Комментарии 11
информации, на самом деле, кот наплакал.
Без атомной энергии никуда.
Ладно, начинаем разбирать по пунктам…
очень много букв!
1) «Теперь мегаполисы никогда не засыпают, а вместе с ними в режиме 24/7 и всё прогрессивное человечество, «совы», индустрия развлечений и глобальные сетевые корпорации. Всем им нужно электричество, причём в любое время, без выраженной цикличности.»
А вот ничего подобного. Цикличность была и останется, днём работают офисы, магазины, всевозможные услуги (кафешки-салоны), и энергии они потребляют больше, развлечения и отдых — уже вечером. Впрочем, не могу не отметить тенденцию к размыванию границы дня и вечера и к увеличению числа круглосуточных сервисов, но природные циклы «днём активность, ночью спать» в масштабах человечества не так быстро сломать. Во многих странах цикличность обусловлена ещё и кондиционерами, пик потребления энергии которых хорошо ложится на пик солнечной генерации.
2) Проблема утилизации батарей НЕпропорциональна масштабу производства и использованию батарей. Если батарей будет много и они будут большими — то будет налажена и цепочка их переработки. Когда батарей мало, и выплаты за их приёмку небольшие (или вообще отсутствуют), то зачастую их проще выкинуть, чем нести куда-то сдать/обменять. Если же батареи будут применяться в промышленных масштабах в гигантских накопителях, то и сдавать на переработку их будут тоннами и грузовиками, а не ловить по одной батарейке по урнам.
3) «к 2040 году по нашей планете будут ездить 130 млн электромобилей»
Хм, вообще-то 130 миллионов электромобилей ожидается к 2030-му году…
4) По поводу типов механических накопителей энергии. Из них надо выделить накопители гравитационного типа, в том числе упомянутые ГАЭС. Почему у них нет перспектив роста? Да потому что у них дико маленькая удельная энергоёмкость. 1 килограмм на высоте 100 метров обладает mgh — 1х10х100=1000 джоулей = 0,28 Вт*ч. И мест для ГАЭС в развитых странах почти не осталось. Пытаться таскать тросами бетонные блоки — выглядит внушительно, но ёмкость маленькая. ГЭС и ГАЭС работают за счёт площадей и больших объёмов воды, но, повторюсь, в той же Европе таких мест почти не осталось.
Пытаться накопить энергию в давлении газа упирается в тепловые потери в случае использования больших естественных резервуаров типа пещер — поэтому эту идею и не развивают дальше теории и натурных экспериментов. Качаем газ в пещеру, газ нагревается, отдаёт тепло стенам пещеры, КПД хранения падает. Качаем подводные мешки на большой глубине — газ отдаёт тепло воде — КПД хранения падает.
А вот маховики незаслуженно забыты. Да, у них тоже низкая энергоёмкость на единицу массы, но всё равно намного выше, чем у гравитационных, но зато — быстрая скорость реакции (отдачи тока в систему и потребления избытков тока из системы) и большая пиковая мощность. В отличие от химии — огромное число циклов заряда-разряда.
И ещё раз про электромобили. Почему электромобили рассматриваются только как фактор увеличения нагрузки на электросети, но не как фактор сглаживания пиков генерации ВИЭ? Принцип предельно простой — днём автомобили заряжаются от солнечных электростанций по дешевым тарифам, вечером и ночью отдают в сеть по дорогим тарифам, либо питают домашнюю сеть.
И по поводу водорода. Я лично считаю, что у водородных электромобилей нет будущего (какую-то долю рынка займут, но небольшую). Но в качестве энергоносителя за водородом определённо большое будущее. На мой взгляд, будет четыре основных направления использования электролизного водорода:
а) Суточное накопление энергии, от солнечных панелей днём генерируется водород, который преобразуется в электричество (полагаю, самым вульгарным образом — просто сжигая на ТЭС/ТЭЦ) вечером/ночью/утром. Плюсы в том, что не требуется длительная система хранения водорода (уж очень он летуч)
б) недельное-месячное накопление энергии в крупных подземных полостях от офшорных ветряков в период сильных ветров. Уже сейчас некоторые страны сталкиваются с тем, что избыток энергии от ветряков в периоды пиковой генерации просто некуда девать. Плюс ближняя транспортировка трубопроводами, на несколько десятков-сотен километров до промышленных потребителей.
в) Дальняя транспортировка водорода — самое интересное, сложное и перспективное. Для постоянных потребителей (промышленных). Либо длинными газопроводами (несколько тысяч км. Возникают вопросы к летучести водорода, терзают смутные сомнения, что потери водорода будут неприличными) от мест генерации на основе ВИЭ (большие гелиополя/фермы ветряков/АЭС), либо газовозами от экваториальных мест генерации. Смысл идеи — в солнечных странах (Аравийский полуостров/север Африки/юг Европы) огромные солнечные электростанции генерируют водород, загружают его в водородные танкеры и везут к потребителям.
г) Преобразование водорода в метан. А уж с метаном — то же самое, что и в вариантах а, б и в.
А вот ничего подобного. Цикличность была и останется, днём работают офисы, магазины, всевозможные услуги (кафешки-салоны), и энергии они потребляют больше, развлечения и отдых — уже вечером. Впрочем, не могу не отметить тенденцию к размыванию границы дня и вечера и к увеличению числа круглосуточных сервисов, но природные циклы «днём активность, ночью спать» в масштабах человечества не так быстро сломать. Во многих странах цикличность обусловлена ещё и кондиционерами, пик потребления энергии которых хорошо ложится на пик солнечной генерации.
2) Проблема утилизации батарей НЕпропорциональна масштабу производства и использованию батарей. Если батарей будет много и они будут большими — то будет налажена и цепочка их переработки. Когда батарей мало, и выплаты за их приёмку небольшие (или вообще отсутствуют), то зачастую их проще выкинуть, чем нести куда-то сдать/обменять. Если же батареи будут применяться в промышленных масштабах в гигантских накопителях, то и сдавать на переработку их будут тоннами и грузовиками, а не ловить по одной батарейке по урнам.
3) «к 2040 году по нашей планете будут ездить 130 млн электромобилей»
Хм, вообще-то 130 миллионов электромобилей ожидается к 2030-му году…
4) По поводу типов механических накопителей энергии. Из них надо выделить накопители гравитационного типа, в том числе упомянутые ГАЭС. Почему у них нет перспектив роста? Да потому что у них дико маленькая удельная энергоёмкость. 1 килограмм на высоте 100 метров обладает mgh — 1х10х100=1000 джоулей = 0,28 Вт*ч. И мест для ГАЭС в развитых странах почти не осталось. Пытаться таскать тросами бетонные блоки — выглядит внушительно, но ёмкость маленькая. ГЭС и ГАЭС работают за счёт площадей и больших объёмов воды, но, повторюсь, в той же Европе таких мест почти не осталось.
Пытаться накопить энергию в давлении газа упирается в тепловые потери в случае использования больших естественных резервуаров типа пещер — поэтому эту идею и не развивают дальше теории и натурных экспериментов. Качаем газ в пещеру, газ нагревается, отдаёт тепло стенам пещеры, КПД хранения падает. Качаем подводные мешки на большой глубине — газ отдаёт тепло воде — КПД хранения падает.
А вот маховики незаслуженно забыты. Да, у них тоже низкая энергоёмкость на единицу массы, но всё равно намного выше, чем у гравитационных, но зато — быстрая скорость реакции (отдачи тока в систему и потребления избытков тока из системы) и большая пиковая мощность. В отличие от химии — огромное число циклов заряда-разряда.
И ещё раз про электромобили. Почему электромобили рассматриваются только как фактор увеличения нагрузки на электросети, но не как фактор сглаживания пиков генерации ВИЭ? Принцип предельно простой — днём автомобили заряжаются от солнечных электростанций по дешевым тарифам, вечером и ночью отдают в сеть по дорогим тарифам, либо питают домашнюю сеть.
И по поводу водорода. Я лично считаю, что у водородных электромобилей нет будущего (какую-то долю рынка займут, но небольшую). Но в качестве энергоносителя за водородом определённо большое будущее. На мой взгляд, будет четыре основных направления использования электролизного водорода:
а) Суточное накопление энергии, от солнечных панелей днём генерируется водород, который преобразуется в электричество (полагаю, самым вульгарным образом — просто сжигая на ТЭС/ТЭЦ) вечером/ночью/утром. Плюсы в том, что не требуется длительная система хранения водорода (уж очень он летуч)
б) недельное-месячное накопление энергии в крупных подземных полостях от офшорных ветряков в период сильных ветров. Уже сейчас некоторые страны сталкиваются с тем, что избыток энергии от ветряков в периоды пиковой генерации просто некуда девать. Плюс ближняя транспортировка трубопроводами, на несколько десятков-сотен километров до промышленных потребителей.
в) Дальняя транспортировка водорода — самое интересное, сложное и перспективное. Для постоянных потребителей (промышленных). Либо длинными газопроводами (несколько тысяч км. Возникают вопросы к летучести водорода, терзают смутные сомнения, что потери водорода будут неприличными) от мест генерации на основе ВИЭ (большие гелиополя/фермы ветряков/АЭС), либо газовозами от экваториальных мест генерации. Смысл идеи — в солнечных странах (Аравийский полуостров/север Африки/юг Европы) огромные солнечные электростанции генерируют водород, загружают его в водородные танкеры и везут к потребителям.
г) Преобразование водорода в метан. А уж с метаном — то же самое, что и в вариантах а, б и в.
'Дальняя транспортировка водорода' и 'недельное-месячное накопление энергии в крупных подземных полостях' скорее всего фантастика, из-за водородного охрупчивания металлов. А если выкручиваться без металлов — наверное, растут потери.
Там не только охрупчивание, водород еще и прямо сквозь стенки диффундирует
Попробуйте найти одну интересную вещь — не теорию по запросу «водородное охрупчивание», а то, насколько практически ослабит водород конкретный газопровод.
Вообще, термин «водородное охрупчивание» больше касается попадания водорода в процессе изготовления изделий из металла, а так же высоколегированных сталей и сталей/чугунов с большим количеством углерода. Для низколегированных сталей с низким содержанием углерода обычная транспортировка водорода не так уж опасна и сводится к обычной коррозии и требованиям по минимизации сварных швов и открытой прокладке, минимизирующей возможность водорода скопиться в помещениях. Думаете, байки сочиняю? Да нет, просто поищите нормативы на водородопроводы.
Собственно, даже если возникнут существенные проблемы по транспортировке по существующей газотранспортной инфраструктуре чисто водорода, то остаётся выход — либо смешивание его с метаном, в том числе с метаном, получаемым из того же самого водорода, либо полностью преобразовывать водород в метан.
Более того, нормы разных стран уже давно допускают определённый процент водорода в метане, например, 10% в Германии и 12% в Нидерландах — ещё до того, как о водороде вообще заговорили как о способе аккумуляции энергии. Текущие эксперименты говорят о том, что существующая газовая инфраструктура спокойно переваривает подмешивание в метан до 20-30% водорода, и главным ограничением является не материал трубопроводов, а газовые турбины, компрессорные станции и арматура.
Вообще, термин «водородное охрупчивание» больше касается попадания водорода в процессе изготовления изделий из металла, а так же высоколегированных сталей и сталей/чугунов с большим количеством углерода. Для низколегированных сталей с низким содержанием углерода обычная транспортировка водорода не так уж опасна и сводится к обычной коррозии и требованиям по минимизации сварных швов и открытой прокладке, минимизирующей возможность водорода скопиться в помещениях. Думаете, байки сочиняю? Да нет, просто поищите нормативы на водородопроводы.
Собственно, даже если возникнут существенные проблемы по транспортировке по существующей газотранспортной инфраструктуре чисто водорода, то остаётся выход — либо смешивание его с метаном, в том числе с метаном, получаемым из того же самого водорода, либо полностью преобразовывать водород в метан.
Более того, нормы разных стран уже давно допускают определённый процент водорода в метане, например, 10% в Германии и 12% в Нидерландах — ещё до того, как о водороде вообще заговорили как о способе аккумуляции энергии. Текущие эксперименты говорят о том, что существующая газовая инфраструктура спокойно переваривает подмешивание в метан до 20-30% водорода, и главным ограничением является не материал трубопроводов, а газовые турбины, компрессорные станции и арматура.
Есть вариант предварительно превратить его в метан(CH4), забрав излишек углекислоты из атмосферы. Работы ведутся.
А каков КПД процесса гидролиз + сжигание?
без кпд и стоимости систем всё это сферическое в вакууме.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Как сохранять МНОГО электричества?