proatom.ru - сайт агентства ПРоАтом
Журналы Атомная стратегия 2024 год
  Агентство  ПРоАтом. 27 лет 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





PRo IT
Подписка
Подписку остановить невозможно! Подробнее...
Задать вопрос
Наши партнеры
PRo-движение
АНОНС

Вышла в свет книга Б.И.Нигматулина и В.А.Пивоварова «Реакторы с тяжелым жидкометаллическим теплоносителем. История трагедии и фарса». Подробнее 
PRo Погоду

Сотрудничество
Редакция приглашает региональных представителей журнала «Атомная стратегия»
и сайта proatom.ru.
E-mail: pr@proatom.ru Савичев Владимир.
Время и Судьбы

[12/04/2011]     Эволюция мировой энергетики. Продолжение


В.Н.Половинкин, засл. деятель науки РФ, д.т.н., проф., ЦНИИ им. ак. А.Н.Крылова
А.Б.Фомичев, к.т.н., ген. директор ОАО «Балтийский завод»


(Продолжение. Начало - здесь)

Какое же топливо является наиболе перспективным для дальнейшего развития энергогенерирующих технологий?


Перспективное топливо для будущих энергогенерирующих технологий


В качестве интегрального критерия оценки перспективности данной технологии рекомендуется использовать количество полученной энергии в расчете на единицу энергии, затраченной на её получения. Для динамичного развития человечества пороговое значение этого показателя должно быть в районе 3. Для углеродного топлива этот показатель равняется 10 (применительно к дизелям и газовым турбинам этот показатель выше). Для биотоплива первого поколения этот показатель около 1 (и ниже), для биотоплива второго поколения – около 2. То есть затраты на получение биотоплива первого поколения могут превышать получаемую энергию. Аналогичная ситуация характерна для энергетических установок на базе солнечной, ветровой, геотермальной энергии, а также на водороде и нетрадиционной органике.

К нетрадиционной органике относят тяжелую нефть, сланцы, нефтяные пески, натуральные битумы. Мировые ресурсы тяжелой нефти заметно превышают ресурсы традиционной нефти и энергетически оцениваются примерно в 20 тыс. ЭДж. (500 млрд тнэ.). К нетрадиционной органике можно также отнести низкокалорийные высокозольные угли и торфы, метан угленосных месторождений, воднорастворенные и диспергированные газы подземной гидросферы, природные газовые гидраты. По средневзвешенным прогнозным оценкам, ресурсы газогидратных залежей составляют около 20000 трлн м3. При использовании только 10% ресурсов газогидратов, мир может быть обеспечен ими минимум на 200-300 лет.

Для успешного использования ВИЭ и альтернативных топлив требуется разработка высокоэффективных, безопасных и малозатратных технологий, как правило, замкнутого цикла. Пока же внедрение идей альтернативной энергетики тормозится не наукой, а лоббированием определенных бизнес-структур.

Некоторые начинания, например, т.н. «зеленое топливо» могут принести нашей цивилизации больше вреда, чем пользы. Использование сельскохозяйственных культур для производства биотоплива может вызвать  дефицит продовольствия, рост цен на него и увеличение числа людей, страдающих от голода.

При современном уровне развития технологий ВИЭ не отвечают требованиям системной экономики и даже в обозримом будущем не смогут стать основой для энергообеспечения крупных промышленных производств, что связано с физически малой плотностью потока энергии ВИЭ. Так, плотность потока солнечной энергии составляет 150-200 Втм2 при максимуме 1 кВтм2, ветровой – 500 Втм2 при скорости ветра 10 мс, гидроэнергетической – 500 Втм2 при скорости течения 1 мс.

Идеальным вариантом энергогенерующих установок является примерное равенство их плотностей потока энергии плотностям потока энергии потребляющего энергетического оборудования (для современного энергетического оборудования это сотни кВтм2). Для поддержания постоянного уровня напряжения в сетях с ВИЭ придется использовать буферные и аккумуляционные установки, что значительно понизит КПД этих электростанций (коэффициент использования мощности самой совершенной ЭУ, основанной на ВИЭ, не превышает 25-30%), увеличит затратность и рискованность их использования. Но для узко специализированных целей ВИЭ востребованы и чрезвычайно важны. А для России с её неравномерным географическим распределением энергетических ресурсов обеспечение энергией отдаленных регионов с помощью ВИЭ может стать реальной альтернативой.

Гидроэнергетика

Суммарный мировой экономический потенциал гидроэнергетических ресурсов в развитых регионах использован более чем на 50%, в развивающихся странах и странах третьего мира – на 10-20%. Общая установленная мощность ГЭС (без малых ГЭС) в мире на начало 2005 г. превысила 800 ГВт. Страновое распределение гидрогенерации представлено в табл. 6.

Табл.6 Мировая гидроэнергетика


Страна

Установленная мощность ГЭС, ГВт

Доля гидроэнергии от электрической генерации, %

США

99

6,5

Китай

86

16,1

Канада

67

57,0

Бразилия

59

82,8

Япония

46

8,8

Россия

44

18,9

Индия

30

12,7

Норвегия

28

98,8

Всего:

807

16,1


Все ГЭС на конец 2010 г. вырабатывали более 15,5% мирового технического потенциала гидроэнергии. Примерно 90% неиспользованных потенциальных гидроресурсов сосредоточено в регионах бывшего СССР, Латинской Америки, Африке, Южной и Юго-Восточной Азии. По степени освоения гидроэнергетических ресурсов РФ значительно уступает развитым странам. В США этот показатель составляет 82%, в Канаде – 65%, в Западной Европе –  60-90%, в РФ – около 20% (в районе Дальнего Востока - не более 4%). Всего же в России сосредоточено около 9% мировых запасов гидроэнергии. Наиболее интенсивно гидроресурсы (равнинные и горные) осваиваются в Китае, Аргентине и других развивающихся странах. Всего в мире эксплуатируется около 45 тыс. ГЭС.

Самые крупные из них имеют установленную мощность (в млн кВт): Итайпу (Бразилия - Парагвай) - 12,6; Тукуру (Бразилия) - 8,2; Гренд Кули (США) - 6,5; Саяно-Шушенская (Россия) - 6,4; Красноярская (Россия) – 6; Черчилл-Форс - 5,4 и Ла Гранде (Канада) - 5,3. Крупнейшая в мире ГЭС "Три ущелья" (Китай) имеет мощность 18,2 млн кВт. Основными недостатками, ограничивающими строительство ГЭС, являются экологические и социальные проблемы, вызванные затоплением огромных территорий, а также географическая удаленность районов производства гидроэнергии от центров её потребления.

Особое внимание специалисты уделяют использованию гидроресурсов малых рек. Ведущими странами по развитию малой гидроэнергетики являются Китай (90 тыс. малых ГЭС), США (10,5 тыс.), Япония (5,3 тыс.), Швейцария (2,6 тыс.). В России в 1950-х гг. эксплуатировалось около 6 тыс. малых ГЭС, в настоящее время их число сократилось до 200 с долей выработки электроэнергии от 0,1% (на Востоке) до 1,5% (на Западе).

Главным барьером для развития малой гидроэнергетики являются высокие капитальные затраты. Несмотря на большой ресурс работы станции (более 70 лет) и низкие затраты на техническое обслуживание, срок окупаемости (не менее 7—10 лет) делает проекты сооружения малых ГЭС высокорисковыми и выводит их из сферы интересов бизнеса. Тем не менее, в России до 2015 г. планируется ввести в эксплуатацию более 100 малых ГЭС. По себестоимости ввода 1 кВт мощности малая гидроэнергетика (до 25 МВт) близка к стоимости больших ГЭС (от 2 до 5 тыс. долл./1 кВт).

Приливная гидроэнергетика. Энергетика морских течений

Приливные электростанции (ПЭС) используют энергию приливов и отливов, фактически кинетическую энергию вращения Земли. Изменение уровня воды вследствие влияния гравитационных сил Луны и Солнца происходит в течение суток дважды. Первая в мире ПЭС была построена в 1966 г. во Франции в устье реки Ранс, впадающей в Ла-Манш. Этот район отличается максимальным перепадом высот прилива и отлива (12-18 м). Коэффициент использования мощности крупнейшей в мире французской ПЭС составляет около 25%.

Критическим значением перепада высот прилива и отлива, при котором строительство ПЭС экономически и технически обосновано, считается 5 м. Суммарный потенциал ПЭС в Европе примерно 12 ГВт.

В РФ построена единственная Кислогубская ПЭС мощностью 400 кВт. После модернизации в 2009 г. её мощность доведена до 1,7 МВт. По оценкам специалистов, за счет использования энергии приливов в России можно получать ежегодно около 270 млрд кВт.ч. К 2020 г. планируется создание мощных ПЭС: в Белом море (Мезенской ПЭС, 4000 МВт) и двух в Охотском море (Тугурской ПЭС, 3580 МВт).

Приливные электростанции экологически не безопасны, так как нарушают нормальный обмен соленой и пресной воды, влияют на климат, меняя энергетический потенциал морских вод, их скорость и территорию перемещения.

Ветровая энергетика

Развитие ветроэнергетики, использующей кинетическую энергию воздушных масс, особенно интенсивно в последние 20 лет осуществляется в Китае, Европе и США, чему способствует государственная поддержка. К числу стран, в которых суммарная мощность ВЭС превысила 1 ГВт, относятся: Германия, Испания, США, Дания, Англия, Италия, Нидерланды, Китай, Япония и Португалия. В 2009 г. общая установленная мощность ветрогенераторов составила 159,2 ГВт, а количество полученной электрической энергии  - 340 тераватт-часов, то есть 2% всей произведенной электрической энергии. Тогда как традиционная энергетика развивается в среднем на 1-1,5% в год, темп роста мощности ветроэнергетики составляет 20-30%. В 2011 г. мощность всех ВЭС в мире может превысить 200 тыс. МВт.

Более 70% ветровой энергии вырабатывается в Европе. Лидерами в эксплуатации ВЭС являются Германия (треть мирового объема ветроэнергии), Испания и Дания. На 2009 г. в Дании с помощью ВЭС производилось 20% всего электричества, в Ирландии – 14%, в Португалии – 14%, в Испании 13%, в Германии – 8%. Особое внимание ветровой энергетике уделяется в Китае, отличающемся самыми высокими темпами развития рынка ВИЭ. В 2009 г. в Китае введены в эксплуатацию ветропарки общей мощностью 14 ГВт. Общая установленная мощность китайских ВЭС составляет 26 ГВт.
С 2000 МВт в 1985 г. общая установленная ветроэнергетическая мощность в мире возросла до 74223 МВт в 2006 г. Общий объем энергии, получаемой на ВЭС, в 2008 г. превысил 100 ГВт. Единичная мощность ветровых установок выросла с 30 кВт до 5 МВт. По оценкам специалистов, рынок ветроэнергетики будет стабильно расти и в дальнейшем.
По оптимистичным оценкам специалистов суммарный технический ветропотенциал России оценивается в 14000 ТВт часов в год, что более чем в пятнадцать раз превосходит реальную выработку всех электростанций страны. К 2020 г. на территории РФ будут установлены ВЭС суммарной мощностью 4,5-7,5 ГВт. Потенциальный спрос на сетевые ВЭУ мощностью 100 кВт-10 МВт оценивается  в 4,5 ГВт, на аналогичные ВЭУ для автономного использования – в 2,5 ГВт. Один из ветропарков (на 1 ГВт) будет построен в Волгограде. Появятся ВЭС в Астраханской области. Наиболее рентабельны ВЭС в Приморье и на Камчатке, где стоимость традиционной энергии довольно высокая. ОАО «РусГидро» планирует построить ВЭС мощностью до 30 МВт на островах Русский и Попова в рамках подготовки саммита АТЭС 2012 г.

Фундаментальной оценки перспектив ВЭС, их влияния на окружающую среду и живой мир  до сих пор нет. Экономически оправданным считается использование ветровой энергетики в зонах со средней скоростью ветра 7м/с и выше на высоте 80 метров над уровнем моря. Но таких зон не так уж много. Реальные возможности ветроэнергетики в РФ достаточно ограничены. Их строительство целесообразно на Крайнем Севере, побережьях и островах северных и восточных морей от Мурманска до Находки, Балтийского, Черного, Азовского и Каспийского морей. Самые ветреные зоны России — Кольский полуостров, Обская губа и северная часть побережья Дальнего Востока (скорость ветра в этих районах 11—12 м/сек). Сооружение наземной ветроэнергетики для лучших ветропарков стоит порядка 1000—1500 долл./1 кВт (на морском шельфе примерно в полтора раза дороже).

Ветровая энергетика отличается низкой плотностью энергии, то есть для её производства требуются огромные площади морской или наземной поверхности. Для ВЭС такой же мощности, как современная АЭС или ТЭС, потребует отчуждение 150 миль2 земли. Для производства электрической энергии в объеме, производимом АЭС Франции, занимающих нескольких десятков км2, под ВЭС потребуется 20 тыс. км2 земли.
В первой половине 2010 г. в Европе было установлено 118 морских ветровых турбин мощностью 333 МВт. Всего в ЕС эксплуатируется 948 морских ветровых турбин мощностью 2396 МВт.
К недостаткам ВЭС относятся их нестабильность, высокая стоимость, шумовое и вибрационное загрязнение, опасность для дикой природы.
К 2020 г. страны ЕС намериваются получать 20% энергии из возобновляемых источников.

Геотермальная (градиент-температурная) энергетика

Геотермальная энергетика, основанная, в основном, на тепловой энергии вулканических источников, используются в 62 странах мира. Её ежегодный прирост составляет более 4%. В четырех странах (Филиппины, Исландия, Сальвадор, Коста-Рика) доля геотермальной энергии превышает 10% от полной генерации: на Филиппинах - 25%, в Исландии – больше 30%, Сальвадоре - 14%. Ведущее место по геотермальным ТЭС занимают США, на которые приходится более 40% действующих в мире мощностей. Суммарная мощность 77 геотермальных ТЭС США превышает 3 млн кВт. (0,5-1% в энергетике США).

Суммарная мощность геотермальных станций 11000 МВт, а суммарный вклад геотермальных источников в электрогенерацию мира - около 0,4%. Запасы геотермальной энергии более 200 ГВт.


В РФ разведано около 60 месторождений термальных вод с дебитом более 300 тыс. м3/сутки. Наибольшими геотермальными ресурсами обладают Камчатка, Северный Кавказ, Калининградская область, Сибирь, Дальний Восток и ряд других регионов. Геотермический ресурс Камчатки оценивается в 5000 МВт. Сейчас там работают три геотермальных ТЭС: Паужетская, Верхне-Мутновская и Мутновская. Они могут обеспечить более 20% потребностей региона в электрической энергии. Стоимость энергии геотермальной ТЭС довольно высока и колеблется от 2 до 6 тыс. долл./1 кВт.

В стадии проектирования находится первый в России геотермальный бинарный блок на Камчатке. За счет геотермальной энергетики в РФ может быть получено 16,9 млрд кВт-часов, то есть почти 2% производства электрической энергии в России.


Биотопливо и отходы

Еще одним ВИЭ является биогорючее, в частности, биоэтанол и биодизель. Но «для обеспечения производства этанола необходимо возделать дополнительно не менее 172 млн га целины (что невозможно без уничтожения лесов). В противном случае, биоэнергетика может оставить людей и домашних животных без еды». «Необходимо продвигаться по пути развития экологически чистых источников энергии, но при этом нужно быть уверенными в том, что не создадим проблем больше, чем решим» (директор UNEP А. Штайнер). По оценкам ряда экспертов, биотопливо (БТ) «вреднее для климата, чем ископаемое топливо», потому что возрастающее использование БТ приведет к увеличению выбросов в атмосферу углекислого газа. Кроме того, будут отчуждены огромные площади пахотной земли. По планам ЕС к 2020 г. 9,5% от всей потребляемой энергии будет производиться за счет использования БТ из масличных семян, пальмового масла, тростникового и свекловичного сахара, пшеницы. Для этого под пахотные земли должно быть возделано до 69 тыс. км2 лесов, пастбищ и водно-болотных территорий. В атмосферу ежегодно будут дополнительно выбрасываться 56 млн т углекислого газа, что равноценно появлению на дорогах Европы 12-26 млн дополнительных машин. В погоне за «зеленой энергией» уже нанесен невосполнимый вред природе. Для производства биогорючего власти Сингапура сожгли гигантские лесные массивы, посеяв масляные пальмы на этих площадях.

По мнению академика И.Моисеева (Института общей и неорганической химии РАН): «Россия обладает крупнейшими в мире возобновляемыми запасами биомассы, пригодной для использования в энергетических целях. Доступные ее запасы эквивалентны 300 млрд кВт.час. электроэнергии». Но вопрос о потенциальной эффективности этого вида топлива по-прежнему остается дискуссионным. Эта категория топлива в полной мере едва ли может быть причислена к ВИЭ.

Идея развития биотоплива в развитых странах, в первую очередь, ассоциируется с производством жидкого топлива - биоэтанола и биодизеля для транспортных средств. Биоэтанол (этиловый спирт из сахарного тростника в Бразилии или кукурузы в США) используется в качестве добавки к бензину для двигателей внутреннего сгорания. Его мировое производство с 2000 по 2008 г. выросло с 17 до 64 млрд литров. Объем биодизеля, получаемого в ЕС из рапса, и используемого в чистом виде, за этот же период вырос с 1 до 12 млрд литров. В общем объеме мирового энергопотребления БТ пока играет незначительную роль, в области моторного топлива его доля не превышает 2%.

Тем не менее, на БТ приходится около 1,2 млрд тнэ (более 11% полного массового потребления первичных ресурсов). Под его производство отведено 14 млн га - 1% всех имеющихся в мире пахотных земель. В «оптимистичном» сценарии развития биоэнергетики доля площадей увеличиться до 3,5%, что будет соответствовать площади всех тихоокеанских стран ОЭСР, включая Австралию.

К 2030 г. доля БТ и отходов в общем энергобалансе достигнет 7%. В долгосрочной перспективе наиболее оптимистичные прогнозы ограничивают долю моторного топлива на основе биоэтанола 3-5%.


Солнечная энергетика

Если солнечную энергию (СЭ), поставляемую на Землю, перевести в условное топливо, то эта цифра составила бы 100 трлн тнэ за год. Всего на нашей планете запасено 6 трлн тонн различных углеводородов. Содержащуюся в них энергию Солнце отдает нашей планете всего за три недели.

Первые солнечные батареи были представлены на Всемирной выставке в Париже в конце XIX в. В 1953 г. в США была разработана солнечная батарея, непосредственно преобразующая энергию солнца в электрическую энергию. Получить электрический ток с помощью фотоэффекта впервые удалось советским ученым ФТИ в 1930 гг. Первая промышленная солнечная электрическая станция мощностью 5 МВт была построена в 1985 г. в Крыму.

Каковы реальные возможности и перспективы солнечной энергетики? Для этого необходимо оценить плотность солнечной энергии. Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (т.н. солнечная постоянная). Из-за поглощения атмосферой Земли его величина уменьшается до 1020 Вт/м². Среднесуточное значение потока солнечного излучения как минимум в три раза меньше. Зимой в умеренных широтах это значение в два раза меньше. В конечном счете, потенциальная плотность СЭ составляет 150-200 Вт/м2.

Чтобы получить 10-13% потребляемой человечеством энергии за счет солнечных батарей необходима площадка из стандартных кремневых панелей в 40 тыс. км2.

Ограниченная плотность энергии является главным недостатком этого ВИЭ. Для электростанции мощностью 1 ГВт потребуется площадь в несколько десятков квадратных километров. На начало 2010 г. мощность фотоэлементной солнечной энергетики составила 0,1% общемировой генерации электроэнергии. По оптимистическим прогнозам к 2050 г. солнечная энергетика сможет обеспечить 20-25% потребностей человечества в электричестве.


Новые варианты ВИЭ. Осмотические электростанции

В 2009 г. в Норвегии запущена первая в мире осмотическая электростанция (мощностью 2-4 кВт), использующая эффект осмоса. По две стороны мембраны находится морская и пресная вода. Мембрана задерживает соль, но пропускает чистую воду. Общий потенциал осмотических электростанций составляет порядка 1700 ТВт/ч в год, что свидетельствует о перспективности такого типа ВИЭ.


Перспективные виды первичных энергоносителей

Наиболее перспективными новыми энергоносителями признаны водород и угольное топливо эковуд. Водород, как один из наиболее распространенных в природе и экологически чистый энергоноситель, должен занять ведущее положение в энергетике будущего, очистив атмосферу от выбросов углекислоты и других загрязнений.

В западных странах проблема энергетического использования водорода приобретает законодательную основу. В Майями (США) создана штаб-квартира Международной ассоциации по проблемам водородной энергетики, в которую входят 82 государства. В США, Американцы провозгласили водородную энергетику в качестве национального экономического направления - "Водородной экономики".

В Норвегии создается крупномасштабное производство водорода с мощностью млн куб. м в год. Сжиженный водород экспортируется в Германию для использования в качестве энергоносителя. В Германии водород будет получаться с помощью солнечной электростанции для использования в промышленности и в домашнем хозяйстве.

Наиболее рациональным способом получения, хранения и использования водорода является применение атомно-водородной и солнечно-водородной технологий.
 
В России создан конкурентоспособный и экологически более чистый вид жидкого горючего - эковут (водоугольная суспензия, более дешевая, чем мазут - на 30-50% и природный газ - на 20-40%). Технология обеспечивает почти полную химическую и высокую механическую полноту выгорания топлива (до 98-99%). В топливе отсутствуют канцерогенные соединения, вторичные углеводы, сажи, монооксид углерода и другие загрязняющие атмосферу вещества. Эковут может транспортироваться по трубопроводам и использоваться взамен твердого, жидкого и газообразного топлива на электростанциях, в паровых и водогрейных котлах. Суспензию можно обогащать различными присадками, улучшающими теплотворную способность топлива.

Несмотря на столь впечатляющие успехи, альтернативная энергетика находится пока в самом начале пути. Ускоренное развитие технологий и интенсификация программ в области ВИЭ позволит в середине XXI в. обеспечить до 10-12% энергопотребления. Но даже такие масштабы ВИЭ не снизят потребление органических ресурсов и не стабилизируют парниковый эффект. Нестабильность ВИЭ (коэффициент использования мощности лучших образцов составляет от 10% до 30%), низкая плотность потока энергии накладывают фундаментальные ограничения для широкого их использования.
 
Ведущие энергогенерирующие технологии будущего

Практически безальтернативной является ядерная энергия деления и синтеза. Человечество вступило в эпоху, когда должна разрабатываться единая мировая идеология замкнутой ядерно-энергетической системы (ЗЯЭС). Только ядерная энергетика может стать системной, способной к устойчивому развитию на далекую перспективу.

Решение проблем атомной энергетики связано в первую очередь не с числом, экономичностью и безопасностью реакторов, а с созданием мировой ЗЯЭС. Отсутствие замкнутого цикла приводит к тому, что строительство даже надежных и безопасных реакторов умножает проблемы возможного дефицита урана и стремительно нарастающих объемов отработавшего ядерного топлива. Прогнозируемые энергетические потребности в XXI в. расширяют энергетические границы перспективной ядерной энергетики для получения ЭЭ и для неэлектрических целей: производства водорода, опреснения, теплоснабжения и др. С введением в строй высокотемпературных газоохлаждаемых реакторов появляется возможность замещения органического топлива в промышленных технологических процессах - производстве водорода, синтетического топлива из угля, химической промышленности, нефтепереработке, нефтехимии.

В 60 странах эксплуатируется 441 энергетический реактор общей мощностью 374,633 ГВт, строится еще 60 энергетических блоков. К 2030 г. ещё около 30 новых стран введут в строй атомные энергетические реакторы. После трагедии на японской атомной станции Фукусима эти планы рядом стран будут скорректированы, во всяком случае, на ближайшую перспективу.

США, имеющие самый большой парк коммерческих ядерных реакторов (104 в эксплуатации, один в стадии сооружения, девять в стадии подготовки к сооружению), отказываться от строительства новых АЭС не собираются. В Китае, где ведется наибольший объем строительства новых энергоблоков: 27 — в стадии сооружения, 23 — в стадии подготовки к сооружению, власти заявили, что усилят контроль за безопасностью действующих АЭС, и временно (до ужесточения нормативов в области обеспечения ядерной безопасности) приостановили утверждение новых проектов. Можно  ожидать, что китайская программа сохранится в полном объеме. Аналогичной позиции придерживается Индия — вторая страна в мире по числу сооружаемых энергоблоков: 5— в стадии сооружения, 18 — в стадии подготовки к сооружению.

В ряде стран Европы наблюдается рост антиядерных настроений. Германия (17 энергоблоков в эксплуатации, 26% — в энергобалансе) ввела трехмесячный мораторий на продление сроков эксплуатации всех действующих АЭС и остановила на время действие моратория семи АЭС, построенных до 1980 года. Экс-канцлер Гельмут Коль считает, что: «Будет роковой ошибкой думать, что другие страны последуют за нами. Нам должно быть ясно, что до тех пор, пока нет убедительной конкурентоспособной и экологичной альтернативы ядерной энергетике, не будет и мирового отказа от ядерной энергетики».

Франция (вторая страна мира по числу реакторов: 58 — в эксплуатации, один в стадии сооружения, один в стадии подготовки к сооружению, доля атомной энергетики в энергобалансе более 77%) и Бельгия (более 56% АЭ в энергобалансе) заявляют о пересмотре подходов к системе безопасности действующих АЭС, но не собираются ни закрывать действующие блоки, ни сворачивать  строительство новых. Большинство стран, развивающих атомную энергетику (Финляндия и Словакия в Европе, Тайвань, Южная Корея, Бразилия, Аргентина) подтвердили планы по строительству новых энергоблоков. Новые страны — Турция, Вьетнам, Бангладеш — также не отказываются от планов сооружения АЭС.


В РФ 10 АЭС установленной мощностью 23,2 ГВт (э) производят 15-16% электрической энергии. К 2020 г. установленная мощность российских АЭС должна достичь 41 ГВт (э) с годовым энергетическим производством около 300 ТВт час. В качестве перспективных рассматриваются легководные, быстрые, газоохлаждаемые реакторы, реакторы малой мощности, жидкосолевые реакторы, транспортные и космические ядерные энергетические установки.

Определена стратегическая ориентация на замкнутый топливный цикл. Для Белоярской АЭС строится реактор БН-800 для отработки технологии замыкания уран-плутониевого топливного цикла. Для реакторов БН разрабатывается технология производства смешанного уран-плутониевого оксидного топлива. Осуществляется проработка проектов быстрых натриевых реакторов и быстрых реакторов с тяжелыми металлами. Идет проработка по технологиям топливного цикла ЯЭ, предусматривающего использование нитридного топлива, технологии уран-ториевого цикла.

На ближайшую перспективу рассматривается наращивание атомных мощностей на основе усовершенствованных ВВЭР. К 2030 г. доля ядерной электрогенерации в РФ достигнет 25-30%. Основным фактором, ограничивающим масштабное развитие ядерной энергетики, является ограниченность доступных запасов урана-235. По своему энергетическому потенциалу его коммерческие запасы не превышают запасы нефти и потому не могут кардинально решить энергетическую проблему. Совершенствование ВВЭР предполагает вовлечение в ядерный топливный цикл сырьевых изотопов урана-238 и тория-232.

Решение энергетической проблемы ряд специалистов видит в создании АЭ на основе АЭС с реакторами-размножителями на быстрых нейтронах. Реакторы-размножители способны включить в топливный цикл уран-238, запасы которого в 140 раз превосходят запасы урана-235.

Замыкание топливного цикла и разработка быстрых реакторов с расширенным воспроизводством топлива, по мнению ряда отечественных специалистов, может рассматриваться в качестве ключевого направления инновационного развития атомной энергетики.

В дальнейшей перспективе возможно внедрение жидкотопливных, газофазных, плазмотопливных реакторов, в которых, по замыслу исследователей, можно, не только управлять нейтронным полем и генерацией энергии, но и одновременно нуклидным составом и нейтронным балансом.

В условиях обостряющегося энергодефицита и роста стоимости традиционных энергоресурсов возрастает экономическая привлекательность использования в отдельных районах атомных станций малой мощности (АСММ), в том числе, плавучих атомных тепловых электростанций (ПАТЭС), которые могут найти широкое применение для энергообеспечения топливодефицитных районов Крайнего Севера, Восточной Сибири, Дальнего Востока России, а также развивающихся стран с дефицитом топливно-энергетических ресурсов и пресной питьевой воды.

Во Франции создается новый проект ПАТЭС ("Flexblue") - подводной модульной АЭС с мощностью модуля 50-250 МВт (эл.). Станция устанавливается с помощью якорей на глубинах 60-100 м в нескольких километрах от берега. Внутри цилиндрического модуля (длиной 100 м и диаметром 12-15 м, массой 12 тыс. т) размещаются реактор, парогенераторы и турбинное оборудование.
Определенный интерес представляют подземные атомные электростанции малой мощности, идеология создания которых разработана в ЦНИИ им. ак. А.Н. Крылова.

По мнению ряда ученых-ядерщиков во второй половине XXI в. возможно появление ядерной энергетики синтеза. Среди многих возможностей синтеза первоочередной интерес представляет слияние ядер тяжелых изотопов водорода – дейтерия и трития. Запасы дейтерия в морской воде практически неисчерпаемы, а вот трития в природе нет вообще. Он получается из изотопа лития-6 при поглощении нейтрона. Запасы лития на Земле ограничены, а содержание изотопа лития-6 в литии составляет всего 6.5%. Поэтому рассуждения о неисчерпаемых источниках сырья для термоядерной энергетики недостаточно убедительны.

По мнению академика Н.Н. Пономарева-Степнова (РНЦ «Курчатовский институт»), «…можно уверенно прогнозировать сочетание эволюционного улучшения отработанных и успешно реализуемых технических подходов с постепенной разработкой и освоением новых технологических решений, соответствующих требованиям ядерной энергетики будущего этапа.  Этапы развития ядерных технологий в XXI в. условно можно представить следующим образом:

1.Ближний период (десять – двадцать лет):
- эволюционное развитие реакторов и технологий топливного цикла;
- разработка и опытная эксплуатация улучшенных и инновационных технологий реакторов и топливного цикла.

2.Период активного роста ядерной энергетики (до середины столетия):
- расширение масштабов 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.

Заключение

Развитие современной экономики основывается на опережающем развитии энергетики. Это тенденция сохраняется независимо от состояния запаса первичных энергетических ресурсов. При формировании энергетической стратегии важнейшим является построение научно обоснованных логистических зависимостей разработки, освоения, использования и своевременной смены энергогенерирующих технологий.

Атомная энергетика, особенно при условии эффективного замыкания ядерного топливного цикла по значимым тяжелым нуклидам, в общей энергетической стратегии объективно представляет собой не альтернативу углеродной или возобновляемой энергетике, а является практически единственным гарантом обеспечения энергетической безопасности государств мира на долгую перспективу. К сожалению, основное внимание сейчас уделяется интенсивному потреблению заведомо исчерпаемых ресурсов или недостаточно обоснованным ВИЭ. Для России решение проблем энергетики лежит не столько в повышении эффективности способов получения энергии, сколько в эффективности её использования.

В работе [1] авторы представили асимптотическую структуру энергетики будущего (рис.8).




Рис.8. Схема гармоничной энергетики будущего [1]

Принципиальной проблемой современной энергетики является глобальность её характера, как по масштабам потребностей, так и по жесточайшим условиям отбора приемлемых решений. Объективно востребованная эволюция энергетики свидетельствует о несовершенстве сегодняшнего её состояния. Энергетике, как и всему социально-экономическому состоянию общества, нужны новые решения.

Литература

1.Е.П. Велихов, А.Ю. Гагаринский, С.А. Субботин, В.Ф. Цибульский. «Эволюция энергетики в XXI веке». Москва, ИздАт, 2008 г., 160 с.
2.В. Бондарь, А. Кобяков. «Традиции или альтернативы?» Ж. «Однако» 22/11/2010 г. № 43 (59), стр.10-18.
3.А. Фролов. Недозревшие зеленые технологии. Ж. «Однако» 22/11/2010 г. № 43 (59), стр.18-22.
4.А. Веймарн. Большие проблемы малой электрофикации. Ж. «Однако» 22/11/2010 г. № 43 (59), стр. 25-30.
5.Н.Н. Пономарев-Степной. «Роль атомной энергетики в структуре мирового энергетического производства XXI века и атомно-водородная энергетика».
6.А. Собко. Ветроэнергетика в мире и в России.
7.Стахорский Р., Малышев В. Водород - экологически чистый источник будущего // Энергия промышленного производства. 1994. № 2.
8.Пономарев-Степной Н.Н., Цибульский В.Ф. Атомная энергия и энергетическая безопасность//Атомная энергия. 2006. Т. 101. Вып. 4, стр. 247-254.
9.Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии//М.:ВИЭСХ, 2005 г.
10. Н. Н. Пономарев-Степной, А. Ю. Гагаринский,  В.Ф. Цибульский «Лекарство от будущих кризисов», НВО, 13.01. 2009
11. Бояркин С., Чегодайкин Д., Щедровицкий П., Менеджмент четвертого поколения, «Эксперт» №13 (747), 04.04.2011

 

 
Связанные ссылки
· Больше про Атомная энергетика
· Новость от Proatom


Самая читаемая статья: Атомная энергетика:
Атомная энергетика России. Время упущенных возможностей

Рейтинг статьи
Средняя оценка работы автора: 3.66
Ответов: 6


Проголосуйте, пожалуйста, за работу автора:

Отлично
Очень хорошо
Хорошо
Нормально
Плохо

опции

 Напечатать текущую страницу Напечатать текущую страницу

"Авторизация" | Создать Акаунт | 3 Комментарии | Поиск в дискуссии
Спасибо за проявленный интерес

Re: Эволюция мировой энергетики. Продолжение (Всего: 0)
от Гость на 12/04/2011
"В качестве интегрального критерия оценки перспективности данной технологии рекомендуется использовать количество полученной энергии в расчете на единицу энергии, затраченной на её получения."

Только в этом энергобалансе надо учесть все затраты на "ее получение", а именно: на проект, строительство, все ремонты, расширение производств оборудования, вывод из эксплуатации, производство, переработку и транспорт топлива, хранение отходов, вывод из эксплуатации, и предусмотреть затраты энергии на возможные аварии. Если мы все это учтем, то при любом способе получения энергии предложенный фактор оценки эффективности энерготехнологии в лучшем случае будет приближаться к 1 или чуть-чуть больше 1.

Замечание к авторам: очень много данных приводится без ссылок. Создается впечатление, что это не статья, а нарезка из чужого текста.


[ Ответить на это ]


Re: Эволюция мировой энергетики. Продолжение (Всего: 0)
от Гость на 13/04/2011
см. литературу


[
Ответить на это ]


Re: Эволюция мировой энергетики. Продолжение (Всего: 0)
от Гость на 13/04/2011
Выводы тривиальны:

1."Энергетике, как и всему социально-экономическому состоянию общества, нужны новые решения."

2."  Для России решение проблем энергетики (и политики-доб) лежит не столько в повышении эффективности способов получения энергии (и политики-доб), сколько в эффективности её использования."


[ Ответить на это ]






Информационное агентство «ПРоАтом», Санкт-Петербург. Тел.:+7(921)9589004
E-mail: info@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: 0.08 секунды
Рейтинг@Mail.ru