proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2021 год
  Агентство  ПРоАтом. 24 года с атомной отраслью!              
Навигация
· Главная
· Все темы сайта
· Каталог поставщиков
· Контакты
· Наш архив
· Обратная связь
· Опросы
· Поиск по сайту
· Продукты и расценки
· Самое популярное
· Ссылки
· Форум
Журнал
Журнал Атомная стратегия
Подписка на электронную версию
Журнал Атомная стратегия
Атомные Блоги





Обсудим?!
Способствует ли безопасности атомной отрасли закрытость (усиление режима)?
Да
Нет
Сильнее влияют другие факторы

Результаты
Другие опросы
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС
Вышло в свет второе издание двухтомника Б.И.Нигматулина. Подробнее
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия» и сайта proatom.ru. Информация: (812) 438-32-77, E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[26/10/2009]     Новые вызовы для ядерной энергетики

 С.В.Коровкин, начальник отдела технологии реконструкции и ремонта ОИАЭ ОАО "НИКИМТ-Атомстрой"

Вот уже несколько десятилетий в ядерной энергетике не создаются новые «прорывные» технологии.  Мы достраиваем спроектированные 30 лет тому назад и замороженные   в конце восьмидесятых годов прошлого века блоки АЭС. Новые строящиеся АЭС с реактором ВВЭР мало того, что принципиально  ничем не отличаются от АЭС тридцатилетней давности, но заранее обречены на проблемы с топливом, так как своего урана в России явно недостаточно.


Из стана специалистов по быстрым реакторам, так и не сумевших за 50 лет создать хотя бы демонстрационный комплекс с замкнутым топливным циклом, продолжают звучать все те же бодрые заявления о перспективах использования в качестве ядерного топлива неисчерпаемых запасов урана-238 и необходимости строительства очередных БН-XX.

Что-то по инерции продолжают делать термоядерщики, сами уже не верящие в успех своего безнадежного предприятия, и развлекающие  публику  байками о транспортировке гелия-3 с Луны.

Застой в ядерной энергетике во многом объясняется твердой уверенностью подавляющего большинства атомщиков в том, что «альтернативы ядерной энергетике нет». Между тем в нескольких европейских странах уже сказали – спасибо, господа атомщики, в ваших услугах мы больше не нуждаемся.

Дело в том, что энергетические технологии не стоят на месте. За последние несколько лет мы стали свидетелями  бурного распространения экономичных источников света, позволяющих в пять раз сократить расход электроэнергии на освещение. Несложный расчет показывает, что для России полный переход на энергоэффективные источники света означает уменьшение потребности в электрогенерирующей мощности примерно на  20 миллионов киловатт, то есть на величину, сопоставимую с той, которую должны дать 26 запланированных новых атомных блоков.

На очереди массовое освоение другой энергетической технологии  - отопление с помощью тепловых насосов. Поскольку из общего количества энергии, потребляемого Россией в течение года, более четверти тратится на отопление, внедрение новых энергоэффективных технологий здесь приведет к значительному сокращению потребления энергетических ресурсов.

Тепловые насосы уже есть в квартире у каждого - это обычные холодильники.   Принцип работы холодильника состоит в том, что тепловая машина, основным элементом которой является компрессор, передает тепло из внутреннего объема холодильника наружному воздуху.

Другой пример теплового насоса – кондиционер. Здесь тепло отбирается из воздуха в помещении и передается уличному воздуху.

Максимальный теоретический коэффициент полезного действия для тепловой машины 

                                     η = ΔT/Tнагр,

где ΔT – температурный перепад, срабатывающий в тепловой машине
Tнагр – температура нагрева рабочего тела в градусах Кельвина

Для обратимой тепловой машины, коей является тепловой насос, основной характеристикой является коэффициент конверсии – величина, обратная коэффициенту полезного тепловой машины.

Максимальный теоретический коэффициент конверсии

                                             β = Tнагр /ΔT
Если принять температурный перепад между уличным воздухом и воздухом в помещении ΔT = 30º, а температуру в помещении t = 25ºC (T = 298 K), то максимальный теоретический коэффициент конверсии составит
                                             β = 298/30 = 9.9

Это означает, что затратив 1 кВт электроэнергии на привод теплового насоса, получим почти 10 кВт тепловой энергии для отопления. Для людей, далеких от термодинамики, это кажется чудом, однако чуда никакого нет – тепловая энергия не возникает заново, а передается от холодного источника теплому источнику.

Конечно, максимальный теоретический коэффициент конверсии недостижим. В современных тепловых насосах значение коэффициента конверсии достигает β =5, а в самых совершенных аппаратах β =7.

В США ежегодно производится около 1 млн. тепловых насосов, около 30% административных и жилых зданий оборудованы тепловыми насосами. При строительстве новых общественных зданий используются исключительно тепловые насосы. Эта норма была закреплена Федеральным законодательством США.

В Швеции 70% потребности в тепловой энергии обеспечивают тепловые насосы. В Стокгольме 12% всего отопления города обеспечивается тепловыми насосами общей мощностью 320 МВт, использующими в качестве источника тепла Балтийское море. Швеция первой среди развитых стран Запада хочет пойти на кардинальные меры в энергетической сфере, а именно - попытаться в течение 15 лет полностью отказаться от нефти, при этом не строя новых атомных электростанций.

В России тепловые насосы пока экзотика. Причиной тому является не только и не столько наша технологическая отсталость, но и климатические условия на большей части территории страны. Дело в том, что тепловые насосы хорошо работают только при температуре холодного источника до -5ºС. При сильных морозах эффективность работы  теплового насоса резко падает, а теплообменные поверхности покрываются коркой льда.

В США и Западной Европе тепловые насосы в качестве источника тепла используют, в основном, тепло воды близлежащего водоема или тепло прилегающего к зданию грунта.

В России, опять же из-за продолжительных зимних морозов,   использование воды близлежащих водоемов проблематично, а грунт промерзает на глубину до полутора метров и больше. Эти факторы, конечно, не исключают применение тепловых насосов для отопления, но значительно удорожают их применение.

Однако энергетические технологии не стоят на месте. Запатентованный в 2009 году способ использования теплового насоса позволяет резко удешевить как установку теплового насоса, так и повысить эффективность его работы для российского климата. В качестве источника тепла для отопления  предлагается использовать тепло, выделяющееся при замерзании воды. При фазовом переходе вода-лед на один килограмм замерзшей воды выделяется 334 кДж или 0.093 кВт×час тепловой энергии.
Для средней полосы России при применении современных утеплителей и стеклопакетов годовой расход тепла на отопление составляет около 60 кВт×час/м2.

Для дома площадью 100 м2 на отопление необходимо 6000 кВт×час тепловой энергии в год. Если использовать в качестве источника фазовый переход вода-лед, то необходимо 65 000 кг или 65 куб. м воды. Система отопления выглядит следующим образом:

1- бассейн, 2 – нижний слой воды, 3 – верхний слой воды, 4 – тепловой насос, 5 – водяной насос, 6 – вентилятор, 7 – вытяжная труба, 8 – приточное отверстие, 9 - лед

В подвале дома расположен бассейн с водой. При работе теплового насоса прилегающий к слою воды воздух с температурой  -2º ÷ 0ºС засасывается в тепловой насос, нагревает воздух в помещении и охлажденный до температуры -10º ÷ -5ºС  возвращается в бассейн. При контакте с охлажденного воздуха с водой вода замерзает, а воздух нагревается. Водяной насос подает воду из-под слоя льда на поверхность льда, обеспечивая тем самым постоянный контакт воздуха с водой.

При положительной температуре наружного воздуха включается вентилятор и происходит приток теплого воздуха в бассейн и таяние льда. При мощности вентилятора 200 Вт и температуре наружного воздуха +15ºС лед в бассейне растает за 15 дней. Электрическая мощность, необходимая для работы теплового насоса при отоплении дома, даже в сильные морозы не превысит 1 кВт.

Годовой расход электроэнергии на отопление при коэффициенте конверсии    β =5 составит 1200 кВт×час. Устройство в подвале дома бассейна практически не приводит к удорожанию конструкции здания, требуется только  гидроизоляция дна бассейна. Подобная система отопления легко реализуема и в многоэтажных домах. Разрабатываются проекты перевода уже существующих зданий на «ледяное» отопление.

Конечно, как и везде в технологических системах, максимальный эффект достигается при комплексном подходе к энергоэффективности. Так при замене ламп накаливания на  экономичные источники света высвобождаются резервы электрической мощности как раз достаточные для новых систем теплоснабжения, а это значит, что нет необходимости в подключении новых электрических мощностей и прокладке новых сетей. Если в России, как и в Швеции до 70% всего отопления обеспечат тепловые насосы, то общая потребность страны в энергии сократиться на 10÷15%.

В заключение, несколько фактов, лично у меня, как у атомщика,  пробуждающие чувство зависти:

1. Коэффициент полезного действия лучших образцов парогазовых электростанций достиг 55%. Реконструкция российских ТЭС, работающих на газе, даст прирост 30 миллионов киловатт электрической мощности при том же расходе топлива  

2. В 2009 году компания General Motors обнародовала информацию о том, что новый гибридный автомобиль Chevrolet Volt будет расходовать максимум 1 литр горючего на 100 км пути

3. Президент США объявил о планах к 2025 году  обеспечить производство 25 процентов энергии за счет возобновляемых  источников

Альтернативы ядерной энергетике нет?
 

 
Связанные ссылки
· Больше про Альтернативные источники энергии
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Альтернативные источники энергии:
Новая ториевая энергетика: топливо, твэлы, реактор

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.14
Ответов: 7


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 17 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 26/10/2009
Альтернативы нет. Кроме как для начальников "Атомстроя", занятых всем чем угодно, кроме повышения эффективности собственно атомного строительства.

Теплонасосы, теплоаккумуляторы - всё это давно известно. И наличие патента - просто констатация факта умелого патентописательства.


[ Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 26/10/2009
и я сказал "Аллилуйя! Мои глаза открылись!"
и я отформатировал свой жесткий диск, порвал пропуск на работу и, босой, отправился в сторону Ясной Поляны

эволюция proatom.ru даже нравится - действительно смешных материалов, хоть как-то связанных с ядерной энергетикой, мало. А тут появляются регулярно и атомные пророки, и коммерческие целительницы, и геополитические борцы. Спасибо!


[ Ответить на это ]


Re: прежнему гостю (Всего: 0)
от Гость на 29/10/2009
Ну, поерничал, и чё дальше?
За отсутствием разнообразия идите в "биржевые ведомости"
хоть бы кто что путное предложил


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 26/10/2009
... есть альтернатива, есть! Давно роют в сторону потенциальных полей (гравитация) все ученые Европы и США, все как то с градиентами температуры связать хотят, а из последних (в смысле из дельт температурных по чему-либо) и вовсе намерены извлекать энергию... ну - как научатся до первого промышленного образца, так и свернется нефтегазовая экономика России а вместе с ней (рабско-уродливой экономикой) и Россия развалится... кто не верит пусть вспомнит, что США несколько лет выбрасывали на рынок нефть и сбили цену за баррель до $10.5 после чего СССР развалился...
так что все еще впереди, жаль уроки истории наше ничему не учат менеджеров и политиков....
Ядерщик


[ Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Да , да, низкие цены на нефть, а еще СССР развалили путем ипользования псионических лучей!

Поинтересуетесь:

1.Какую часть бюджета СССР в 1980 -1985 г. составляло:
1.1 Продажа нефти, включая продажу за рубли (сов. странам);
1.2 Продажа нефти за валюту, стоимость которой так коварно обвалил США.
2 Объемы продажи нефти в СССР в 1980-1985 и в настоящее время.

Узнаете много нового!

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Для Geronimo.

Цена за баррель колебалась в зоне $18-19 в указанные вами годы, и это была цена, при которой еще выгодно продавть энергоносители, а вот когда США выбросили на рынок часть своего стратегического резерва - то упала примерно до $10 за баррель... что и сказалось на поступлении нефтедолларов, вообще то еще давно, при СССР, была такая сделка века с ФРГ... ну трубы, газ, нефть... тогда закладывались основы ресурсной экномики СССР и в дальнейшем России.
Но с вами соглашусь - неточность в терминах тоже повод для замечаний, более точно можно выразить так - торговля энергоносителями. Да еще - официальной статистике и прессе не доверяю... врут фантастически, да и вам не советую. Но покопаю в предложенном вами направлении более глубже, когда то дружил с детьми секретарей обкомов и респблик, че то там осталось...по части информации...
А вообще то сырьевая направленность нашей экономики формировалась давно и не не по планам Политбюро ЦК КПСС, все было проще - Европе требовались энергоносители и не требовалась  продукция от наукоемкого производства, что и было заявлено их МИДами... принудиловка чистой воды, и деваться было  просто  некуда.
Насчет псионических лучей ничего не знаю. Но то, что  с нашими продажными политиками и чиновниками работают боевые гипнотизеры противника - знаю точно, но это тема не по вашему, извините, интеллекту...
Ядерщик 


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Я как-то на ixbt по поводу перестройки и экономической эффективности СССР дискутировал.

http://forum.ixbt.com/post.cgi?text=&user=Geronimo&date=&date_days=189&date1_d=22&date1_m=4&date1_y=2009&date2_d=18&date2_m=6&date2_y=2009&posts=&pages=&color=1&id=print%3A78%3A004087

С сообщения 123  - про долю от продажи нефти в доходе СССР.

Про "приписки" есть выше несколько сообщений.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
... извините, Geronimo, а вы случаем не менеждер чего нибудь ядерного? Интерена ваша реакция на тему тепловых насосов, проглядывается интерес чисто коммерческий - или я ошибаюсь?
Не обжайтесь...  старый я уже, иллюзий не имею и не имел никогда по нашей отрасли...


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Я инженер, и интерес у меня чисто технический.
Конечно, тепло можно получать разными способами, но бассейн с водой под домом, аккумулирующий тепло в теплое время, и хранящий  его с малыми потерями до зимы - это просто праздник какой-то!

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
это просто праздник какой-то!

Это такое поле для "инноваторов" - ведь ни один ныне существующий дом под этот проект не подходит. Следовательно, потенциальный "внедренец" такого чуда-юда ещё и со строителей свою долю сливок снимет. А затем пропихнёт государственную программу энергоэффективных теплонасосных домов бассейнового типа - и обеспечит безбедную жисть своим внукам и правнукам.

А таким же успехом можно сразу мегаполисы на Луне городить.


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Про праздник  -это сарказм.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Многое не понял. Есть следующее вопросы и замечания:

1. В формуле
"Если принять температурный перепад между уличным воздухом и воздухом в помещении ΔT = 30º, а температуру в помещении t = 25ºC (T = 298 K), то максимальный теоретический коэффициент конверсии составит β = 298/30 = 9.9"
производится деление температуры в кельвинах на температуру в цельсиях. Почему?

2. Холодильник тратит эл.энергию на изменению температуры внутри камеры, КПД холодильника в качестве обогревателя меньше, чем КПД обычного обогревателя, т.к. нет у обогревателя нет промежуточных операций (изменение давления рабочего тела (фреона), перекачка фреона).

3. Тепло для обогрева в тепловом насосе может быть получено только из рабочего тела (например бассейна, или моря).

4. В России есть, конечно, города у морей. Теперь надо прикинуть - сколько там живет людей от общей численности в России, какую часть энергии тратится на обогрев морских городов об общих затрат на отопление в России.

5. Часть про бассейн под домом - без комментариев. Я не строитель, но проблемы из -за замерзающего! бассейна под домом мне очевидны. К тому-же, хотел бы получить ответ на следующие вопросы:

5.1 Сколько теоретически способен накопить тепла бассейн, глубиной 2-3 метра и площадью, например, 10 м на 50 м. Разница температуры воды до и после теплового насоса - 10 и 0 град. цельсия. В дальнейшем (ближе к зиме) - 1..2 градуса и 0 градусов.Отопление в России включают при температуре воздухе в районе 10 град. С в течение 5 дней, кажется. Вода будет той-же температуры.

5.2 Хватит ли этого тепла для отопления 9-ти этажного дома той-же площади? Хватит ли этого тепла с учетом использования реального оборудования, а также с учетом охлажденя воды за счет теплопередачи окружающей среде?

5.3 Если не хватит, надо ли в доме иметь две системы отопления?

5.4 Сколько будет фактически стоить такое двухсистемное отопление?

Geronimo


[ Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
По поводу п. 5.1 - невнимательно причитал статью, рабочее тело - воздух. Но

1.Как я понял, температура воды не должна опускаться ниже 0 град.цельсия.
2.Все тепло все равно берут из воды.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
И какова же разница между разностью температур в кельвинах и градусах? Это по первому вопросу :)


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Разность - 0 градусов Кельвина равен минус 273 градуса С. Но могу и наврать.

Речь идет об отношении: 

" β = Tнагр /ΔT

Если принять температурный перепад между уличным воздухом и воздухом в помещении ΔT = 30º, а температуру в помещении t = 25ºC (T = 298 K), то максимальный теоретический коэффициент конверсии составит
                                             β = 298/30 = 9.9
"

Здесь Tнагр = 25 град С,

ΔT = 30 град С, 25/30 = 0,833, а не 9,9.

Geronimo


[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 27/10/2009
Я не сварщик, нашел маску на рынке!

В формуле указано :
"
где ΔT – температурный перепад, срабатывающий в тепловой машине
Tнагр – температура нагрева рабочего тела в градусах Кельвина"

Основной вопрос у меня, все таки, не в формуле, а в практической реализации в условиях России.

Geronimo



[
Ответить на это ]


Re: Новые вызовы для ядерной энергетики (Всего: 0)
от Гость на 01/11/2009
Можно завалить расчетами весь интернет, но как нам, например, сказали в администрации нашего второго по величине в России городка: "Вы что упали, нафига нам ваши насосы? Нам дали денег на топливо для котельных, вот их мы и будем осваивать, ибо есть такая штука как БЮДЖЕТ (и в бюджете статья "закупка топлива" и чем она больше - тем лучше), а ваших насосов в БЮДЖЕТЕ НЕТ и не будет, пока нам не скажут их туда вписать, а сами мы этого делать не будем. Нам на себя ответственность брать за ваши передовые технологии не резон..."Вот и все расчеты, вот и вся эффективность...Всегда ваш, Инженер Иванов.P.S. Живу тут, пишу о насосах и попытках (иногда удачных) их внедрения, ежели что, заходите...


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@proatom.ru, webmaster@proatom.ru. Разрешение на перепечатку.
За содержание публикуемых в журнале информационных и рекламных материалов ответственность несут авторы. Редакция предоставляет возможность высказаться по существу, однако имеет свое представление о проблемах, которое не всегда совпадает с мнением авторов Открытие страницы: 0.15 секунды
Рейтинг@Mail.ru