Альтернативная энергетика и энергосбережение
1,487,254 7,532
 

  Mike Smith ( Слушатель )
13 авг 2010 17:55:10

Тред №246470

новая дискуссия Дискуссия  281

Цитата: alexsword
Стирал не я, а вероятно Кенгель.

Часть I. Модераторам МЭК.

1.   Лично я не считаю тему энергетики оффтопом.   Энергия - база экономики и обсуждать МЭК без обсуждения базы - считаю неправильным.   Это все равно, что обсуждать дефекты построенного здания без обсуждения дефектов фундамента.   Речь естественно, не о очень глубоких технических деталях - а о принципиальных вопросах, связанных с подходами в целом, на языке понятном большинству читателей.

2.  Банить/стирать, если сам пост в рамках МЭК - независимо от конкретной тематики - следует невежественные или плохо аргументированные сообщения или то, что неоднократно обсуждалось ранее.  Пост Юрия выше таковым, считаю не является.  

Прошу модераторам МЭК высказать свои соображения.

Часть II. Юрию.

Итак, сравним Ленинградскую АЭС с солнечной станцией той же площади.  

1) Сперва оценим энергоплотность.   Итак, площадь 454 гектара.    

Солнечный поток в данном регионе составляет около 100 Ватт на квадратный метр.  КПД наиболее дорогих многослойных солнечный батарей - 32%-33%.   Таким образом генерировать можно около 33 Ватт на метр.  При строительстве ближе к экватору можно повысить генерацию в 2-2.5 раза, до 65-80 ватт на метр, но это повлечет за собой значительные потери энергии при передаче на тысячи километров.

На 454 гектарах это даст нам около 150 Мегаватт.  

Причем полностью выведет эти площади из естественных процессов фотосинтеза.  

Мощность Ленинградской АЭС - 4000 Мегаватт (после завершения ремонта 1 блока), то есть плотность энергопотока на квадратный метр примерно в 25 раз больше - причем значительная часть площадей из процессов естественного фотосинтеза не выпадает!    

Следует помнить, причем, что это старый проект, 60-х ходов, если взять более современную японскую Kashiwazaki-Kariwa Nuclear Power Plant (но тоже далеко не новую), то на МЕНЬШЕЙ ПЛОЩАДИ (4.2 квадратных километра), она генерирует в два раза больше энергии (8212 Мегаватт).   Если бы в Питере была аналогичная атомная станция, то солнечную батарею по плотности генерируемого потока она бы уделала уже почти в 60 раз.  

2) Оценим экономику.  Недавно мы выиграли международный тендер на строительство двух АЭС суммарной мощностью  8000 Мегаватт за 11 миллиардов долларов, то есть 1.375 долларов за Ватт.  

Источник - http://blogstroyka.r…o-vetname/

Как я вчера говорил солнечная энергия с установкой сейчас обходится в 8 долларов за Ватт в оптимальном регионе.   В питере можно смело увеличить это оценку в пару раз, так как плотность солнечного излучения гораздо ниже.  

Заключение.  Если строить с нуля в Питере две электростанции одинаковой мощности - 8212 мегаватт - атомную (ориентируясь на японский проект, хотя вероятно есть и более современные) и солнечную,  то атомная стоила бы:
- около 11 миллиардов долларов и занимала бы площадь 4.2 квадратных километра
- около 130 миллиардов долларов и занимала бы площадь 248 квадратных километров.

Причем, если попытаться оценить перспективы, то даже при идеальном КПД фотоэлементов (конвертация солнечной энергии в электроэнергию - 100%) площадь солнечной электростанции сократилась бы лишь до 80 квадратных километров, в то время как атомные электростанции еще вполне могут быть оптимизированы даже до термояда.

Еще вопросы?



Цитата: alexsword
Теперь я понял Ваши мысли.  Перечислю их, а Вы поправьте или дополните, если я что-то понял неправильно:

1.  На данный момент промышленное использование солнечной энергии невозможно.
2.  Проблема промышленного использования исключительно в себестоимости фотоэлементов.  
3.  Данное направление исследований необходимо развивать.

Частично согласен, частично нет. Мои комменты по каждому пункту.

1.  Согласен.  

Причем по двум причинам -
а) технологическая (себестоимость с точки зрения энергозатрат)
б) фундаментальная (о ней ниже)

2.  Не согласен.

Когда работает АЭС, солнечная энергия никуда не исчезает.   Она продолжает поступать на поверхность, участвует в процессе фотосинтеза, отражается и рассеивается, образуя климатические циклы.  А солнечные батареи энергию из процессов фотосинтеза, рассеивания и отражения отнимают БЕЗВОЗВРАТНО.  Пофантазируем и предположим, Вы получили пластины пусть даже нулевой себестоимости со 100% КПД и застроили промышленными объемами этих пластин, предположим, Казахстан и Сахару.  

Если Вы застроите этими пластинами некоторую площадь, то Вы превратите эту площадь в аналог места, получающего от Солнца 0 ватт на квадратный метр.  Это хуже чем Антарктида - там хоть немного Солнца есть.  Это место с точки зрения энергообеспеченности превратится в темную стороны Луны.  Оно немедленно начнет сосать тепло с соседних областей, чтобы выравнять.  Энергетическая черная дыра!  Представьте, что станет с климатом Сахары или Казахстана, если застроить их полностью - а если мы говорим о промышленном использовании солнечной энергии, то речь должна идти именно о таких масштабах и площадях?  А что случится с климатом регионов, которым не повезло быть соседями этих "темных сторон Луны"?  В пределе такой подход к развитию промышленной энергетики означает начало нового ледникового периода.

3. Согласен.

*Исследования* - продолжать, безусловно, следует.   Солнечная энергетика имеет свои ниши - как, например, спутники в космосе или бытовое энергопотребление для удаленных территории с низкой плотностью населения, где ни АЭС строить нет смысла, ни провода тянуть издалека.  Но промышленное энергопотребление на солнечной энергии построить принципиально невозможно, попытка взять ее за основу энергетики - что в текущих технологиях, что в будущих - будет иметь геноцидальные последствия.  Именно в этом и состоит  моя мысль.

  • +0.00 / 0
  • АУ
ОТВЕТЫ (1)
 
 
  Юрий_77a699 ( Слушатель )
16 авг 2010 10:09:31


Да, если кратко сформулировать, позиция у меня такая.

Вы посчитали что будет, если в Питере на площади Ленинградской АЭС поставить солнечную электростанцию с КПД фотоэлементов 32-33%. Получилось 150 МВт. Это действительно не много.

Но предположим, мы строим солнечную электростанцию где-нибудь в Казахстане где будет 200 Вт на метр, а также предположим, что ученым удалось создать фотоэлемент с 66%. То уже получаем 600 МВт.
Это конечно не 4ГВт как у атомной, но уже и не мало. По крайней мере солнечные электростанции будут давать значительно большую мощность на единицу площади, если их сравнивать с ГЭС, учитывая дополнительную площадь затопления при их постройке(которая может составлять десятки тысяч кв км.).

Посчитаем теперь сколько на самом деле нам нужно земель, и насколько это критично, если сделать переход полностью на солнечную энергию.

Мощность всех электростанций Росии на 2008 год приблизительно 225 ГВт.

http://ru.wikipedia.…0%B8%D0%B8

Попробуем рассчитать самый нехороший вариант. Пусть у нас фотоэлементы дают лишь 10% мощности. Пусть строим мы не в самой лучшей местности с точки зрения мощности Солнца - на метр лишь 150 Вт. Т.е. батареи дают лишь 15Вт на метр!!! А также, пусть у нас на это тратятся самые лучшие черноземные земли.

Рассчитаем требуемую площадь 225 ГВт/15Вт = 15000 кв.км.

Площадь чернозема в Росии 120 млн. Га.

http://geosite.com.ru/pageid-174-1.html

100% * 15 тыс. / 1.2 млн. = 1.25%

Т.е. нам потребуется потратить лишь 1.25% чернозема, чтобы полностью перевести всю электроэнергетику Росии на солнечную энергию. И это лишь при 15Вт на метр!
Кроме того, мы специально извратились и считали для чернозема.
Площадь пахотнопригодных земель 25-32 млн. кв. км. (тот же источник)
Соответственно наши солнечные батареи займут 0.06% - 0.047% пахотных земель, что вообще на грани какой-то флуктуации.
И это все не учитывая что есть огромное количество пустующих земель совсем не пригодных для сельского хозяйства.

А давайте посчитаем, какой процент пахотно-пригодных земель России надо потратить, чтобы обеспечить электроэнергией весь мир?
Вы считали, что при 100% КПД и 200Вт на метр требуется 80 тыс. кв. км. у нас 10% КПД и 150 Вт. на метр - получим приближенно 1 млн. кв. км. Это лишь 4%-3.1% от пахотных земель Росии. Думаю, если бы мы стали переводить пахотные земли на производство электроэнергии для всего мира, то даже не заметили бы чтобы это как-то сказалось на продовольствии.

Суть в том, что количество солнечной энергии для нашей планеты настолько огромно, что любые наши ее отборы для климата планеты на грани погрешности измерения.

И последний 3-ий вопрос - это рентабельность.
На мой взгляд это и есть камень преткновения солнечной энергетики. Солнечные панели слишком дороги. Но мое предположение - что это временное явление и с развитием прогресса у них вырастет и КПД а также упадет стоимость.
Но предположим самый худший вариант - технология производства их такая, что никакие научные изыскания и наши изобретения не позволят снизить их. То и в этом случае, остается еще множество вариантов для снижения себестоимости но уже инженерного характера.
- Например, пусть у нас панель со себестоимостью энергии 8$ за Вт. Ставим дополнительно 9 зеркал(которые уж точно стоят дешево) и направляем свет от них на нашу батарею. Мощность удесятиряется, соотвстственно стоимость энергии (если ее основа именно панель) становится 0.8$ за Вт. В этом случае конечно придется делать механизмы поворота зеркал за солнцем и усложняется конструкция. Но тут огромное поле для инженерной мысли.
  • +0.00 / 0
  • АУ