Международная валюта и энергетика будущего (СИ) - Коломиец Павел Юрьевич
Итак, если предупреждать глобальное потепление биосферы, то за счет сокращения тепловых выбросов, а не за счет сокращения выбросов углекислого газа. Снижение выбросов углекислого газа само собой будет сопутствовать снижению выбросам тепла. Тогда вырисовывается следующая картина:
‒ Вред от атомных электростанций вполне сравним с вредом от простых угольных тепловых электростанций, ведь электрический КПД у АЭС ниже (30-35%), чем у ТЭС (35-40%), то есть тепла от АЭС в биосферу выбрасывается больше, чем от ТЭС;
‒ Тратить ресурсы на покорение управляемого термоядерного синтеза для создания новых АЭС также смысла нет, ведь энергию нужно вырабатывать из уже находящейся энергии вблизи поверхности Земли: энергии ветра, солнца, воды;
‒ Усиленно развивать выработку геотермальной электроэнергии за счет каких-то фантастически сверхглубоких скважин тоже нерационально. Электрический КПД турбин на паре низких параметров (15-20%) еще ниже электрического КПД турбин АЭС, поэтому при той же выработке электроэнергии, тепловые выбросы в атмосферу от ГеоТЭС будут намного большими, чем от АЭС и тем более ТЭС;
‒ Одним из самых передовых методов выработки электроэнергии в последнее время называют создание огромной солнечной электростанции в пустыне Сахара на африканском континенте; энергию от этой СЭС предполагается посредством линий электропередач передавать в Европу (Источник №5). Но солнечные батареи сами по себе темно-серого цвета... Создание огромной солнечной электростанции размерами с небольшое государство повлечет за собой большой разогрев земной поверхности и нижних слоев атмосферы: если сегодня светлый песок в пустыне отражает большую часть солнечного излучения, то завтра темно-серые панели будут не только вырабатывать энергию для человека, но и притягивать большое количество солнечного излучения, которое раньше отражалось обратно в космос.
‒ Тепловое загрязнение от СЭС необходимо компенсировать сооружением легких конструкций с зеркальными или белыми поверхностями, отражающими солнечный свет обратно в космос, чтобы конструкции СЭС с такими компенсаторами поглощали столько же солнечного излучения, сколько природная поверхность в данной местности до сооружения солнечной электростанции.
‒ По этой же причине обширные пожары катастрофичны не только выбросами большого количества углекислого газа, не только выделением большого количества тепла во время пожара, но и большим поглощением солнечной энергии территорией, на которой рассыпан черный пепел.
‒ Сообщалось, что группа волонтеров приступила к окраске белой краской горы, потерявшей снеговой покров из-за глобального потепления. Ожидается, что белая краска остановит нагрев этой территории и снеговой покров, пусть даже небольшой толщины, снова восстановится на этой горе (Источник №6).
По-видимому, этот прием должен стать привычкой для всего человечества: нужно всеми способами восстанавливать снеговые покровы в горах, способствовать восстановлению льдов в Северо-Ледовитом океане и просто окрашивать свои автомобили и дома (особенно крышу) в светлые тона для максимального отражения солнечного излучения от земной поверхности (Источник №7).
4. Земля — наш дом. Давайте попробуем сделать следующий важный вывод: можно ли вообще избавиться от тепловых электростанций? Вместе с этим вопросом давайте зададимся еще одним вопросом, актуальным для России: может ли человечество обойтись без ископаемого топлива вообще? Кроме выработки электроэнергии, топливо еще затрачивается для отопления и горячего водоснабжения.
Слово «экология» произошло от слияния древнегреческих οἶκος — обиталище, жилище, дом, имущество и λόγος — понятие, учение, наука, то есть экология — наука о жилище. Давайте посмотрим на проблему использования топлива на примере своего домохозяйства.
5. ТЭС. Можно ли полностью отказаться от топлива в своем домохозяйстве? На нашей планете, конечно, есть места, где легко использовать геотермальную энергию, но их можно пересчитать по пальцам. В Западной Европе для автономного отопления и горячего водоснабжения широко используются тепловые насосы. Да, относительно дешевые тепловые насосы «воздух-воздух» (наподобие кондиционера, переносящего тепло с улицы в помещение) могут довольно активно использоваться при температуре окружающего воздуха выше минус 15ºС. Тепловые насосы «вода-вода» или «вода-воздух», отбирающие низкотемпературное тепло от земли, не зависящие от температуры окружающего воздуха, стоят как новый легковой автомобиль, имеют ограниченный срок службы и во время работы потребляют довольно много электрической энергии. Это не по карману обычному жителю Земли.
Значит, без топлива и без его сжигания, хотя бы для использования его для нужд отопления и горячего водоснабжения, нам не обойтись. Тогда возникает вопрос: а что случится, если оставить тепловые электростанции для обеспечения энергией установки по добыче, транспортировке и сжиганию топлива? Потребление топлива от этого сильно не увеличится (на какие-то проценты), ведь оно будет использовано только для манипуляций с самим топливом. Да, при таком раскладе количество ТЭС сократится, но принципиально важно то, что они, как разновидность электростанций, обязательно останутся в обозримой перспективе. Вспомним, что ТЭС разделяются на КЭС (конденсационные) и ТЭЦ (теплоэлектроцентрали), где используются соответственно только конденсационные турбины и турбины с отбором пара или турбины с противодавлением. Последние, словно снимая сливки с молока, превращают в электрическую энергию легкодоступную кинетическую энергию пара, а остаток энергии, словно обезжиренное молоко в виде пара или горячей воды отпускают другим потребителям. А конденсационные турбины как раз и являются злостными загрязнителями окружающей среды. Такие турбины выжимают из пара всю энергию, которую можно обратить в механическую. Однако даже на выходе из турбин отработанный пар обладает огромным количеством энергии (хотя и низкотемпературной). Для того, чтобы отработанный пар не мешал попадать в турбину свежему пару, отработанный пар нужно конденсировать, то есть охлаждать. Именно из-за несовершенства такого способа производства энергии, примерно 60% тепла от сжигания топлива тут же, на тепловой электростанции, направляются в атмосферу или гидросферу. Это, конечно, усугубляет загрязнение углекислым газом атмосферу, увеличивает тепловое загрязнение окружающей среды, приводит к выбросам водяного пара (от градирен), хотя и короткоживущего, но сильнейшего парникового газа на нашей планете. Именно в выводе из эксплуатации таких, конденсационных турбин, в будущем и будет заключаться снижение производства электрической энергии тепловыми электростанциями. Тепловые же электростанции, преимущественно работающие по тепловому графику, будут актуальны и в далеком будущем (актуально для ТЭЦ).
На примере ТЭС мы с Вами выяснили, что энергию, предназначенную для добычи, транспортировки и сжигания топлива (собственные нужды котлов, котельных, печей и сушилок, работающих на топливе), нет смысла заменять возобновляемыми источниками энергии: такую энергию есть смысл производить, как и раньше, за счет сжигания топлива на тепловых электростанциях.
Нет смысла продумывать возможность обеспечения собственных нужд топливопотребляющего оборудования за счет возобновляемых источников, потому что везде, где есть сжигание топлива, так или иначе можно получить и энергию для собственных нужд, минуя её электрическую форму. Например, на паровозах широко применялись насосы с паровой тягой — так называемые паровые инжекторы.
Особенность потребителей энергии для нагрева заключается в большой неравномерности: она стремится к нулю в летнее время, но увеличивается в летние часы пик (расходы на отпуск горячей воды); очень большие расходы такой энергии в зимнее время и достигают максимальных значений в зимние часы пик. Для обеспечения таких потребителей нерационально сооружать ветряные и, тем более, солнечные электростанции; ведь и без того их низкий КИУМ (коэффициент использования мощности) за год в таком случае будет около нуля. Ведь в своем домохозяйстве Вам никогда не придет в голову обеспечивать себя энергией для отопления со средней нагрузкой, например, 30 кВт, за счет сооружения специально для этого ветряной электростанции. При очень оптимистичном коэффициенте использования установленной мощности на зимний период на уровне 0,33, для средней нагрузки отопления 30 кВт, Вам потребуется установить ветряк мощностью 100 кВт. Его высота составит примерно 32,5 метра (мачта+лопасть), лопасти будут длиной 12,5 метров, а диаметр описываемой окружности составит 25 метров (Источник №8).
