?

Log in

No account? Create an account

ИЦ "АФТЕРШОК"

АНАЛИЗ

Previous Entry Share Next Entry
Пару слов о солнечной энергетике (с)
шшш
segerist wrote in aftershock_2

о солнечной энергетике на пальцах,
что б было на виду и не терялось в дебрях коментов

================================
вот некоторые цифры:

1. Производство энергии во всем мире составило в 2007 году 475 квадрлионов Btu, что является эквивалентом примерно 139 триллионам квт.час. Для производства такого объема требуется непрерывно работающие в течение года мощности 15.89 млрд.киловатт.

Источник - http://tonto.eia.doe.gov/cfapps/ipdbproject/IEDIndex3.cfm?tid=44&pid=44&aid=1

2. Солнечная постоянная - 1367 ватт на квадратный метр, но это вне атмосферы. На практике в идеальных условиях на поверхности земли солнечный поток составляет не более 1020 ватт на метр. Но это на экваторе в полдень без облаков. Усредненное, с учетом облачности и т.д. реальное значение, основанное на периоде наблюдений за несколько лет даже на экваторе находится в диапазоне 200-300 ватт на метр. Даже в пустыне Сахара, например, эта величина составляет 260 ватт на метр.

Источник - http://www.ez2c.de/ml/solar_land_area/

3. Поделив 15.89 на 200, мы получаем, что площадь солнечной электростанции, чтобы покрыть хотя бы энергозатраты 2008 года, должна составить примерно 80 тысяч квадратных километров при условии идеального КПД, причем будучи расположенной в экваториальных зонах.

4. С учетом того что даже многослойные дорогие батареи GaInP/GaAs/Ge имеют коэффициент фотоэлектрического преобразования 32%, мы можем умножить площадь в три раза до 240 тысяч квадратных километров. Это минимально требуемое количество для того, чтобы законсервировать производительность жителей планеты на прежнем уровне, с миллиардом голодающим и огромным количеством низкопродуктивных рабочих мест, что объективно обуславливает нищету.

Источник - http://www.nitolsolar.com/rutechnologies/

5. Для избавления от голода и нищеты на планете и создания сотен миллионов новых продуктивных рабочих мест, требуется увеличение генерирующих мощностей не менее, чем в 4 раза (по сравнению с 2007, при сохранении той же численности населения). То есть требуемые площади составят около миллиона квадратных километров. Для сравнения - площадь всей суши составляет 149 миллионов квадратных километров. Прошу учесть, что все эти площади выбудут из нормальных процессов фотосинтеза, и будут иметь непредсказуемый эффект как на пищевые цепочки, так и на циркуляцию воздушных потоков.

И самое интересное:

6. До этого мы оценивали масштабы и площади. Давайте теперь оценим физическую экономику проекта. Точные оценки энергии требуемой на производство и установку солнечных батарей я не нашел, но сделал следующие оценки. Согласно оценкам национальной лаборатории Берклей, стоимость установки одного ватта мощностей в 2007 в США составила около 8 долларов. Причем интересно, что последние годы она уже не меняется (если смотреть с поправкой на инфляцию), то есть "эффект масштаба" при переходе на массовое производство себя уже исчерпал.

Источник - http://eetd.lbl.gov/EA/EMS/reports/lbnl-1516e-ppt.pdf

7. Давайте предположим, что 70% из этих 8 долларов составили энергозатраты, как производственного процесса (начиная от добычи ресурсов), так и процесса установки. Иными словами, оценим стоимость потраченной энергии в 5.6 долларов. Стоимость электроэнергии в 2007 в США составляла 9.13 центов за квт.час. Это дает нам следующую оценку - для установки одного ватта мощностей солнечная энергетика требует вложения около 60 квт.час энергии.

8. Отсюда и из пункта 1 следуют следующие оценки - для покрытия энергетических затрат 2008 года, на строительство солнечной электростанции мощности 15.89 млрд.киловатт потребовалось бы потратить 15890 млрд * 60 квт.час = 953 триллиона.квт.час, то есть семилетний мировой энергобаланс. То есть, если человечество 7 лет не будет работать на заводах, не будет одеваться, не будет есть, не будет ездить на автомобилях, не будет включать свет - то за 7 лет оно теоретически сможет соорудить солнечную батарею требуемого размера. При этом следует помнить что срок службы солнечных батарей составляет 30-50 лет. То есть через 30 лет процесс нужно будет повторять заново.

9. Вывод. Это путь к новой темной эре. Аналогия периоду времен собирательства и охоты достаточно полная, ибо большая часть человечества будет лишена энергии, продуктивных рабочих мест, впав в дикость и деградируя, а немногочисленные энергетические источники будет контролировать олигархия.
================================


отсюда


Абсолютно согласен с выводами.

"что б было на виду и не терялось в дебрях коментов" (с)

1. За солнечную энергетику не агитирую. Но там, где можно (пустыни) - ставить батареи надо.
2. в п.3 ошибка - "80 тысяч квадратных километров" это не площадь солнечной батареи, а площадь с которой должна быть собрана солнечная энергия. Зеркала - очевидное решение проблемы. Собственно батарей потребуется значительно меньше.
3. по п.4 - преобразовывать в энергию лучше не свет, а тепло от Солнца. И (ПМСМ) делать это лучше не фотоэлектрическим преобразованием, а паровой турбиной - КПД выше, затраты ниже.
4. по п.5 - площадь только Сахары 8,6 млн км2. Процессами фотосинтеза в ней - предлагаю пожертвовать :)
5. по п.5 - Если отдельно взятые страны (и широкие массы узких кругов населения)перестанут потреблядствовать, то увеличение генерирующих мощностей потребуется куда как меньшее.
6. по п.6,7 - стоимость чего-то там в США (установки одного ватта мощностей, электроэнергии) на весь мир распространять нельзя. Предлагаю не делать этого даже оценочно. Инфляция в США не виновата, что низкая - такую "нарисовали".
7. по п.8 - предлагаю пересчитать и переосмыслить
8. по п.9 - согласен полностью, несмотря на вышеизложенное.

1. А во многих пустынях песок и песчаные бури. Не наводит на мысли?

2. Учтите потери при передаче зеркалами, что есть фактор снижения КПД. Тем более от вывода территорий из естественных процессов климатообразования и фотосинтеза это не спасает.

3. Дайте расчеты, обсновывающие лучшк, и работающий пример.

4. Если всю Сахару покрыть элементами (гипотетически, смотри про песчаные бури), с точки зрения термодинамики она станет темной стороны Луны, и станет гигантским пылесосом, забирающим тепло из соседних регионов, климат в которых изменится кардинально. Бесплатно ничего не бывает.

5. Дайте свою оценку минимально требуемого объема энергии на душу населения (в рамках текущей плотности населения) и расчет требуемого объема.

6. Вообще то я свел доллары к единицам энергии, то есть никакой инфляции там нет. Дайте свой расчет объема киловаттов, требуемых на ввод ватта мощностей солнечных батарей, если эта оценка кажется Вам неразумной.

7. Пересчитайте и дайте свой расчет.

8. -

на строительство солнечной электростанции мощности 15.89 млрд.киловатт потребовалось бы потратить 15890 млрд * 60 квт.час = 953 триллиона.квт.час, то есть семилетний мировой энергобаланс.

Как-то слишком оптимистично. Стоимость электроэнергии в 2007 в США составляла 9.13 центов за квт.час. это розничная цена или оптовая? Они различаются в разы.

По моему "наколенному расчёту", при использовании кремниевых батарей, для произвосдва батареи тратится энергия, которую эта батарея выработает в Сахаре за ~20 лет, а в средних широтах за ~40 лет. я учитывал только энергозатраты при производстве чистого кремния, не включил сожжённое топливо при транспортировке, энергию, затраченную на производство проводов, пайку, расходы энергии при производстве корпусов батарей, крепежа и пр.

Интересно. А можно эти наколенные расчёты отдельным постом?

Согласен, что солнечная энергия - это чистейшей воды попилбабла :) Интересна с научной точки зрения, это да, но не более того. Ну и для использования на орбитальных станциях. На Земле же гораздо более практично сейчас тратить деньги на исследования в области постройки мобильных атомных станций. Первые шаги уже есть -- плавучие АЭС.

Вот только от работы АЭС остается больше дерьма, чем от работы генераторов на дармовой энергии. До сих пор не знаем, куда наработанный плутоний девать.

А объясните на пальца для просвещения - а что такое отработанный уран, плутоний и т.п.... и почему он сильно радиактивный, но при этом уже бесполезный? Мне кажется раз АЭС использует эту самую радиактивность для энергии... то просто получается мы не все берем и часть (какую интересно) выбрасываем?

Там не всё радиоктивно в нужном диапазоне энергий.
Впрочем сегодня не менее 50% отработанного топлива (а могет быть и больше, смотреть надо) прекрасно возвращается в реактор :)
А реакторы на быстрых нейтронах (например БН-600) могут вообще использовать природный уран дял ПОЛУЧЕНИЯ ядерного топлива.

Замечания к публикации...

Не отражено влияние значительного количества солнечных батарей на экологию, природный баланс (тепло-массообмен), и на флору с фауной.
Одна солнечная батарея, взятая сама по себе выглядит безобидно, но при массовом их использовании начинаются негативные эффекты. Первые паровозы, которые коптили небо, выглядят так же безобидно по сравнению с современным, значительно более чистым автомобильным транспортом. Следует учитывать масштабный фактор и по производству, и по утилизации отработавших батарей, и по пространствам фактического уничтожения флоры и фауны, и по климатическим эффектам. Если все это оценить, то "солнечная энергетика" из "дармового источника" превращается в монстра-убийцу похлеще ископаемой углеводородной.

Re: Замечания к публикации...

Протестую! об этом упомянуто:

"То есть требуемые площади составят около миллиона квадратных километров. Для сравнения - площадь всей суши составляет 149 миллионов квадратных километров. Прошу учесть, что все эти площади выбудут из нормальных процессов фотосинтеза, и будут иметь непредсказуемый эффект как на пищевые цепочки, так и на циркуляцию воздушных потоков."

Еще кое-что забыли:
1. Почему-то фотоэлементы считают вечными, между тем, при эксплуатации их КПД быстро падает и общий срок эксплуатации, обычно, не превышает 10 лет, после чего их надо перерабатывать и изготавливать заново.
2. Фотоэлементы эффективно работают только при падении света под прямым углом или близко к нему, поэтому необходимы устройства слежения, т.е. поворотные механизмы и устройства управления, иначе КПД будет много ниже расчетного.
3. У человечества в целом, недостаточно материальных ресурсов, необходимых для изготовления такого количества фотоэлементов, в первую очередь, редкоземельных металлов.

1. Пункт 8:

"При этом следует помнить что срок службы солнечных батарей составляет 30-50 лет. То есть через 30 лет процесс нужно будет повторять заново".

2. 260 ватт на метр (в Сахаре) - это с учетом всех "углов", темного времени суток и облачности, это именно эффективный солнечный энергопоток.

3. Наличие материальных ресурсов - функция от наличия энергии требуемой на их добычу и переработку. Вопрос у меня ставится именно так, что затраты киловатт на ввод ватта мощностей таковы, что солнечная энергетика не имеет физического смысла для генерации в промышленных объема.

Также надо учесть неизбежные потери при транспортиров

электроэнергии и при ее преобразовании - кому нужно низкое напряжение фотоэлемента. А последовательное их соединение резко понизит надежность. Так что надо будет преобразовывать низкое напряжение в высокое. Технических проблем там нет (обычные тиристорные схемы), но затрат потребует.

Немного снижу накал апокалиптичности.

Хочу обратить внимание на то, что 7 лет человечеству нужно работать для того, чтобы увеличить энергопоток вчетверо. Для сохранения нынешнего уровня энергопотока всей планете нужно работать "всего" 21 месяц.

Давайте сравним!

Ну ребята, вы даете!
Солнечный коллектор - дешево и сердито.
"В США с 1982 г. было построено несколько станций башенного типа мощностью от 10 до 100 МВт. Подробный экономический анализ систем этого типа показал, что с учётом всех затрат на сооружение 1 кВт установленной мощности стоит примерно $1150. Один кВт·ч электроэнергии стоил около $0,15."
"С 1984 года по 1991 год в Калифорнии было построено девять электростанций из параболоцилиндрических концентраторов общей мощностью 354 МВт. Стоимость электроэнергии составляла около $0,12 за кВт·ч."
"В 2001 году стоимость электроэнергии, полученной в солнечных коллекторах составляла $0,09—0,12 за кВт·ч. Департамент энергетики США прогнозирует, что стоимость электроэнергии, производимой солнечными концентраторами снизится до $0,04—0,05 к 2015 — 2020 году."
http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D1%8B%D0%B9_%D0%BA%D0%BE%D0%BB%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D0%BE%D1%80
Для сравнения - атомная энергетика:
"Итак, АЭС-2006 с реактором ВВЭР-1200 (уст. мощность 1170 МВт):
- стоимость строительства - ок $3400 - 3800 за кВт уст. мощности [в зависимости от методики перевода в $]
- себестоимость эл. энергии - ок 4 с/кВтч (опять чуть зависит от курса)."
http://myatom.livejournal.com/48385.html
Т.е. относительная себестоимоть строительства некоторых проектов солнечной энергетики уже сейчас ниже, чем для АЭС, но себестоимость 1 кВтч - пока выше. ИМХО, отказываться от СЭ - неразумно, равно как и отказываться от строительства АЭС. Однако, не каждая страна найдет $ 3-3,5 млрд для постройки атомного реактора, и СЭ в таком случае более реальный вариант.

Re: Давайте сравним!

Странно. А почему себестоимость строительства ниже, а себестоимость энернии выше? У солнечных электростанций такие высокие эксплуатационные расходы?

Не надо быть столь категаричным

Уважаемый segerist! Не будьте столь категоричным. Конечно атомная энергетика, гидроэлектростанции, различные ТЭЦ и пр. вырабатывают много электроэнергии и альтернативу им тяжело найти в местах с развитой инфраструктурой. Но что делать в малозаселённых районах, куда провода тянуть либо не выгодно, либо невозможно. В том числе и из за деструктивных граждан, занимающихся откровенным бандитизмом по сбору цветных металлов? Посмотрите представленный ниже материал. Подобные электростанции можно собрать в любой "паровозной" мастерской, а пользу людям они принести могут большую и оказать некоторое давление на организации типа бывших РАО ЕЭС по увеличению тарифов для рядовых граждан.

http://www.membrana.ru/particle/2860

Тем не менее, я считаю, что солнечную энергетику не стоит упускать из виду. Крепление солнечных батарей на стенах домов, крышах - это вполне разумные вещи. Кроме того достаточно перспективно выглядит получение электроэнергии из давления на пешеходных дорожках и автострадах.

Все это называется энергоэффективность и как следствие растет свободная электроэнергия.

а вы всю проводящую, коммутирующе/контролирующую и прочую инфораструктуру сего чуда представляете?
это если как подспорье в домашнем хозяйстве на каком острове - тогда да, а иначе сама коммутация выйдет в астрономическую сумму, не говоря уж об обслуживании...
но каков попил!

(Deleted comment)
чота laissez-faire capitalism до сих пор сосёт с вечным двигателем

не кажется странным?

Давайте прикинем...

В книге "Физика" (Л. Элиот, У. Уилкокс), утверждается, что "при длительной работе человек может развить мощность только 1/7 лошадиной силы", то есть, 105 ватт!
Представим человека, два часа в день в общей сложности крутящего велотренажер с подключенным хорошо сконструированным генератором.
Он произведет 0.21 кВт*ч энергии!
В год набежит 76 кВт*ч
А теперь представим, что такая машинка есть у миллиарда китайцев с индусами :)
76 миллиардов киловатт*час!!!
Неплохое подспорье экономике? :)

Re: Давайте прикинем...

их всех нужно кормить и поить, а для выработки такого количества жрачки энергии затратится в разы если не на порядки больше чем они выработают;)

(Deleted comment)

О перспективах термояда.

Воспроизвожу унылый комментарий приятеля-физика (ядерщика).
Чтобы надеяться на успех надобно не менее двадцати лет, при этом если всем миром навалиться на задачу, ну и выделить соответствующие ресурсы. Но это вряд ли. Потому как такая же оценка была и к моменту развала СССР. Т.е. с того самого момента термоядерная тематика успешно сворачивалась, фактически ею не занимались, а скорее имитировали деятельность, исследовали/испытывали всяческие непринципиальные мелочи. Возможно, что сейчас потребный срок будет еще выше, потому как по всему миру многие коллективы способные заниматься термоядом попросту исчезли или деградировали, сохранив лишь название.