь мы будем исходить из пары соображений. Первое - это требование по себестоимости энергии. Это неочевидно для многих, почему я сказал, что мощность ТЯЭС должна быть на порядки выше атомных станций. А это вопрос себестоимости. Очевидно, что сложнейшее сооружение Токамак по стоимости на порядки выше, чем стоимость типового реактора. Однако срок службы установки, определяемый усталостью материалов, как минимум - он в общем, вряд ли будет сильно больше. Я даже скажу, вряд ли он будет просто больше. Чтобы конструкция окупилась, она должна за этот срок выдать на порядки больше энергии. И хорошо, если этот порядок будет один, а если два или три?

Вот и получается, что при том же цикле преобразования через тепловую генерацию (а другого никто не предложил пока) у нас мощность одного блока ТЯЭС минимум в десять раз должна быть выше, чем у энергоблока АЭС. Иначе стоимость электроэнергии окажется заоблачной, и проект будет коммерчески нерентабелен. А поскольку КПД теплового цикла известен, и никаких прорывов тут не ожидается, то и получается, что тепловая мощность станции будет невообразимой - от 40 ГВт.

Во Франции с проточной системой охлаждения реакторов они каждое лето останавливаются, потому что температура воды повышается настолько, что это грозит убить (в буквальном смысле) все живое в реке. В системах с замкнутым циклом охлаждения ситуация получше, но там все тепло выделяется в атмосферу, формируя мощный восходящий тепловой поток. И если 2ГВт тепла от ВВЭР-1200 еще туда-сюда, то вот в 40 ГВт - это надо во столько же раз раз больше градирен ставить, занимать огромные площади, или ставить много градирен, и занимать огромные площади.

Здесь проблема в том, что вот это отводимое тепло должно отводиться с ХОЛОДНОГО конца тепловой машины (турбины). А значит, му не можем построить трубу, по которой в атмосферу будет уходит газ, разогретый до 1000 градусов - это означает, что конструкция термоядерного реактора должна работать на температурах в 1500 градусов, а это с точки зрения материаловедения нереально. Современные АЭС работают на "горячей" температуре в 300+ градусов, ТЭЦ - 500+ градусов, и требуют постоянного периодического регламента. Газотурбинные установки позволяют работать с "горячей" температурой в 1000+ градусов - но там совсем другие ресурсы, стоимость энергии и себестоимость конструкции...

Получается, что под строительство термоядерной станции, дающей конкурентную по цене с атомными энергию, где-нибудь на Аляске, потребуется пол-Аляски под такую станцию и отдать, учитывая также сеть энергораспределения для невообразимоф мощности в 10+ ГВт с блока...



Если же мы вспомним, что самый дорогостоящий ресурс у нас - земля, и что электростанции строятся поближе к потребителям, то есть там, где много людей, и цена на землю НАИБОЛЕЕ ВЫСОКАЯ, то нам вообще станет весело и радостно. Восточное побережье США. Европа. Самые милые места...

И вот в этой связи мы должны вспомнить про другую цифру, которая прозвучала в ролике, посвященном термояду. А именно - совокупное количество энергии, которое вываливается нам на головы уже работающим термоядерным реактором - нашим Солнцем. А оно невообразимо больше, чем мы можем себе представить...

Отличие тепла, которое генерируется каким-нибудь токамаком, от тепла, которое приходит от Солнца, заключается в том, что солнечное тепло у нас уже есть, и никуда мы от него не денемся. А вот тепло от ТЯЭС - это ДОБАВКА к тому теплу, которое мы получаем от Солнца, точно так же, как и тепло ТЭЦ или АЭС. Соответственно, с учетом потребления выработанной энергии (которая практически вся уходит в тепло на стороне потребителя), в случае солнечной энергетики мы имеем НУЛЕВОЙ тепловой баланс, а в случае любой другой - ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЙ баланс. Греем планету.

Сегодня мы имеем крайне печальный опыт "зеленой энергетики". "Зеленый переход" в Европе не способен рассмешить только глупого - и европейца. И тому есть объективная причина.

Дело в том, что нет технологии, которая не опиралась бы на другие технологии. Это называется "дерево технологий". Для ветряков, например, была разработана технология строительства, однако не была разработана технология утилизации, и не решен вопрос с ресурсом. Соответственно, ветряки и "подвисли". В США лопасти ветряков, пришедшие в негодность, просто зарывают в землю - вот такой вот подарочек экологии родной планеты приносят современные экологически продвинутые люди. Это пластик, причем с хлорсодержащими смолами, короче - это пиздец. Иными словами, в дереве технологий человечества ветряки "подвисли в воздухе" в буквальном смысле этого слова. Потому и результаты плачевные.

Теперь поговорим о солнечной энергетике.

Помимо некоторого количества "солнечных башен" разной степени упоротости, доминирующий способ генерации - прямое преобразование. Солнечные батареи. Что здесь? А здесь, дорогие мои, мы имеем то же самое, что и с ветряками. Поясню.

Полупроводники фотоэлектрических преобразователей требуют, помимо дорогой технологии очистки кремния, еще и присадок, а присадки эти - это редкоземельные элементы. Коих в природе мало, и даже в месторождениях этих элементов кот наплакал. Безумно дорого. Содержание этих присадок в самих батареях также невелико, однако технологии переработки батарей до сих пор нет, и получается, что человечество просто выбрасывает редкоземельные элементы, которые с таким трудом добывает, спустя четверть века после начала использования. Себестоимость производства солнечных батарей все-же достаточно высокая, и пришедшие в негодность батареи - это тот вид мусора, который в природе сам по себе не разлагается...

Если говорить о специфических приложениях (космонавтика, экспедиционная деятельность, индивидуальное использование) - то солнечные батареи однозначно хороши. В таких приложениях высокая себестоимость получаемой энергии оправдана. Однако в промышленных аспектах это, простите - нонсенс.

КПД современных многоспектральных солнечных батарей достигает 20 и более процентов, однако КПД тепловых машин - больше 30%. При этом солнечные батареи теряют КПД с нагревом, то есть как раз там, где много солнца - они перегреваются. А многоспектральные (тандемные, или как их там еще именуют) панели - еще и имеют конский ценник.

Соответственно, если мы поставим вопрос так, как поставили его, анализируя проблему ТЯЭС, то получится, что солнечные электростанции не станут коммерчески эффективными НИКОГДА.

Вместе с тем, если мы посмотрим на разной степени упоротости солнечные башни, представляющие из себя тепловые машины, приводимые от Солнца, то увидим кое-что любопытное...

Первое. Паровые турбины таких станций - это обычные паровые турбины ТЭЦ. Паровой тракт таких станций - это обычный, дешевый, давно освоенный промышленностью продукт.

Второе. Для концентрации солнечной энергии на парогенераторе используются ЗЕРКАЛА. Тоже давно освоенный промышленностью продукт. Зеркала очень дешевы в производстве, могут быть вторично переработаны, не приводят к расходу редкоземельных элементов и не требуют высокотехнологических изысков.

Пожалуй, единственная проблема СЭС - это ресурс зеркального покрытия. Однако это тот вопрос, которым пока что никто серьезно не занимался. За ненадобностью. Разве что кроме астрономов - но у них свои критерии, и свои специфические условия работы зеркал.

Если бы солнечная энергетика вместо прямого преобразования базировалась в массе своей на тепловом цикле - мы получили бы эффективный источник энергии, при минимальных расходах на инновации, и полученный результат опирался бы на существующую технологическую пирамиду.

Как раз там, где "Солнце светит - людям жарко", зеркальные тепловые солнечные станции и могут работать с максимальной эффективностью.



Помимо прочего, такой подход позволил бы использовать одни элементы генерации (паротурбинное хозяйство) для работы с разными источниками тепла. Например, совместить солнечный нагреватель с обычным котлом. Если солнца нет - мы жжем уголь, нефть или газ, как в обычной ТЭЦ, если солнце есть - пользуемся солнечной энергией. На одной и той же электростанции. Такая комбинированная система (правда, она не пройдет на современном Западе проверку ихних эко-фюреров) может быть вполне эффективным решением, универсальным и надежным в различных обстоятельствах.

Это очевидно.

Но на сегодняшний день я не видел ни одного проекта подобного совмещения, хотя многотопливные котлы давно известны и считаются нормой.



Очень, очень странно, не так ли?
.

Оставить комментарий

Популярные посты:

• Ранее
• Архив