Мифы альтернативной энергетики (подборка)Мифы альтернативного топлива
Некоторые особенности альтернативной энергетики
Сергей Южный 2006.03.24
Россия за последние годы живёт в основном за счёт продажи нефти и газа. При этом большие надежды возлагаются в будущем на альтернативные источники энергии. В основном это энергия солнца, ветра, водородная энергетика и многие другие. Существует не один десяток способов получения энергии, но проходят годы, а массового перехода на солнечную, ветровую энергию, или энергию приливов и отливов мы не наблюдаем. Это объясняют происками нефтегазодобывающих компаний, недостаточной поддержкой государства, недостатком инициативы предпринимателей и т.д. Некоторые, подсчитав финансовые расходы, объясняют символическое наличие альтернативной энергетики низкими ценами на нефть и газ, но в самое ближайшее время обещают изменение ситуации. Но правы они только отчасти и такие предсказания, как правило, не сбываются.
Основная причина в том, что по мере роста стоимости обычных энергоносителей растёт и цена получения менее эффективной альтернативной энергетики. В прессе мелькают сообщения о сенсационных открытиях или прорывах в области альтернативной энергетики, но, как правило, простейшие арифметические расчёты или более глубокое изучение проблемы доказывает их несостоятельность.
Для начала рассмотрим одну половину проблемы. Солнечную энергию невозможно получать круглосуточно в любое время года. Достаточного для работы ветрогенератора ветра может не быть несколько дней. Самый простой и доступный способ сохранения энергии это установка аккумуляторов. Чтобы лучше уяснить ситуацию попробуем определить необходимое количество аккумуляторов для обогрева зимой обычного дома площадью 100 м2.
«Согласно нормам при температуре наружного воздуха -20 С для этого необходима мощность 16,6 кВт.» (ж-л Изобретатель и рационализатор №8 1998г стр22 ). Значит, за сутки израсходуем 398,4 кВт*ч электроэнергии. Обычный автомобильный аккумулятор ёмкостью 60 А*ч напряжением 12В после полной зарядки способен отдать 0,72 кВт*ч электроэнергии. Итого получается надо 533 аккумулятора весом 15 – 20 кг каждый или около 10 тонн аккумуляторов на сутки. Разумеется, для надёжного энергоснабжения дома аккумуляторов необходимо в несколько раз больше. Сколько кому нужно аккумуляторов и сколько это будет стоить, можно определиться самим. На каждого жителя необходимо будет несколько тонн аккумуляторов каждые 2-3 года. Конечно, это нереально.
Кроме того, очень много энергии потребляют промышленность и транспорт. Ранее изложенное только часть проблемы.
Альтернативные источники энергии считаются дорогими не только потому, что для их изготовления надо много денег. Кремниевые солнечные батареи дорогие прежде всего потому, что для выплавки, очистки и обработки кремния нужно больше энергии, чем они способны выдать в течение всего своего срока службы.
Предлагается, например, добывать энергию из гидратов, замёрзшего среди молекул воды газа в вечной мерзлоте. Но чтобы только наковырять в вечной мерзлоте некоторое количество гидратов, надо затратить намного больше энергии, чем её сможем получить из этих гидратов.
Энергетические затраты на получение альтернативной энергии как правило превышают количество полученной энергии. Если попытаться создать альтернативную энергетику любой ценой, то очень вероятна ситуация, что мы на создание и эксплуатацию оборудования будем тратить больше энергии, чем эта энергетика сможет дать. Это будет означать напрасное расходование существующих энергоносителей, людских и природных ресурсов.
Для того, чтобы построить ветровой генератор, требуется довольно много энергии для выплавки метала, чтобы изготовить вышку и саму ветровую головку. Нужна энергия для многочисленных перевозок на различных стадиях производства и монтажа ветроустановки. Зарплата изготовителей и эксплуатационников также означает возмещение затрат энергии на изготовление еды, одежды и удовлетворение самых разных человеческих потребностей. Многие ссылаются на успехи науки, техники и надеются на скорое разрешение проблемы.
Электроника и энергетика принципиально разные вещи. Если успехи электроники в основном зависят от технологий и схемных решений, то основой энергетики являются неизменные физические законы и такие понятия, как калория, ватт и т.д. Некоторые западные политики для обывателей демонстрируют свою приверженность охране окружающей среды и экономии традиционных видов топлива разъезжая на дорогих водородных или аккумуляторных автомобилях. Чтобы получить водород для этого автомобиля сжигалось во много раз больше традиционного топлива, чем при использовании обычного горючего
(http://altinfoyg.narod.ru/vpntk.html).
Хорошие аккумуляторы для электромобилей стоят дорого именно потому, что на их изготовление затрачено много труда, а значит энергии. Например, литий-ионный аккумулятор для сотового телефона за свой срок службы способен отдать электроэнергии примерно на рубль, а стоит в сотни раз больше. Автомобиль с такими аккумуляторами демонстрировался, но он не может быть прообразом транспорта будущего. Стоимость такого автомобиля составляет 900 000 евро, причём большая часть цены приходится на аккумуляторы, которые нужно менять через каждые два года. Поэтому из экономических соображений не применяются разработанные и давно обещанные сотни тысяч водородных автомобилей.
Была высказана довольно интересная идея, ввести новую валюту, которая не будет подвержена инфляции – энергорубли.
Они будут увязаны с определённым количеством энергии. Тогда будет более понятно, сколько энергии мы затратили на данную энергоустановку и сколько, потом сможем от неё получить. Не так заметно, но эту роль выполняют и обычные рубли.
Мы напрасно ждём, что с ростом цен на энергоносители станет выгодно использовать альтернативную энергетику. По мере роста цены на энергоносители растёт цена и альтернативной энергоустановки, например ветрогенератора или аккумулятора. Растут энергозатраты на добычу полезных ископаемых и получение энергии традиционными способами.
Правда, применение более совершенных технологий в производстве несколько уменьшают расходы. Высказывалось суждение, что из-за увеличения энергозатрат на добычу нефти скоро наступит ситуация, когда не выгодно будет разрабатыать разведанные месторождения. Однако ценность нефти для нефтехимии больше, чем ценность её как топлива. Не всегда учитывается и такая особенность энергетики как потери при преобразовании энергии. Считается, что водородные двигатели имеют неплохой к.п.д., но при этом не учитываются большие затраты энергии на получение водорода. Учитывать энергозатраты более правильно по затратам первичного источника энергии, или при сравнении одних и тех же видов энергии.
Для примера можно сравнить по потреблению энергии электровоз и работающий на мазуте паровоз. Но электровоз потребляет электроэнергию, полученную с помощью турбины получающей энергию от сжигания мазута. Поэтому для сравнения истинного к.п.д. электровоза правильным будет учитывать потери на тепловых электростанциях, которые имеют к.п.д. 25-26%, а также потери в трансформаторах, линиях электропередач и потери самого электровоза. Разница по к.п.д. при сжигании мазута получается небольшая, а дополнительное оборудование для работы электровоза стоит дороже. Из-за потерь при преобразованиях энергии гораздо выгоднее использовать ветроустановки непосредственно использующие полученную механическую энергию, например для насосов, мельниц и т.д. Если использовать ветровые генераторы для получения электричества, которое накапливается в аккумуляторах, а потом поступает на электродвигатели вращающие насосы, то потери энергии и стоимость такой системы будет в разы больше.
Гораздо больше энергии можно получить сжигая просто древесину, а не полученный из неё древесный спирт, или например, сжигая сухую органику можно получить больше энергии, чем при сжигании полученного из неё метана, да и дешевле.
Биоустановки требуют для работы много сырья и трудозатрат.
«Для отопления небольшого дома площадью 50…60м2, а также для приготовления пищи требуется 3,5…5м3 биогаза в час. Из 1т сырья получаем 80…100м3 биогаза. Для получения необходимого количества этого газа, потребуется 8…10т сырья в неделю». (ж-л. Конструктор №1 2003г стр21).
И ещё о некоторых особенностях других видов альтернативной энергетики. Стоимость сотни генераторов небольшой мощности обычно в несколько раз больше, чем одного такой же суммарной мощности, поэтому малая энергетика менее эффективна, а полученная энергия дороже. Частично потери окупаются близостью к потребителям. Какие перспективы энергетики можно ожидать в будущем?
В ближайшие 10…20 лет для многих неожиданно может наступить ситуация, когда нефтедобыча не сможет удовлетворять растущие потребности цивилизации. Это приведёт к резкому скачку цен на нефтепродукты, большим проблемам в мировой
экономике и обострению международной обстановки. Как раз к этому моменту закончатся основные месторождения нефти в России. Мировое сообщество не может запретить США сжигать огромные массы нефтепродуктов в многочисленных войнах и огромном количестве автомобилей.
Ослабить удар по мировой экономике можно не увеличением нефтедобычи, а ежегодным постепенным уменьшением добычи в первую очередь нефти и во вторую очередь газа. Что реально можно предпринять? Бесполезно призывать к экономии энергоресурсов, развитию альтернативной энергетики и энергосберегающих технологий. Этого можно достичь только сокращением добычи и увеличением цены нефти и газа. И слишком резкого разрушения мировой экономики можно избежать и ресурсов на дольше хватит.
Приблизительные характеристики некоторых альтернативных видов энергии.
Никогда не найдут широкого применения следующие виды энергии:
1. Ветровая энергия из-за больших трудозатрат на изготовление и обслуживание, а также из-за непостоянства ветра. Возможно ограниченное применение, например, для перекачивания воды, если не требуется непрерывная работа.
2. Солнечная энергия с применением кремниевых солнечных батарей из-за дороговизны, непостоянства работы в зависимости от времени суток и значительного уменьшения отдачи зимой. Будут применяться в космосе и очень ограниченно в самых отдалённых южных районах.
3. Получение и использование биогаза возможно только очень ограниченное непосредственно на животноводческих фермах и на предприятиях по переработке сельхозпродукции на собственные нужды, если значительно вырастет цена энергоресурсов. Использование энергии биомассы со свалки не покроет расходов энергии даже на переработку отходов.
4. Электростанции с использованием энергии приливов и отливов из-за тяжелых условий, а поэтому ненадёжной работы оборудования и непостоянства работы. Большие сложности работы в зимний период. Возможно использование экспериментальных электростанций.
5. Никогда не будут испытываться серьёзные генераторы тока, использующие энергию морских течений из-за дорогих и ненадёжных генераторов, работающих в агрессивной морской воде. Чтобы получить сколько-нибудь существенное количество энергии при низких скоростях воды, генераторы должны быть огромных размеров.
6. Вряд ли возможно обещанное прессой использование нефтяных и газовых месторождений на шельфе северных морей кроме Баренцевого моря. Постоянные подвижки огромных ледяных масс снесут любые буровые платформы.
7. Водородная энергетика требует для получения водорода большого расхода энергии. Сам водород неудобен и опасен. Возможно, применение водорода в далёком будущем в случае новых фундаментальных открытий позволяющих получать в неограниченном количестве очень дешевую электроэнергию, но водород как топливо всегда будет уступать бензину.
8. Использование предполагаемого на луне изотопа гелий-3. Если даже и существует неизвестный на земле химический элемент, то в микродозах. Строить на луне современный горнообагатительный комбинат, от которого можно в лучшем случае ожидать в грамм добыча – в год труды, не имеет смысла.
9. Пьезоэлементы, способные давать дорогую электроэнергию в микроскопических количествах не пригодны как источники энергии.
10. Применение бактерий для получения электрической энергии или водорода. Для получения электроэнергии требуются дорогие катализаторы, но даже при существенном удешевлении получим менее удобный в работе аналог гальванической батареи. Работоспособность такого источника тока зависит от температуры. Применение бактерий для получения водорода позволит только немного повысить содержание водорода в среде обитания бактерий и в таком виде его трудно использовать.
Малоэффективные и дорогие виды энергии:
1. Реально смогут работать автомобили с громоздкими, дорогими и несовершенными пока топливными элементами, где электроэнергия получается при каталитическом разложении жидкого органического топлива. Но на жидком топливе могут работать и обычные двигатели. Эти двигатели немного экономичнее, но намного дороже обычных бензиновых.
2 Возможно в транспорте будут использоваться тихоходные двигатели Стирлинга с наружным сгоранием топлива, которые могут работать даже на дровах.
3. Существует конструктивно менее надёжный в работе, но более всеядный к жидкому топливу роторный двигатель, который не может пока конкурировать с двигателем внутреннего сгорания.
4. Батареи на термопарах из-за низкого к.п.д. возможно найдут применение как дополнение к печкам «буржуйкам».
5. Могут работать плохие по характеристикам и малонадёжные двигатели с маховиками.
6. Применение испаряющегося жидкого азота или сжатого воздуха в двигателях возможно ограниченное на небольшие расстояния.
7. Использование как топлива растительных масел. Если техникой работающей на растительном масле вспахать и засадить поле, собрать и вывезти урожай, а потом получить это масло, то вряд ли получим существенно больше масла, чем затратили. Расход топлива не единственные затраты.
8. При благоприятном развитии технологий возможно использование космических солнечных отражателей.
9. Более широкое использование малорентабельных горючих сланцев, торфа?
10. Электроэнергия с аккумуляторов для автомобильного транспорта. Возможно несколько более широкое применение для маломощных индивидуальных транспортных средств. В будущем найдут более широкое применение после выработки основных месторождений нефти, а потом и газа худшие по своим характеристикам энергоносители.
1. Использование вместо газа угля для электростанций, котельных, личных хозяйств и химической промышленности, а возможно и паровозов.
2. Значительно увеличится использование древесины для отопления и как сырья для химической промышленности.
3. Малая гидроэнергетика.
4. Тепловые насосы для использования низкотемпературного тепла.
5. Солнечные водонагревательные установки для бытовых нужд смогут покрыть только очень малую часть потребностей в энергии и только в тёплое время года.
6. Этиловый спирт и метанол для работы двигателей внутреннего сгорания, которые значительно вырастут в цене из-за энергозатрат на их получение и необходимости в большом количестве органики.
7. Использование синтетического бензина из самой разной органики (торф, горючие сланцы, древесина и т.д.).
8. Более широко для получения тепла, а иногда и электроэнергии будут применяться различные виды вихревых генераторов.
9. Геотермальные воды, но использование составит небольшую часть в общем объёме получаемой энергии.
10. Гужевой транспорт.
Для большой энергетики не подходят варианты использования не постоянно работающих источников энергии с применением аккумуляторов. В ближайшие десятилетия после выработки нефти значительно увеличится использование других видов органического и сырья. Сначала газа, потом угля, торфа и древесины, о воспроизводстве которой нужно позаботиться сейчас.
Из всех видов энергии несколько особняком стоит атомная энергия, для которой в России осталось мало сырья. США,
Германия и Франция уже давно не строят у себя атомные электростанции, как я понимаю, из соображений экологической безопасности. Скорее всего, по мере выработки запасов нефти и газа придётся этой опасностью пренебречь.
Строительство Волго-Донской АС вызвало протесты местного населения и им обещали много дешевой энергии. Когда АС запустили, то оплата за электроэнергию стала больше, чем у соседей из-за более высокой себестоимости. В такой же ситуации может оказаться и Россия.
Когда начнут отключать от газа города и регионы, то придётся перевести котельные и газовые печки в домах на атомную электроэнергию. Только кто сможет оплачивать такое отопление? Не думаю, что большая часть населения согласится спокойно замерзать. Правда большая часть сырья для атомных электростанций уже продана и нам придется сразу перегодить на более дорогую энергию.
Получение термоядерной энергии проблематично в ближайшие 50 лет и никогда не будет дешевым.
Конечно, это далеко не полный список источников энергии, встречается информация и о многих других. Это, например различные конструкции летающих тарелок и двигателей космических кораблей, некоторые принципиально могут работать, но насколько эффективно не совсем понятно. Есть также сомнительная информация о заведомо неработоспособных механизмах или устройствах типа вечного двигателя, например, увеличивающиеся в объёме при переворачивании под водой поплавки или, что будто настройкой карбюратора обычного двигателя автомобиля можно достигнуть практически нулевого потребления топлива, а в некоторых режимах и нулевого потребления при небывалом увеличении мощности.
Но некоторые усовершенствования, такие как электронное зажигание, оптимизаторы действительно несколько увеличивают к.п.д. обычных двигателей внутреннего сгорания. Реально можно уменьшить энергопотребление за счёт применения новых технологий. Разработаны более экономичные турбины и генераторы, работающие на традиционных источниках энергии.
Сейчас почти в каждом научно популярном журнале описываются запатентованные чудесные источники энергии, механизмы и устройства. Можно запатентовать, например, мощную плазменную установку, которая способна выдавать пробирочные количества не очень чистого водорода, но практической ценности такие устройства обычно не имеют.
Некоторая информация о нетрадиционных источниках энергии заслуживает гораздо большего доверия, но такая информация как обычно покрыта мраком. Это опыты Николы Теслы по получению и передачи энергии, генератор О. Грицевича, который по некоторым источникам информации уехал со своим коллективом в США, и др. В основном перспективными считаются направления энергетики с использованием резонанса, вихрей, а также изучение не совсем ещё понятных полей.
Слишком рассчитывать, что нам в ближайшее время подарят неиссякаемый источник дешевой энергии не стоит. Не все страны одинаково озабочены мировой энергетической безопасностью. Из энергии, даже бесплатной невозможно изготовить, что-либо вещественное. Поэтому после выработки основных месторождений нефти и газа огромная нагрузка ляжет на гораздо худшее сырье, такое как уголь, древесина и другая органика. Их переработка более трудоёмкая и малоэффективная. Поэтому неизбежно снизится промышленное производство и реальный жизненный уровень. Не могу на все 100% гарантировать точность своих предположений, однако если сравнить с тем, что пишет об альтернативной энергетике свободная пресса….
Я хотел бы дать совет тем советчикам, которые обещают легко перевести энергетику России на солнечную, ветровую энергию, энергию бытовых отходов или водород. Прежде чем советовать и строить на этом экономическую политику государства самим и за свой счёт попробовать перейти на эту энергию.
http://forum.msk.ru/material/economic/9174.html
В пользу негодных технологий и концепций
Средства массовой информации особенно в последнее время часто дают неверную информацию, или полуправду, которая, как известно хуже, чем ложь, что может иметь серьёзные последствия. Не секрет, что против России ведётся информационная война. Дезинформация в области науки и техники в пользу негодных, малоэффективных и тупиковых концепций.
Так, например, причиной подорожания нефти и других энергоносителей называют войны, региональные конфликты, сговор монополистов и другие причины, хотя на самом деле причиной является истощение мировых запасов, в том числе естественно и в России.
Вместо этого раздаются бодрые радиоголоса, что Тюменской нефти у нас много, аж на двадцать лет хватит. Что на Каспии у нас всего только 7% залежей нефти и поэтому нас такие мелочи мало интересуют. Называются разные сроки, когда у нас в России кончиться нефть-это от 10 до 50 лет. Даже при самых оптимистичных прогнозах уже нынешнее поколение российских людей будет жить без российской нефти. Значение нефти явно недооценивается. Обычно говоря о нефти, имеют в виду, что это дополнительный источник доходов в казну и бензин для легковых автомобилей. Можно подумать, что для простых людей её отсутствие не будет иметь существенного значения. На нефтепродуктах работает сельскохозяйственная техника и для большинства людей не всё равно, почём завтра будет хлебушек. От нефтепродуктов зависят все виды транспорта, включая водный, воздушный и просто грузовой автомобильный. Смазочные масла из нефтепродуктов будут нужны и через 100, и через 200 лет. Без нефтехимии невозможно производство большинства пластмасс и многих других компонентов для промышленности.
Сейчас СМИ стали часто упоминать об альтернативных источниках энергии, например энергии солнца, ветра, вулканов и др. При этом обычно не забывают приговаривать: «Что нам теперь делать с имеющимися запасами нефти?». Зато почти не упоминается о том, что такие источники энергии в лучшем случае в десятки раз дороже, а то и вовсе нерентабельны в обозримом будущем. Ну не будет трактор работать на солнечных батареях, а металлургический завод на ветровых генераторах. Сколько надо было заряжаться знаменитому марсоходу, чтобы проехать несколько метров? Почему нет желающих отключиться от «дорогой» электроэнергии и пользоваться «бесплатной» от ветрогенератора и аккумуляторов хотя бы на даче? Примерно то же, но дороже получается с водородными двигателями для транспорта.
Для того чтобы уменьшить цену на горючее нам рекомендуют строить больше нефти и газопроводов, добывать больше нефти и сбивать мировые цены, что мы послушно и делаем. Из-за легко достающихся нефтедолларов проще покупать товары за границей, чем производить их. Поэтому, например лёгкая промышленность практически не работает, а население в сельскохозяйственных районах живёт очень бедно. Как в таких условиях может расти валовой внутренний продукт?
Мы не хотим замечать, что интенсивная добыча природных ресурсов только приближает тот день, когда мы проснёмся утром и увидим, что у нас нет ни промышленности, ни ресурсов. Возможно, кто-то надеется на стабилизационный фонд, который вкладывает деньги в иностранные банки. Но доход от любого банка намного меньше, чем рост цен на энергоносители. Если мы, например, продали нефть в количестве необходимом нам в течение 10 лет и положили эти деньги в банк. Когда у нас кончится нефть, и мы захотим купить её по новым ценам, то приобрести её сможем на эти деньги в количестве во много раз меньше, хорошо если на несколько месяцев. Так зачем её было трогать? В месторождениях она и так неплохо сохранится, пока вырастут цены. А так образно говоря через 50 лет мы за килограмм нефти будем отдавать килограмм теперешних долларов. И ещё одна шутка: если вдвое уменьшить поставки газа в Европу, то возможно ЕС будет проситься в состав России. Стоит ли продавать нефть сейчас, если цена на неё за год вырастает больше, чем проценты в банках.
В отличие от нас некоторые иностранные компании это понимают и поэтому приобрели у нас права на добычу в некоторых месторождениях. При гарантировано быстром росте цен на энергоносители нерентабельные месторождения быстро становятся сверхдоходными.
Несмотря на массовый вывоз нефти, назывались небольшие суммы, приходящиеся на каждого россиянина, но распределяются они крайне неравномерно. Часть идёт в стабилизационный фонд на покупку обесценивающихся долларов, другая часть идёт нефтяным миллиардерам. Так, что большинство населения России особенно не пострадает от сокращения экспорта энергоресурсов. Зато появится возможность развития собственной промышленности и сельского хозяйства, задавленных импортом от нефтедолларов. У нефти и газа нет и не будет альтернативы. А мы вывозим их на пределе технических возможностей, якобы надо пользоваться удобным моментом. Цена на нефть хоть и будет колебаться, но неизбежно будет расти. Настоящую цену нефти мы узнаем в момент истины, когда перестанем её продавать, а будем уже покупать. Чем быстрее мы движемся к этому, тем резче и болезненнее будет остановка.
Большую часть электроэнергии мы получаем от тепловых электростанций при сжигании минеральных ресурсов. В СМИ постоянно ругают якобы высокие цены на бензин и электроэнергию. То ли ещё будет. А с чем вы сравниваете? Если сравнивать со стоимостью альтернативной энергии, на которую все-таки придется перейти, то бензин и электроэнергия у нас почти бесплатные. Зарубежная информация в Интернете и подконтрольные олигархам СМИ очень часто небезуспешно убеждают нас, что нефть скоро подешевеет, что в мире много дешевой и доступной энергии. Вот как только закончится нефть, так сразу легко и просто перейдём на экологически чистые источники энергии.
Недавно на НТВ показывали грузинских якобы кандидатов на нобелевскую премию, которые при помощи автомобильного аккумулятора получали из воды водород и кислород (гремучий газ) для питания автомобильного двигателя. Полученного от одного аккумулятора газа хватит автомобилю, чтобы несколько раз чихнуть, но не хватит, чтобы выехать из гаража. А у многих телезрителей может сложиться мнение, что и правда скоро вместо бензина можно будет заливать воду.
На автомобильных выставках некоторые фирмы демонстрируют автомобили на водородном топливе. Один из лучших таких автомобилей на базе минивэна Opel Zafira при потреблении 75 литров жидкого водорода и имеет дальность пробега 400 км. Получается, что для пробега одного и того же расстояния нужно примерно в два раза больше литров жидкого водорода, чем бензина. Но цена такого автомобиля и особенно топлива, скорее всего не позволят заменить ими бензиновые автомобили. Далёкие от реального производства экономисты и телевизионные комментаторы плохо представляют себе, сколько и каких нужно, например ветрогенераторов для получения энергии нужной для работы хотя бы их автомобиля. Автомобили на аккумуляторах и водородных двигателях перемещают в основном самих себя и работают на вторичных энергоносителях, то есть на энергии полученной от других источников.
Покажите мне работающий солнечной энергии или на водороде трактор, грузовой автомобиль для дальнобойщиков, самолёт или хотя бы станок, не говоря уже о заводах.
А на чём, извините за выражение, пахать будем?
Продажу энергоресурсов за рубеж объясняют тем, что так выгодно фирмам и ничего невозможно сделать. В США и странах ЕС существует множество запретов и ограничений как на покупку товаров подрывающих собственное производство, так и на продажу стратегически важных товаров и технологий. И такие ограничения касаются в основном России. На сколько увеличили добычу нефти США?
Существует очень много способов получения энергии. Но не следует путать технические возможности и экономическую целесообразность. Когда-то мы мечтали, что за счёт богатого государства и на Марсе будут яблони цвести. А сейчас, когда за всё самим приходится платить, нет желающих кушать эти яблочки. Чтобы представить эффективность альтернативных источников надо обращать внимание не на рекламу, а на цифры и факты. Сможем ли мы оплачивать альтернативную энергетику, сохранив цивилизацию хотя бы в нынешнем виде?
Примерный расчёт ветрогенератора и его экономической эффективности:
1Вт = 0,102кгсм/с
Из этого получается, что для того, чтобы вращать ветрогенератор с мощностью 5кВт нужна мощность способная поднимать 102 кг груза на высоту 5м за каждую секунду. Не слабо и размер такого ветряка не может быть маленьким.
Если мы имеем ветрогенератор мощностью 5кВт, то это означает, что такую мощность мы будем иметь на выходе генератора только при довольно сильном ветре, обычно со скоростью 9-12м/с, что бывает далеко не всегда. Получаемое переменное напряжение при разной силе ветра отличается от необходимого нам ~220В 50гц. После выпрямителя и регулятора напряжения, которые съедают часть энергии, напряжение подаётся на аккумуляторы, которые для зарядки требуют в 1,5 раза больше энергии, чем потом способны отдать и плюс потери на саморазряд 1%-2% в день. Для сравнения обычный автомобильный аккумулятор ёмкостью 60 ампер-часов способен отдать после полной зарядки всего 0,72кВтч электроэнергии, но он не любит ни перезарядки, ни глубокого разряда. Поэтому нам нужны также схемы защиты от перезаряда, от глубокого разряда, от перегрузки и стабилизированный преобразователь в привычное для нас напряжение со своей защитой. Все эти устройства также потребляют часть электроэнергии, поэтому они уменьшают выход электроэнергии и увеличивают её стоимость.
Например, довольно неплохая ветроустановка с аккумуляторами и преобразователями «Сапсан-0,5» способная в течение месяца выдавать в условиях Подмосковья 100кВтч электроэнергии в месяц стоит 3724 евро. Сюда надо добавить расходы на доставку, монтаж, обслуживание и замену аккумуляторов (примерно один раз в два-три года). При средней стоимости электроэнергии 1 рубль за кВтч за год он выдаст энергии всего 1200 кВтч (на 1200 рублей). Этой энергии хватит только на экономное освещение небольшой квартиры. А когда окупятся затраты? Мы можем потреблять только меньше энергии, чем выдаёт генератор. Реально цена электроэнергии получается больше10 рублей. Для того чтобы готовить пищу и подогревать воду нужен агрегат помощнее, например, «Сапсан-5», способный давать в месяц 500кВтч стоимостью 13765 евро. А для того, чтобы немного подогревать квартиру зимой, например электроподогревателями общей мощностью 5кВт нужно добавить ещё 7 таких же установок. Расход энергии за месяц на обогрев: 5кВт * 24ч * 30дн = 3600кВтч в месяц. Надо 3600 : 500 = 7,2 (ветрогенератора)
Получается, что каждая семья для выживания должна иметь над головой около десятка огромных ветрогенераторов и несколько тонн аккумуляторов имеющих ограниченный ресурс и множество другого оборудования, которое нуждается в обслуживании, ремонте и замене. Какая крыша и какой семейный бюджет это выдержит? Ну а если для того, чтобы варить сталь и изготавливать эти генераторы использовать дорогую электроэнергию, то возрастёт и цена генераторов.
Некоторые рекламные предложения о ветрогенераторах преувеличивают их возможности. Реально мы имеем в 5-10 раз меньшую выходную мощность, чем номинальная мощность ветрогенератора. Некоторые надеются, что кто-то что-то придумает. Но невозможно по законам природы придумать механический генератор, который при лёгком усилии будет выдавать много энергии. Или наши депутаты издадут новые законы природы?
Немного о солнечных батареях:
Многое из того, что говорилось о ветрогенераторах, относится и к солнечным батареям. Солнечные батареи естественно тоже не могут круглосуточно выдавать свою номинальную мощность. Существующие автомобили на солнечных батареях, показываемые по телевидению, представляют собой громоздкие и лёгкие велосипедные тележки, иногда закамуфлированные под автомобиль. При очень ярком освещении они медленно двигаются по идеально ровной поверхности. Если на такой автомобиль поставить аккумулятор, то эта конструкция не сможет проехать сколько ни будь существенное расстояние. Правда, некоторые экспериментальные электромобили, забитые аккумуляторами без груза могут проезжать до ста километров и потом становятся на подзарядку на 6-10 часов. Если поставить на мощный автомобиль солнечные батареи, то прибавка энергии будет такой незначительной, что это теряет всякий смысл. Сравните мощность автомобиля и солнечной батареи.
По водородным двигателям:
В отношении водородной энергетики СМИ преподносят её как почти решенную задачу. Говорят, что машины на водороде пока несколько громоздки и дороговаты, но в самом ближайшем будущем эти недостатки будут устранены. Но это не совсем так, есть и другие принципиальные проблемы.
Автомобили на водородном топливе в принципе не могут конкурировать с обычными ни по стоимости, ни по своим характеристикам, ни по удобству и надёжности в эксплуатации.
Одна из причин это большие затраты энергии на производство водорода. Для получения из воды методом электролиза всего 0,6 м3 кислорода и 1 м3 водорода весом 90 гр. нужно 2390 ампер-часов электроэнергии (без учёта потерь на нагрев). Для сравнения водородный автомобиль на базе автобуса «MAH-NL236» при общем объёме 9 баллонов вмещающих 15 481м3 сжатого водорода имеет пробег всего 250-300 км, то есть больше 50м3 на каждый километр.
Из расчётов получается, что 1кг это14,3 л жидкого или 11,1 м3 газообразного водорода по теплоёмкости равнозначны 3-м кг или 4 л бензина.
Для его получения требуется 29 300 ампер-часов электроэнергии, которые получаются при разрядке 488 автомобильных аккумуляторов на 60 ампер-часов или 351,6 кВтч электроэнергии (без учёта энергозатрат на сжатие или охлаждение водорода).
Вторая проблема это как его надёжно упаковать.
Обычный 40-литровый газовый баллон (вес тары около 80 кг) вмещает 6-7м3 газа под давлением 150-160 атм. (вес водорода 0,54-0,63 кг). Конечно, затратив ещё некоторое количество энергии, можно получить и жидкий водород. По объёму жидкий водород занимает в 10 раз больше места, чем столько же по весу бензина. Температурные границы существования жидкого водорода всего 4,30С от -257,10С до -252,750С. Поэтому существует проблема его хранения. Если в автомобиле остался жидкий водород, то при повышения температуры водорода выше температуры кипения (-252,750С), водород улетит через обратный клапан. Если клапан не сработает, то взлететь может машина. Набрать баночку жидкого водорода у соседа, чтобы доехать до заправки тоже довольно затруднительно. Держать жидкий водород в открытых дьюаровских сосудах, как, например жидкий воздух, нельзя. В случае открытого сосуда воздух, пришедший в соприкосновение с холодными парами водорода, сейчас же превратится в твёрдые хлопья, которые будут падать на дно сосуда (ввиду малой плотности жидкого водорода), и через несколько минут получится плотная гремучая и огнеопасная смесь из твёрдых кислорода и азота и жидкого водорода, которая при малейшей неосторожности может дать сильнейший взрыв. Водородно-воздушная смесь горит при 4% водорода. Кстати динамит не взрывается при попадании в него пули.
Третья проблема это высокая стоимость как самого автомобиля, так и топлива для него. Возможно, со временем получится немного снизить стоимость и габариты оборудования. А вот энергозатраты на получение водорода сколько ни будь существенно снизить не удастся. Изменить электрохимический эквивалент или температуру образования жидкого водорода не получится, да и цена такого холодильника не из дешевых. При работе водород естественно будет отдавать только часть энергии затраченной на его получение.
На одном литре жидкого водорода автомобиль проезжает меньше, чем на одном литре бензина, а стоимость получения водорода намного больше. Если на кошельке миллиардера это отразится не очень заметно, то на грузовых и обычных пассажирских автоперевозках это скажется очень и очень сильно. При больших размерах России это довольно существенно отразится на себестоимости продукции.
Среди различных видов дезинформации чаще встречается такой вид, как манипулирование цифрами. Например, когда говорят, что к.п.д. водородного двигателя больше, чем бензинового. При этом не учитывается, для получения менее калорийного водорода на электростанциях сжигается во много раз больше более калорийного природного газа.
Бывает и совсем ничем не прикрытая ложь. Это, например, прогноз о том, что из-за массового применения водородных двигателей в течение десяти лет цена нефти за баррель упадёт до 15$. Но коммерческое использование водородного топлива возможно только когда цена бензина будет намного больше цены водорода необходимого, чтобы проехать такое же расстояние. А пока водородная энергетика это дорогостоящие игрушки и наше дорогое в прямом смысле слова будущее.
Если для получения альтернативного топлива придётся использовать альтернативную электроэнергию, то, пожалуй, дрова из Сибири дешевле и проще возить на лошадках. Наша экономика это вряд ли выдержит. Россия, скорее всего, станет свалкой мировых токсичных и радиоактивных отходов, а насчёт доходов будет как в сказке, кому вершки, а кому корешки.
Хотелось бы знать какая сейчас стоимость жидкого водорода, какая будет стоимость проезда на таком автомобиле, или например стоимость доставки тонны зерна из Краснодара в Москву альтернативным транспортом? А ещё интересно знать, сколько нужно не только долларов и рублей, но и электроэнергии для получения этого горючего?
Многие надеются, что кто-то что-то придумает и всё решится само собой. Но наука и изобретатели-энтузиасты у нас далеко не в почёте. Изобретателю, чтобы зарегистрировать выстраданное изобретение нужны годы и большие расходы. Часто после большого количества предварительных платежей он должен заплатить ещё 300$ только за отказ в регистрации. Наверное, чтобы не только ему, но и другим неповадно было.
Законы о защите интеллектуальной собственности больше защищают эстрадных исполнителей. Более низкие внутренние цены на энергоносители позволят надолго обеспечить конкурентоспособность промышленности и сельского хозяйства. Народу внушают: «Ещё немного и мы выйдем из штопора», но если ещё в несколько раз поднимутся цены на энергоносители и на транспортные перевозки, то не только пенсионеры, но и большинство населения не сможет оплачивать коммунальные услуги, а производство станет. Представьте последствия. Если темпы распродажи энергоресурсов будут расти и дальше, то сегодняшние молодые реформаторы рискуют дожить до этих времён. Рост цен на энергоносители и коммунальные услуги намного опережают рост зарплаты.
Для сохранения экономической безопасности нужно срочно ограничить продажу стратегически важных товаров. Россию будут уважать только в том случае, если мы сами научимся себя уважать и защищать свои интересы.
Монголо-татарская орда, собирая дань с Руси, не стремилась её до конца разорить.
Даже в фашистской Германии весной 1945г. сажали сосновые леса для будущих поколений.
А что оставят после себя олигархи с помощью депутатов-лоббистов и не понятно от чего свободной прессы?
Мне стыдно за Россию.
PS. Статья содержит личное мнение автора и не претендует на исключительную точность. Буду рад, если желающие не демагогией, а на цифрах и фактах опровергнут мои доводы. Тема уж очень интересная.
Литература: Химия. Энциклопедический словарь школьника / Сост. А.Кошель. - М.; ОЛМА-ПРЕСС, 2000. - 560с.; ил.
Сергей Южный
Маховичный автомобиль
Основные препятствия
Любое движущееся тело обладает кинетической энергией. Запас ее пропорционален массе тела и квадрату скорости движения. Современный легковой автомобиль, разогнанный до скорости 60 км в час, пройдет по инерции по хорошей дороге до остановки около километра; при начальной скорости 120 км в час этот путь будет уже 4 км; при скорости 400 км в час - 50 км, а при рекордной для автомобиля скорости - 1000 км в час - свыше 300 км. Это уже вполне достаточный пробег для современного автомобиля.
В действительности, конечно, этого не произойдет хотя бы из-за огромных потерь энергии при таких скоростях. Но ведь можно разгонять не сам автомобиль, а массивный маховик, помещенный внутри него и соединенный трансмиссией с колесами. Конечно, вес маховика (как и двигателя) должен быть раза в три меньше веса всего автомобиля. Повысив окружную скорость маховика до 1700 км в час, получим тот же путь пробега - 300 км. Казалось бы, все решается просто.
Но увы, расчет показывает, что при такой скорости на маховик действует разрывное усилие в 180 кг на квадратный миллиметр. Монолитный маховик (будь то отливка, поковка), из какого бы материала он ни был сделан, не выдержит такой нагрузки. А если увеличить диаметр маховика? Это не поможет, ведь размеры совершенно не влияют на разрывные силы в маховике, которые как и кинетическая энергия, пропорциональны только квадрату скорости на периферии. Законы механики тут оказались суровы: за превышение запаса энергии приходиться платить таким же повышением прочности! Поэтому-то максимальное количество энергии, которое может накопить маховик гиробуса, изготовленный из лучшей хромоникелевой стали, окажется раз в десять меньше количества энергии, запасаемого традиционным кислотным электрическим аккумулятором. Да и разгонять маховик до предельных скоростей далеко не безопасно: при случайном разрыве осколки полетят со скоростью пушечного снаряда. Приходится делать маховик с трехкратным запасом прочности, что соответственно в три раза снижает и без того малую плотность энергии.
http://www.skif.biz/index.php?name=Pages&op=page&pid=123 |
