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

[06/05/2013]     Выбор перспективной энергетики XXI века

В.Н.Половинкин, засл. деятель науки РФ, д.т.н., проф.

Выбор перспективной энергетики XXI в. сегодня является самым главным вопросом. К сожалению, не в одной ФЦП вопросы энергетики в чистом виде, её перспективного развития не рассматриваются. А если и входят в программы, то с финансированием по остаточному принципу, что не позволяет смотреть далеко вперед. Вместе с тем, энергетика представляет собой системообразующую отрасль национальной экономики, которая определяет её конкурентоспособность, себестоимость валового внутреннего продукта, уровень развития любой инфраструктуры.


В основе цен на ту или иную продукцию лежат энергетические затраты на её производство. Не случайно у экономистов существует два понятия: продукт с низкой и высокой добавочной стоимостью.

Всё энергетическое оборудование, как правило, является продуктом с высокой добавочной стоимостью. И оно вносит особый вклад в пополнение ВВП любого государства. В нашей стране, к сожалению, на современном этапе в основном производится продукция с низкой добавочной стоимостью. Например, в случае судостроения, это корпуса судов, для добывающих платформ также только корпуса. Всю энергетическую оснастку мы приобретаем за границей. Соответственно, и прибыль получаем несоизмеримо меньшую.

В основе выбора того или иного вида энергетики лежат четыре вида, четыре потока ресурсов: информация (знания об объекте), энергия, материалы, трудовые ресурсы.

В настоящее время сформировалась новая парадигма экономики и энергетики, а именно переход к решению эколого-экономических задач, задач перспективного экологического развития, при решении которых должно происходить согласование, сопряжение интересов и требований политики, экономики, производства и экологии.

Затраты на ликвидацию последствий воздействия на экологию сегодня существенно превышают затраты на создание новых экологически чистых продуктов.

Энергоресурсная, энергоэкономическая и энергоэкологическая проблемы для мирового сообщества в XXI в. становятся основными.

Мировой опыт показал, что экономить энергию в 2-4 раза дешевле, чем строить новые энергетические комплексы. Поэтому в качестве парадигмы развития на XXI век ЮНЕСКО приняла экономию ресурсов.

Масштаб современного развития энергетики в мире столь велик, что ресурсные факторы и, главное, экологические проблемы приобретают статус критических ограничений, дальнейшее нарушение которых грозит самой цивилизации. Именно ресурсы и экологические проблемы являются определяющими при выборе вида энергетики.

Четыре направления глобальной энергетики

Рассмотрим четыре направления глобальной энергетики:
- традиционная энергетика на органическом топливе (уголь, газ, нефть, нефтепродукты); - - гидроэнергетика;
- атомная энергетика;
- нетрадиционная энергетика - возобновляемые источники энергии (ВИЭ).

Считается, что на рубеже 2030-2040 гг. мир откажется от атомной энергетики. С моей точки зрения, наоборот, доля атомной энергетики будет постоянно возрастать, а доля ВИЭ не будет превышать 10-15% (в лучшем случае 20%). Традиционная энергетика по-прежнему будет преобладать. Прогнозы о том,  что к 2060 г. практически весь объем энергии будет получаться за счет возобновляемых источников энергии, на мой взгляд, беспочвенны.

В основу выбора вида перспективной энергетики положены экологические проблемы. В качестве критического параметра рассматривается выброс парниковых газов. По оценкам Мировой экономической ассоциации (МЭА), сокращение парниковых выбросов в мировом энергетическом секторе в 2 раза (с 30 Гт/год до 14 Гт/год) потребует дополнительных инвестиций в 45 трлн долл. США за период до 2050 г. (1,1 трлн долл. США в год). Ограничение создания новых энергосберегающих технологий связано со стоимостью. Считается, что на рубеже 2030 г. стоимость традиционной энергетики и разрабатываемой новой энергетики примерно сравняется.

Обеспечение энергобаланса

Основой стратегии любого государства является обеспечение энергобаланса — баланса добычи, переработки, транспортировки, преобразования, распределения и потребления всех видов энергетических ресурсов.

Под интегральными ресурсами понимается системная совокупность ресурсов - вещественных, энергетических и информационных, как факторов жизни общества в сочетании с материальными и трудовыми ресурсами.

В современной России баланс нарушен на всех этапах развития энергетики. Мы добываем первичных энергоресурсов больше, чем разведаем и открываем новых месторождений. И так ограниченные ресурсы мы выбираем ускоренными темпами.

В экономике природопользования различают валовой, технический и экономический энергетические ресурсы.

Валовой ресурс представляет суммарную энергию, заключенную в данном виде энергоресурса. Технический ресурсэто энергия, которая может быть получена из данного вида энергоресурса при существующем развитии науки и техники. Технический ресурс составляет от доли до десятка процентов от валового ресурса, и постоянно увеличивается по мере усовершенствования энергетического оборудования и освоения новых технологий. На сегодняшний день даже для самой совершенной технологии доля получаемой энергии не превышает 10% от валового ресурса.

Под экономическим ресурсом подразумевается энергия, получение которой из данного вида ресурса экономически выгодно при существую­щем соотношении цен на оборудование, материалы и рабочую силу. Он составляет некоторую долю от технического ресурса и так же увеличивается по мере развития энергетики.

Единственными видами энергетики, которые сегодня являются конкурентоспособными, это традиционные тепловые двигатели, работающие на углеродном топливе, и атомная энергетика. Причем, уникальность атомной энергетики заключается в том, что стоимость единицы энергии её не зависит от стоимости урана. Во всех остальных видах наблюдается резкое изменение стоимости при повышении цен на первичное сырье.

Энергообеспеченность населения Земли

При современной численности населения и существующем уровне развития энергетики, земной шар в настоящее время перенаселен и энергетически перенасыщен. Дальнейшее увеличение энергетической мощности обязательно будет сказываться на экологических проблемах. Финансовой мировой элитой вкладываются огромные деньги, для того чтобы затормозить прирост населения земного шара.

По оценкам МЭА (WEO 2009), при сохранении темпов роста населения и ВВП (в соответствии с данными ООН и Всемирного Банка) потребление первичной энергии к 2030 г. вырастет на 40%, с учетом экстраполяции данных МЭА до 2050 г. - примерно на 74% с 10,4 млрд т у.т. (без учета ресурсов для неэнергетичесих целей) до 18,1 млрд т у.т. Добыча и разведка не обеспечат такого прироста первичных ресурсов, чтобы удовлетворить возросшие потребности. Самый значительный рост энергопотребления будет происходить на транспорте.

В то же время, экономное, эффективное потребление энергии уже сегодня могло бы обеспечить сокращение потребления ископаемого топлива до 40%. Применение энергоэффективных (ЭЭ) технологий в электроэнергетике позволяет обеспечить около четверти эффекта, транспорт - 20% и максимальную долю - до 40% эффекта дает промышленность. Следовательно, в первую очередь необходимо развивать транспортные и промышленные энергетические технологии.

Мировым сообществом разработана методология прогнозирования мировой энергетики в рамках блока моделирования мировой энергетики комплекса SCANER (рис.1).

Рис.1 блок моделирования мировой энергетики комплекса SCANER
Основой такого подхода являются: ретроспективные показатели спроса на энергоресурсы по видам топлива, секторам потребления, динамика ВВП и численность населения; сценарии темпа роста ВВП и населения, энергетической политики государства и НТП. В этом подходе существует несколько блоков: блок оценки ресурсов газовый, нефтяной, угольный модули, модули ВИЭ, атомной энергетики; модуль прогнозирования спроса – промышленного, транспортного, населения и пр.

Между экономикой и энергетикой существует прямая связь. Именно энергетика определяет не только себестоимость продукции, но сам характер развития цивилизации рис.2).


Рис.2 Динамика изменения доли затрат на энергию в глобальном ВВП

Если на долю всех энергетических емкостей приходится более 10% ВВП, государство обречено на деградацию, тупиковый вариант развития. Мы достигли как раз этого уровня. И если не предпринять соответствующих мер по модернизации энергетики, дальнейшее развитие цивилизации по объективным причинам не представляется возможным.

Вторым показателем эффективности энергетики являются капитальные затраты и себестоимость энергетики (табл.1).


Табл.1 Капитальные затраты и себестоимость традиционной энергетики и различных видов ВИЭ

Если государство не осуществляет определенные преференции, не вкладывает  средства в развитие ВИЭ, то их стоимость всегда будет выше, не сможет конкурировать с традиционной углеводородной энергетикой. При сегодняшних вкладах в мировое развитие ВИЭ, стоимости традиционной углеводородной энергетики  и ВИЭ к 2030 г. могут сравняться. Дело в том, что вырабатываемая ВИЭ энергия имеет низкую плотность, к тому же это производство небезопасно. Солнечная энергетика приводит к изменению климата, перераспределению теплового потока Земли, ветровая – воздействует на  окружающую среду шумом и инфразвуком, перераспределением воздушных потоков и т.д.

Плотность потока энергии наиболее перспективных ВИЭ:
- солнечная энергия 150-200 Вт/кв.м
- ветровая энергия 500 Вт/кв.м, при 10м/с
- гидроэнергетика 500 Вт/кв.м, при 1 м/с
- приливная энергетика 350-500 Вт/кв.м
- геотермальная энергетика до 700 Вт/кв.м

Основной объем добываемого сырья используется для производства вторичных энергоносителей. Как топливо используется 85% получаемого газа, 80% угля и около 80% нефти. По прогнозу до 2050 г. произойдет следующее перераспределение: газ как топливо будет использовать на 60%, уголь останется на том же уровне, использование нефти в качестве топлива уменьшится до 40%. Если посмотреть на мировое потребление энергоресурсов до 2020 г., нефть по-прежнему будет преобладающей. Доля традиционной энергетики по прогнозу к 2050 г. будет составлять до 60%.


Рис. 3 Прогноз динамики энергопотребления в XXI в.

Существующие технологии на сегодняшний день себя исчерпали. Дальнейшее наращивание мощностей обречено на отрицательные результаты. На рубеже 2050 г. доля инновационной энергетики будет составлять 30%, а в 2070-2080 гг. примерно половину (рис.3). Но даже на такую далекую перспективу традиционная энергетика будет по-прежнему использоваться.

По данным Гринпис и МЭА (рис.4) львиная доля в мировом энергетическом балансе с 2020 г. отводится солнечной энергии.


Рис.4 Мировой энергетический баланс по данным Гринпис и МЭА

Ядерная энергетика, по их прогнозам, перестанет существовать с 2045 г. С моей точки зрения, наоборот, это будет этап нового подъема, связанного с ядерной энергетикой, построенной на иных принципах. Останется достаточно значительным вклад биомассы, ветровой энергетики и т.д.

Более реальный прогноз структуры энергопотребления выглядит следующим образом (рис.5).


Рис.5 Прогноз структуры энергопотребления

Не стоит переоценивать т.н. сланцевую революцию, лоббируемую определенными экономическими и политическими кругами в США. Сланцевое производство является технологически очень вредным. Срок службы скважины не превышает 5-10 лет. Для получения 1000 м3 газа, требуется около 1 т песка и несколько тонн воды. Следовательно, рядом со скважинами должны быть огромные песчаные карьеры и водоемы. Не всё так просто в сланцевой энергетике, как её пытаются представить миру.

На рис.6 показана структура потребления первичных энергоресурсов до 2050 г. с моей точки зрения это наиболее реальный прогноз, где присутствует и нефть с 20%, и газ с 16%, и уголь - 27%. Тенденции уменьшения добычи и использования угля не просматривается. По поводу ядерной энергетики 7% ядерной энергетики возможны при условии, что не будет разработан ядерный синтез. Хотя специалисты считают 2040-2050 г. станут стартом нового безопасного вида ядерной энергетики.


Рис.6 Структура потребления первичных энергоресурсов

Как оценивают долю и рост каждого вида энергетики специалисты? По оценкам МЭА, установленная мощность ГеоТЭС вырастет с нынешних 11 до 43 ГВт к 2050 г. (0,4 % установленной мощности). Рост установленной мощности всех ГЭС по МЭА составит с 922 ГВт в 2007 г. до 1681 ГВт к 2050 г. (до 8-10% установленной мощности). Рост потребления биомассы в производстве первичной энергии вырастет с 1,7 млрд т у.т. (2007 г.) до 2,6 млрд т. у.т. к середине столетия. В электроэнергетике рост мощностей на основе биомассы составит с 46 ГВт до 244 ГВт (652 ГВт) к 2050 г. или в пределах 2,3% (5,6%) от общей установленной мощности. В транспортном секторе биотопливо вырастет с нынешних 50 млн т у.т. до 270 (400) млн т у.т. (около 10% от объема потребляемого топлива). Общее потребление топлива в транспортном секторе составит 5,4 млрд т у.т.

По оценкам Гринпис, потребление энергии за счет солнечных коллекторов может составить 1,3 млрд т у.т. к 2050 г. (нынешнее производство - 13 млн т у.т. на 2007 г.)

На возобновляемые источники все вместе взятые будет приходиться не более 20-23% установленной мощности.

Проблемы разработки альтернативных видов топлива

Интерес к созданию альтернативных видов топлива обусловлен тремя факторами:

1. альтернативные виды топлива, как правило, экологически безопасны с момента их использования (но не получения), при горении обеспечивают меньше выбросов, которые усиливают смог, загрязнение воздуха и способствуют глобальному потеплению;

2. большинство альтернативных видов топлива производится из неисчерпаемых, возобновляемых ресурсов и запасов;

3. использование альтернативных видов топлива позволяет любому государству повысить энергетическую независимость и безопасность.

Энергетически независимых государства в мире на сегодняшний день всего 4, в том числе РФ и США.

Альтернативные виды топлива характеризуются рядом отличий:

•         физические и химические свойства альтернативных видов топлива значительно отличаются от аналогичных характеристик ископаемых видов топлива;

•         большое число альтернативных видов топлива обычно используют одновременно, в то время как использование ископаемого топлива обычно ограничено одним или двумя видами;

•         альтернативные и ископаемые виды топлива имеют различные характеристики горения;

•         теплотворная способность альтернативных видов топлива обычно ниже на 10-15 % при самом благоприятном исходе;

•         альтернативные виды топлива часто содержат такие примеси, как фосфаты, хлор и тяжелые металлы;

•         они могут одновременно использоваться в одном типе теплового двигателя.

Для того чтобы производство и применение альтернативных моторных топлив было эффективным, необходимо выполнение следующих условий:

•         наличие достаточных сырьевых ресурсов и приемлемые технико-экономические показатели их добычи и переработки;

•         технологическая и энергетическая совместимость с транспортными силовыми установками;

•         благоприятные экономические и экологические показатели процесса топливоиспользования;

•         безопасность и безвредность.

На сегодняшний день существует порядка 20 видов альтернативного топлива. 10 из них являются предпочтительными:
1.природный газ (компримированный, сжатый, сжиженный, охлажденный);
2. газовый конденсат (жидкие смеси высококипящих углеводородов);
3. диметилэфир (синтетическое преобразование газа в жидкое состояние);
4. шахтный метан;
5. этанол и метанол (простейшие спирты: метиловый СН3-ОН и этиловыйСН3СН2-ОН);
6. электрическая энергия;
7. биодизельное топливо, биотопливо, биогаз;
8. воздух;
9. водород;
10. вода.

Доля альтернативных источников топлива в общем объеме потребления к 2020-2030 г. не будет превышать 23%. Исполнительный директор Международного энергетического агентства Нобуо Танака заявил, что в 2030 г. 60% электроэнергии будет вырабатываться за счет возобновляемых источников энергии. Ранее он предсказывал, что доля одной только солнечной энергетики в электрогенерации к 2050 г. составит 20-25%. Пока же доля ВИЭ не превышает 7%.

Электроэнергетика

Один из самых сложных вопросов применительно к энергетической отрасли является разработка электроэнергетических технологий. На рис.7 представлен топливный баланс электроэнергетики до 2050 г.


Рис.7 Топливный баланс электроэнергетики

При выборе типа электрогенерации решение принимается исходя из следующих факторов:

1. область применения: производство электроэнергии, когенерация (наиболее предпочтительный вариант, когда ЭС вырабатывает разные виды энергии, не только тепловую) или другие цели, например, кратковременный оперативный резерв мощности для поддержания стабильной работы и повышения надежности и безопасности эксплуатации сети;

2. снижение капитальных или эксплуатационных затрат не энергообеспечение предприятия, города или региона;

3. снабжение топливом должно быть не дорогим и доступным при оптимальных экологических показателях;

4. особенности размещения энергообъектов, включая климатические и топографические условия на площадке и доступность необходимых вариантов системы охлаждения;

5. прочие ценовые факторы, например, стоимость разрешений на выбросы и т.д.

В мировой энергетике намечается тенденция децентрализации энергетических объектов. Единый энергетический комплекс страны является экономически нецелесообразным. Речь может идти о районировании или децентрализации размещения энергетических объектов.
В зависимости от источника энергии (вида топлива) все электростанции до 2050 г. будут задействованы следующим образом:

1.  Атомные электростанции (АЭС)
•         станции реакции деления;
•         станции реакции синтеза (еще не существуют, но в промышленных планах появятся к 2050-2060 гг., по мнению экспертов атомной отрасли в 2030-2040 г.)
К началу 2050 г. на АЭС будет приходиться не менее 25 % от мировой суммарной мощности.

2. Электростанции, работающие на органическом топливе (ТЭС)
•         газовые электростанции:
•         электростанции на природном газе, включая газопоршневые и парогазовые турбинные установки (примерно 70% от суммарной мощности),
•         электростанции на рудничном, болотном газах, биогазе, лэндфилл газе (к началу 2050 г. 30% от суммарной мощности, включая газопоршневые установки);
•         жидкотопливные электростанции:
•         электростанции дизельные (40-50% от суммарной мощности жидкотопливных ЭС),
•         электростанции газотурбинные, включая парогазовые моноблоки (35-40 %  от суммарной мощности жидкотопливных ЭС),
•         электростанции бензиновые (5-10% от суммарной мощности жидкотопливных ЭС);
•         твердотопливные электростанции:
•         угольные электростанции,
•         торфяные электростанции (подсветка факела основного топлива газом или жидким топливом, являющимся также резервным топливом).

3. Гидроэлектрические станции (ГЭС)
•         русловые гидроэлектростанции,
•         приплотинные гидроэлектростанции,
•         деривационные гидроэлектростанции,
•         гидроаккумулирующие электростанции,
•         приливные электростанции,
•         электростанции на морских течениях,
•         волновые электростанции,
•         осмотические электростанции (на явлении осмоса).

4. Ветроэлектростанции (ВЭС)

5. Геотермальные электростанции

6. Солнечные электростанции (СЭС)
•         электростанции на солнечных элементах,
•         гелиостанции (с паровым котлом),
•         химические электростанции.

Атомная энергетика

В мире в настоящее время эксплуатируется 441 энергетический реактор общей мощностью 374,633 ГВт. (цифры не абсолютные, + - 10). Дополнительно строится ещё 60 энергоблоков. В нашей стране функционирует 10 АЭС установленной мощностью 23,2 ГВт. Строится около 6 энергоблоков.

Какие новые решения можно ожидать в атомной энергетике?

- Совершенствование ВВЭР с вовлечением в ядерный цикл изотопов урана 238 и тория 232;

- новые решения: легководные реакторы, быстрые реакторы; реакторы малой мощности, жидкосолевые реакторы, транспортные и космические ЯЭУ.
 
Все трагические случаи, которые произошли в атомной энергетике, на самом деле являются свидетельством её высочайшей надежности. При стечении неграмотных действий при проектировании, эксплуатации, степень гибели обслуживающего персонала, связанная непосредственно с ядерным циклом, минимальна. Утверждения о низкой безопасности ядерной энергетики в принципе не верно.

Прогнозированием развития ядерных технологий в XXI в. занимался ряд известных ученых. Н.Н.Пономарев-Степной представил три этапа развития ядерных технологий:

1. ближний (десять – двадцать лет):
- эволюционное развитие реакторов и технологий топливного цикла;
- разработка и опытная эксплуатация улучшенных и инновационных технологий реакторов и топливного цикла, т.н. замкнутый цикл;

2. период активного роста ядерной энергетики (до середины столетия):
- расширение масштабов ядерной энергетики в четыре/пять раз;
- освоение инновационных технологий реакторов и топливного цикла, (расширенное воспроизводство топлива, замкнутый U-Pu и Th-U цикл, использование полезных и выжигание опасных изотопов, долговременная геологическая изоляция РАО, бридеры, высокотемпературные реакторы, малые реакторы, производство водорода, опреснение воды);

3. период устойчивого развития крупномасштабной ядерной энергетики (вторая половина столетия):
- развертывание инновационных ядерных технологий;
- многокомпонентная ядерная энергетика;
- атомно-водородная энергетика.

Перспективная ядерная энергетика в большей степени будет основана на синтезе.

Развитие транспортных энергоустановок

Проблемными областями с точки зрения эффективности энергетики являются: транспорт (20%), промышленность (40%) и электроэнергетические системы (40%).

Мировой автопарк на сегодня насчитывает около 900 млн ед. Приблизительно 30% приходится на грузовые автомобили, 70% - на легковые машины и автобусы. Прогнозируется увеличения автотранспорта к 2050 г. примерно в15 раз. Каждый год в мире производится 40-45 млн автомобилей, из них 25 млн заменяют выводимые из эксплуатации транспортные средства, а 20 млн составляют ежегодный прирост мирового автопарка. В среднем один автомобиль потребляет 2,2 т бензина (дизтоплива) в год. Таким образом, весь мировой автопарк потребляет порядка 2 млрд т топлива, на производство которого в зависимости от глубины переработки требуется от 6 до 8 млрд т нефти.

Необходимость усовершенствования автомобильных энергоустановок в настоящее время определяются двумя важнейшими социально-экономическими проблемами:

- рациональностью использования топлива нефтяного происхождения, в том числе заменой его альтернативными энергоносителями;

- снижением вредного воздействия автотранспорта на окружающую среду.

Среднесрочными перспективными разработками являются автомобили с комбинированными энергоустановками на базе двигателя внутреннего сгорания (ДВС), работающего на водородном топливе, синтезируемом на борту АТС. К дальнесрочным проектам следует отнести автомобили с энергоустановками на базе различных топливных элементов.

Рис.8 Сравнительная оценка влияния альтернативных видов топлива на экологические показатели автомобильного двигателя
Одним из ограничивающих факторов при выборе ТЭУ являются экологические проблемы. Минимальный выброс отработавших газов приходится на водородное топливо. Все остальные дают значительные выбросы окиси азота, CH, CO. Сравнительная оценка влияния альтернативных видов топлива на экологические показатели автомобильного двигателя с принудительным воспламенением показана на рис.8 (1 – бензин; 2 – бензин + продукты его конверсии; 3 – бензин + Н2; 4 – сжиженный нефтяной газ; 5 – сжатый природный газ; 6 – метанол; 7 – метанол +Н2; 8 – синтез – газ (Н2 + СО); 9 – водород (Н2).

По экологическим показателям переход на водородное топливо предпочтителен. Повысить эффективность и экологическую безопасность автотранспортных тепловых двигателей возможно следующим образом:
1. адиабатизацией рабочих процессов в ДВС и их комбинированием с силовыми турбинами и (или) двигателями Стирлинга, утилизирующими теплоту отводящую от двигателей;
2.комбинированием тепловых двигателей с различными топливными элементами ЭХГ и электротехническими генераторами ТЭ (создание гибридных приводов);
3.применением анаэробных ЭУ с полностью или частично замкнутым газообменом;
4.использованием в ДВС новых высокоэффективных рабочих процессов и конструктивных схем.

Перспективными для автомобильного транспорта считаются следующие технологии:
- полный гибридный привод;
- электрический городской транспорт (пассажирский и грузовой);
- электрический городской транспорт с суперконденсаторами, подзаряжаемыми на остановках;
- электрический и гибридный тяжелый технологический транспорт (карьерные самосвалы и т.п.);
- создание двигателей внутреннего сгорания с высоким КПД и низкой маневренностью для подзарядки аккумуляторов;
- создание ДВС с новыми схемами преобразования поступательного движения поршня во вращательное;
- получение этанола из лигноцеллюлозы, синтез жидкого топлива из биомассы;
- использование турбоэлектрических приводов (с микротурбинами);
- легкие пассажирские транспортные средства с комбинированными источникам энергии (подзаряжаемые гибриды, с солнечными батареями, с использованием мускульной силы пассажиров и т.п.);
- топливные элементы, технологии компактного хранения водорода (криогенные, металло-гидридные и пр.)

Для других видов транспорта перспективны технологии:
- перевод всего железнодорожного транспорта на электротягу и дизель-электрические локомотивы с аккумулированием и рекуперацией энергии;
- создание парогазовых силовых установок для ж/д и морского транспорта;
- рост доли скоростных железных дорог, конкурирующих с автомобилем и самолетом;
- развитие монорельсового транспорта;
- коммерческая эксплуатация самолетов на жидком водороде;
- создание коммерческих экранопланов и экранолетов – со скоростями 400-500 км/ч и расходом топлива на пассажиро-километр в 2-3 раза ниже, чем у самолетов;
- развитие дирижаблей и воздушных судов с комбинированной подъемной силой.

Перспективные технологические решения в сфере ЖКХ

По оценкам МЭА (WEO 2009), потребление энергии для отопления вырастет с нынешних 4,8 млрд т у.т. на 25% к 2030 г. (5,9 млрд т у.т.) и на 48% к 2050 г. (7 млрд т у.т.) (учитываются не только здания). Эта проблема займет одно из основных мест. Рост потребления ископаемого топлива для нужд отопления вырастет с 3,6 млрд т у.т. до 4,5 млрд т у.т. к 2030 г. и до 5,3 млрд т у.т. к 2050 г. Таким образом, по оценкам МЭА произойдет рост удельных затрат на отопление на одного жителя планеты.

По оценкам Гринпис, к 2030 г.  рост потребления тепла вырастет на 12% и стабилизируется на уровне 5,3 млрд т у.т. к 2050 г. Объем потребления ископаемого топлива упадет с 4,8 млрд т у.т. до 1,5 млрд т у.т. В технологическом плане, по оценкам Гринпис, роль ТЭЦ снизится за счет децентрализованных способов получения тепла (переход на теплоаккумуляторы, ТНУ, солнечные коллекторы). Удельное потребление энергии в системе отопления жилья, по оценкам Гринпис, к 2050 г. снизится на 30% на человека. Это снижение не затронет уровня комфорта населения.
К 2020 г. планируется масштабное строительство «умных» домов, предполагающих нулевую потребность в энергии извне (рис.9). «Умные» дома обеспечат сами себя за счет регулирования подачи тепла для решения проблемы «перетопа» зданий (системы автоматического регулирования подачи тепла, в том числе со снижением подачи тепла в нерабочее время в офисных помещениях); горизонтальной разводки отопления; установки тепловых насосов и теплоаккумуляторов. Здания будут самоокупаемые. Скандинавские страны отдают предпочтение топливным насосам. Такие страны как Израиль, Бразилия отдают предпочтение солнечной энергетике.

Рис.9 Здания с нулевым потреблением энергии

Считается, что около 15% электроэнергии тратится на освещение. Для уменьшения потерь энергии на освещение наиболее перспективными считаются мощные сверхяркие светодиоды. Но ими генерируются электромагнитные поля, вредные для человека. К перспективным технологиям также относят:

- светодиоды на органических материалах, с расширенным спектром излучения, более
близким к солнечному;

- повышение светоотдачи светодиодов до 250 лм/Вт к 2050 г.;

- лампы на парах серы с СВЧ накачкой для мощного рассеянного света  со светоотдачей до 130 лм/Вт (возможно открытие новых материалов для газоразрядных ламп);

- электролюминесцентные панели;

- электрохромные стекла, позволяющие изменять светопропускание.

Энегопотребление в промышленности

С целью проверки предприятий на предмет расходования различных ресурсов и энергоносителей в России было введено энергетическое обследование - энергетический аудит. В 2009 г. был принят Федеральный закон от 23.11.2009 № 261-ФЗ «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности». В результате энергетического обследования должен составляться энергетический паспорт предприятия/организации. Но данный закон не требует внедрения на предприятиях современных энергосберегающих технологий. А повышение эффективности и энергосбережение сводится лишь к выявлению возможностей их реализации с отражением в энергетическом паспорте, не являясь обязательным для исполнения. Функции по проведению энергоаудита возложены на частные компании. Существующий порядок энергетического обследования не стимулирует промышленные предприятия к внедрению энергосберегающих технологий, а сам закон об энергосбережении превратился в очередную декларацию. За три года действия ФЗ № 261 не удалось сократить потребление энергоресурсов на 9% (по 3% ежегодно) ни в энергетике, ни в промышленности, ни в ЖКХ [1]. Действенный энергоаудит промышленных предприятий в государственном масштабе необходим российской экономике для оптимизации её энергобаланса. 


ВВП и энергопотребление в России

Между энергопотреблением и уровнем ВВП всегда существует зависимость (рис.10). Только Россия, при достаточно высоком энергопотреблении, имеет минимальный уровень ВВП. Это говорит о том, что вся энергогенерирующая область у нас не эффективна. Для улучшения энергоэкономического баланса нам необходимо при прежнем ВВП в 2 раза уменьшить энергопотребление, либо повысить энергопотребление и в разы увеличить ВВП. Наиболее реальный вариант для удвоения ВВП связан с экономией энергии.

Только за счет воздушной передачи электроэнергии мы теряем до 25% электроэнергии. Во всем мире от такого способа передачи давно отказались.


Рис.10 Взаимосвязь между уровнем ВВП и душевым энергопотреблением


Рис.11 Прогноз роста ВВП для двух сценариев развития экономики России

Избавиться от сырьевой структуры экономики России можно масштабным увеличением выпуска продукции с высокой добавленной стоимостью:

Продукция с высокой добавленной стоимостью
Автомобили                   > 10000$/тнэ
Одежда                            > 5000 $/тнэ
Бытовая электроника  > 12000 $/тнэ
ТЭС                                   > 8000 $/тнэ
АЭС                                   > 12000$/тнэ
Жилье                               > 6000$/тнэ

Продукция с низкой добавленной стоимостью
Нефть                            < 800$/тнэ
Природный газ            < 600 $/тнэ
Электричество            < 500$/тнэ
Удобрения                    ~1500$/тнэ
Черные металлы       ~ 1500$/тнэ
Алюминий                   < 1000 $/тнэ
Никель                          < 1500 $/тнэ
Целлюлоза древесная < 1500 $/тнэ

Пока же общий экспорт энергии в нашем энергетическом балансе составляет примерно 65% (рис.12), что не позволяет говорить об эффективности отечественной экономики и настоятельно требует проведения системных исследований по выбору перспективной энергетики на XXI век.

Рис.12 Энергетический баланс России


Литература
1. Е.Р.Дубровин, И.Р.Дубровин, Какой энергетический аудит нужен стране сегодня, www.proatom.ru, 29.01.2013

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Экономика
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Экономика:
Создание ядерного щита Отечества

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3
Ответов: 15


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 19 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 06/05/2013
"    Единственными видами энергетики, которые сегодня являются конкурентоспособными, это традиционные тепловые двигатели, работающие на углеродном топливе, и атомная энергетика. Причем, уникальность атомной энергетики заключается в том, что стоимость единицы энергии её не зависит от стоимости урана. Во всех остальных видах наблюдается резкое изменение стоимости при повышении цен на первичное сырье.    "      Это если не учитывать стоимость переработки ОЯТ и захоронения РАО, а эти величины необходимо приплюсовывать к стоимости топлива. Будущее поколение не должно быть заложником накопленного нами ОЯТ и РАО.


[ Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 22/05/2013
 Это если не учитывать стоимость переработки ОЯТ и захоронения РАО, а эти величины необходимо приплюсовывать к стоимости топлива. Будущее поколение не должно быть заложником накопленного нами ОЯТ и РАО.

Меня давно интересует вот какой вопрос -- а каков энергетический( то же самое можно спросить и об экономическом, денежном) баланс полного цикла ЯТ -- разведка, добыча, обогащение, производство,Эксплуатация, вывод, переработка, "зеленая лужайка" (добавьте, если что забыл). И на каждом шаге нужна энергия, энергия, энергия, (деньги, деньги, деньги) которая восполняется только на этапе эксплуатации, А восполняется ли? А на сколько процентов? Может действительно правы наши зеленые братья и выгоднее, а уж что безопаснее, так даже самые отмороженные адепты АЭ тут согласны, использовать энергию ветра? Беда то у этих источников одна-- рассеянность в исходном виде. Так, может те деньжищи, которые кидаются в попу АЭ бросить на устранение недостатков гидро-, ветрогенерации и передачи? Гидорогенерация ведь не на полную катушку используется. Только удаленность не дает использовать энергетический потенциал сибирских рек. А там, в Сибири электричество никому не нужно. Там у нас ледяная пустыня.
И уж коли я вышел в эфир, откуда автор взял такую стоимость установленного килоВатта для АЭС -- 1800 дол? Это цены тридцати- сорокалетней давности, сейчас речь может идти только о трех-пятикратном увеличении-- 5-10 тыс.бакс/кВт.


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 06/05/2013
//•         станции реакции синтеза (еще не существуют, но в промышленных планах появятся к 2050-2060 гг., по мнению экспертов атомной отрасли в 2030-2040 г.)// - "Нет, сынок. Это фантастика. " В этом столетии о промышленных термоядерных  электростанциях и не мечтайте. Об их скором появлении говорят либо лжецы, либо дилетанты.


[ Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 07/05/2013
Только за счет воздушной передачи электроэнергии мы теряем до 25% электроэнергии. Во всем мире от такого способа передачи давно отказались.
.................................................................................

А что у них взамен?


[ Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 07/05/2013
>Только за счет воздушной передачи электроэнергии мы теряем до 25% электроэнергии.

Слишком большие  значени потерь. Вероятно , это полные потери , т.е. технические  и коммерческие (хищения и  неправильный учёт) вместе.  Но это больше социальная проблемма, а не дефект передачи по воздушным линиям (ВЛ)
 
В сетях Миэнерго СССР потери составляли 9.2 %. Поскольку сама сеть не сильно менялись, то  и сейчас технические потери должны быть достаточно близки к этим значениям. 


[ Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 07/05/2013
Плотность потока энергии наиболее перспективных ВИЭ: -
 
солнечная энергия 150-200 Вт/кв.м
- Сравнил йух
ветровая энергия 500 Вт/кв.м, при 10м/с - с
гидроэнергетика 500 Вт/кв.м, при 1 м/с - тремя пальцами 
приливная энергетика 300-500 Вт/кв.м - поодиночке
геотермальная энергетика до 700 Вт/кв.м - и полицайской дубиной с электрошокером


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 07/05/2013
Кстати. Кроме топливных ресурсов - существуют и материальные.

Даже более жестоко чем топливные. Бо уже исчерпаны.

Или остатки есть - новую технологию показать. Пля.


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 07/05/2013
Для уменьшения потерь энергии на освещение наиболее перспективными считаются мощные сверхяркие светодиоды. Но ими генерируются электромагнитные поля, вредные для человека.

Проржался))) До слез!!!


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 08/05/2013
На то он и Половинкин, чтобы предлагать половинки! Рождённый ползать летать не может. Как будто Гагарин не летал? Основная доля энергии  будет солнечной! Передавать её на Землю будут орбитальные космические зеркала, или по вч лучу излучатели с орбитальных электростанцй!Это уж как реализуют!
Но без половинкиных! Злой боцман.


[ Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 08/05/2013
Передавать её на Землю будут орбитальные космические зеркала

Кроме того - орбитальный концентратор энергии - чудесное ОМП. Легким движением зеркал можно устроить локальный экстерминатус супостату. И никакого радиационного, био- или химического загрязнения...


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 09/05/2013
В ближайшие десятилетия будут развиваться нетрадиционные источники энергии:
1. Качалки Милковича
2. Электростанции Линевича
3. Колеса Альдо Коста
3. Гравитационные колеса Дмитриева.
Это только в области механики. А в электродинамике будут созданы еще более интересные устройства, генерирующие энергию.
*
АЭС на основе урана 235 и 238, скорее всего, будут закрываться. Будут строиться ториевые АЭС по Острецову и Богомолову.
*
Что касается ветра, воды и даже солнечной энергии, то эта энергия будет использоваться в роли спичек для разжигания более мощных "костров". На подходе, товарищи энергетики, усилители мощности, генерирующие энергию на основе ответной реакции среды (эфира).
*
Скоро в космос будем летать на центробежных тягачах.


[ Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 10/05/2013
Что там слышно про генераторы Капанадзе?

Был слух, что не хватает миллиард100500 германиевых транзюков, для полного счастья?

Могу поделиться новыми МП26Б, немногим более чем 100

И МП42-разными, чуть менее чем 500, только их исчо надо выпаять

И договориться с проходной - бо корпус чистая бескислородная медь, с кошерными покрытиями-таки


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 12/05/2013
Халявы не было, нет, и не будет! Кроме солнечной энергии, пока звезда светит. И чтоб Землю не перегреть! А Острецов с Богомоловым пока всё прожекты рисуют! Где их сильно точный компактный ускоритель? И чем обратная волна лучше стоячей для ускорения ? Шёл бы ты мимо и не портил воздух! Злой боцман.


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 12/05/2013
Боцман, с чего это ты злой сегодня?

Все идет путем. Европа развлекается биодизелем с рапса, коими засеено много площадей в Польше и Украине. На 5% - уже вышли, или скоро, в недалеком будущем...

Бразилия и СШП - гонят спиртягу с подручного. Б. - с тростника, Ш. - с кукурузы. Под 90-95% мирового производства. Чтоб не лакали - мешают с бензином (Г:спирто-бензиновая смесь). И Е15, и Е85 - кому как понравится


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 12/05/2013
Автору сначала нужно решить уравнение эксергии (по методу Гиббса). А потом выбирать перспективу


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 13/05/2013
Ну с этим всё ясно!Пока будут замирять и демократизировать муслимов и Рашку, на чём то ездить надо?


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 13/05/2013
Вообще предлагаю мою обзорную статью в моей теме ЗНАТЬ И УМЕТЬ на форуме ПРОАТОМа в разделе АТОМНАЯ ЭНЕРГЕТИКА. Там я думаю обсудить использование оружейного плутона и урана в ядерной энергетике. А то вы своё национальное богатство по демпингу супостату продаёте! И ведётесь на МОКС, как мопсы на конфекту. Ну, не уроды ли вы? Задумчивый боцман.


[ Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 15/05/2013
Сходил, прочитал. Нормальная статья. Её на сайт бы надо. Думаю почитать об импульсных реакторах и ускорителях другие источники, где поподробнее. Мысль у автора - здравая.  


[
Ответить на это ]


Re: Выбор перспективной энергетики XXI века (Всего: 0)
от Гость на 22/05/2013
Г-н. Половинкин. "Но есть надежда, что будет полным, наконец" А.С.Пушкин по подобному поводу.

Статейка то туфта, исполнена в лучших традициях совкового пропагандонства о преимуществах и достоинствах социализма. Почемуеды нет в магазинах? --Временные трудности. Особо дотошных вызывали в Куда Надо и там сержант НКВД, постукивая по столу рукояткой именного Вальтера, разъяснял, что мы находимся на пути к коммунизму, а по дороге вас никто не обещал кормить. Так и тут -- почему АЭС регулярно взрываются? Дык, ела-пала, вам же  наш ленинский ЦК еще в 1986 году разъяснил что:"Все трагические случаи, которые произошли в атомной энергетике, на самом деле являются свидетельством её высочайшей надежности. При стечении неграмотных действий при проектировании, эксплуатации, степень гибели обслуживающего персонала, связанная непосредственно с ядерным циклом, минимальна. Утверждения о низкой безопасности ядерной энергетики в принципе не верно."
Посмеялсо. Остальные про и контра аффтара на том же уровне. Например:
Дело в том, что вырабатываемая ВИЭ энергия имеет низкую плотность, к тому же это производство небезопасно.

Ага, ага. Коровьим дерьмом забрызгает. Толи дело радиация. У нас ее никто не чувствует, у нас ее никто не чувствует, у нас ее никто не чувствует...
А передергивание карт с ценами установленного кВт7 1800 баксов/кВт!! На Аккую речь идет о 5-9 т.бак., в три-пять раз выше. Это цены времен очаковскихи покоренья Крыма, да, наерное проект Крымской АЭС 1980 года и давал такие предварительные цифры, но на ВСЕХ построенных совковых АЭС эти цифры уже тогда уеличивались в процессе строительства в 5-10 раз. Цирковое представление по имени" Строительство 4-го блока КАЛАЭС" тому пример. Поистине кал АЭС. И так далее, и тому подобное. В силу туфтовости, статейку нельзя даже использовать как источник фактического материала, поскольку в ней все перелгано, переврано, подогнано и прекручено.


[ 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: 0.16 секунды
Рейтинг@Mail.ru