Mobile menu

Ждем Ваших звонков: +38(044) 406-61-52, -53, 54

1667366Практически все готово для появления новой энергетики
14 августа 2015, 15:05


СЕРГЕЙ СТЕЧ
ОБЩЕСТВЕННЫЙ ДЕЯТЕЛЬ, ПРЕДПРИНИМАТЕЛЬ

234209 9099
Практически все готово для появления новой энергетики
Не проходит и недели, чтобы в печати не появились сообщения о новшествах в области энергетики.
Это неудивительно, поскольку производство и передача энергии занимает огромное место в нашей жизни. Кроме того, сейчас в энергетике происходит целая революция, которая определит ее характер в будущем.
Для начала давайте определим претензии к существующей системе, чем она нас не устраивает? Во-первых, она централизована, то есть, уязвима к неожиданному росту нагрузок и внешних воздействий, как таковых. Один крупный генерирующий центр обеспечивает энергией район или даже город. Все эти центры связаны между собой через узлы управления, которые управляют генерацией и потреблением системы в целом. Случись беда с такой электростанцией — без энергии остается множество потребителей сразу, а в том случае, если такая станция вырабатывает большую долю энергии сети, то может «упасть» и вся сеть.
Во-вторых, она, в большинстве случаев, зависит от одного-двух источников энергии. Чаще всего, энергию генерируют путем сжигания углеводородов — угля, мазута и т. п. Пример прошлой зимы, когда в силу обстоятельств Украина оказалась без угля, наглядно демонстрирует уязвимость такой системы. Атомные станции в этом смысле еще более уязвимы, чем тепловые.
В-третьих, эта система не хранит энергию. Вся энергия, которая производится, должна быть потреблена. Соответственно, системе нужно держать «в резерве» достаточно мощностей, способных удовлетворить неожиданный рост потребления. В обычное время эти мощности простаивают.
В-четвертых, система плохо адаптируется к изменениям. Вспомните квартиры в домах, построенных в СССР. Там в каждой комнате всего лишь по одной - две розетки. Предполагалось, что советский человек будет иметь телевизор, стиральную машину и утюг. И проводка делалась соответствующая, сейчас она уже не выдерживает нагрузок. Это было каких-то 30 лет назад. Никто не предполагал такого роста энергопотребления, это невозможно запланировать. Существующая модель энергетики не располагает адекватным инструментом для адаптации, поскольку она «мыслит» только большими объемами генерирующих мощностей. А адаптироваться нужно к постепенному росту потребления.
Теперь нетрудно представить, какой должна быть новая энергетика. Во-первых, децентрализованной. Она должна состоять из множества сетей, переплетающихся друг с другом, в том числе, и сетей закрытых, работающих сами на себя. Во-вторых, эта энергетика должна уметь саморегулировать потребление и генерацию. В-третьих, она должна быть диверсифицирована по источникам энергии, а не зависеть от одного-двух источников. В-четвертых, она должна легко адаптироваться к росту, в нее должно быть легко включиться новым производителям. В-пятых, очевидно, она должна опираться на небольшие, но многочисленные генерирующие мощности.
Это понимание дает нам эффективный «фильтр», который позволяет оценивать новости энергетики с точки зрения их перспектив для «новой энергетики». Например, строительство супер - гидроэлектростанции в Конго стоимостью в 80 миллиардов долларов это, скорее «отрыжка» предыдущей эпохи, чем что-то новое.
Другой фильтр для понимания новшеств и того, что они нам сулят - это знание того обстоятельства, что то, что мы называем «энергетикой» состоит из связанных между собой, но весьма различных по характеру видов деятельности — генерации энергии, передачи энергии и потребления энергии. Каждая из этих областей, в свою очередь, включает свой набор задач и связанных с ними проблем.
Например, передача энергии. В высоковольтных линиях на больших расстояниях теряется до 20% энергии. Если вы читаете о разработках, которые могут снизить эти потери до 10%, то это очень серьезное достижение, сулящее большие возможности. Или другой пример, уже из области генерации - вместо сжигания углерода можно добывать энергию из реакции соединения кремния и азота. Песка у нас — целые пустыни. Но нужно еще отделить кремний от кислорода (песок — это оксид кремния), измельчить его, произвести и доставить азот, в общем, нужно сначала создать целую инфраструктуру и только потом можно начать получать энергию. Будут ли у нас электростанции, работающие на песке? Может быть, но в рамках «новой энергетики» они пока что видятся малоперспективными.
А вот новые емкие аккумуляторы и вообще возможность запасать энергию — это настоящая революция, поскольку добавляет к «генерации-передаче-потреблению» опцию хранения. Если даже она будет реализована на уровне домохозяйств и микрорайонов, все равно это радикально меняет энергосистему повышая ее устойчивость и делая более адекватным ценообразование. В этом году Tesla вышла на рынок с домашним аккумулятором, а за ней последовал «Даймлер» с моделью на 2.5 кВт•ч для домов и на 5.9 кВт•ч для компаний, так что революция уже началась.
Накопление и хранение энергии (в объемах, очевидно больших, чем потребности домохозяйств) могут обеспечить гидроаккумулирующие электростанции. Их КПД достигает 80 %. Сегодня они являются наиболее подходящим решением для компенсации суточных и недельных колебаний. Гидроаккумулирующая электростанция в самой простой версии — это два бассейна, расположенных на разных уровнях. Во время спада потребления насосы закачивают воду в верхний бассейн, во время роста — вода поступает из верхнего бассейна в нижний, вырабатывая энергию.
Постоянно поступают новости с фронта источников энергии, которые почему-то называются «альтернативной» энергетикой. Наиболее известной и популярной здесь является солнечная энергия. При огромном потенциале (солнце за один день дает Земле столько энергии, сколько земляне потребляют за год), здесь пока что нет радикальных прорывов. Солнечные батареи вырабатывают менее 0,1% энергии, производимой в мире, при этом, она оказывается где-то в 3 раза дороже, чем энергия, производимая из углеводородов. Производительность батарей ограничена пределом улавливания света кремниевыми солнечными батареями, он составляет всего лишь 31%. Поэтому сейчас перспективными являются тонкопленочные элементы, например, из оксида меди. Использование таких элементов позволяет создать микросети питания с постоянным током, что сэкономит энергию, растрачиваемую при передаче и преобразовании постоянного тока в переменный, а затем обратно. Большинство электроприборов работает от постоянного тока, тем самым на двойное преобразование приходится до 30% всех потерь.
Сенсации могут ожидать нас на направлении, на которое, казалось давно махнули рукой — в термоядерном синтезе. Вот, например, так называемый E-Cat Андреа Росси. В этом небольшом приборе никель соединяется с водородом и выделяется медь. Устройство отдает энергии в 30 раз больше, чем получает. История с устройством Росси довольно темная, но в прошлом году были проведены испытания, на которых шесть профессоров физики в течение 32 дней наблюдали за работой E-Cat, чтобы убедиться в том, что здесь нет никакого жульничества. Что именно происходит в устройстве — неясно. Одни говорят, что «этого не может быть», другие говорят о LENR — низкоэнергетических ядерных реакциях. Росси обещал начать продажу своих генераторов, но через некоторое время после испытаний вдруг исчез с горизонта. Новостей от Росси больше нет, но если его изобретение — не жульничество, то нас ожидает настоящая энергетическая революция.
Как бы там ни было, испытания Росси породили в прошлом году целый парад заявлений от больших корпораций о том, что они тоже вот-вот будут готовы выпустить на рынок генераторы, основанные на термоядерном синтезе. Ближе всех к цели, похоже, находится Lockheed. Компания разрабатывает компактный реактор термоядерного синтеза и в 2014 году объявила, что через 5 лет она будет готова выставить его на рынок. Реактор действительно небольшой, его можно ставить даже на корабли и самолеты. Реактор использует классическую реакцию «превращения» изотопов водорода в гелий. Новинкой в нем являются технические решения по управлению плазмой, которые и позволяют сделать реактор более продуктивным и компактным, чем всем известный Токомак. Известно, что Токомаки основную часть энергии тратят на удержание плазмы с помощью электромагнитного поля. Поэтому, энергии ими вырабатывается почти столько же, сколько потребляется. В Lockheed утверждают, что им удалось обойти эту проблему. «Вместо того чтобы ограничивать плазму внутри трубчатых колец, серия сверхпроводящих катушек будет генерировать геометрически новое магнитное поле, в котором плазма будет удерживаться в более широких рамках по всей камере» - говорит Томас Макгир, автор этого изобретения.
Отметим, что промышленное освоение термоядерного синтеза имеет большие политические и социальные последствия. Во-первых, страны, специализирующиеся на добыче углеводородов, понесут большие политические и экономические потери. Прежде всего, это относится к России. Западная Европа не будет больше зависима от российского газа. Если ничего не изменится, то в среднесрочной перспективе Россия может исчезнуть с мировой арены.
Во-вторых, термоядерный синтез и использование некоторых других «альтернативных» источников делает людей и их сообщества более автономными. Иерархические структуры, на которых держится современный социум, уступаю место горизонтальным. Время государств и мегакорпораций заканчивается.
В общем, практически все готово для появления новой энергетики. У нас есть множество источников энергии, которые способны или будут способны в ближайшем будущем составить конкуренцию углеводородам, у нас есть возможность хранить энергию, у нас есть интернет, к которому можно подключить практически любое устройство и управлять им с помощью соответствующих программ. Интернет также позволяет управлять взаимодействием этих устройств, организовывать их в сети и управлять конфигурацией сетей в зависимости от потребностей.
Новая энергетика будет начинаться на уровне домохозяйства и здания, как такового (офис, завод и .п.). Ваш дом с солнечными батареями или другим источником энергии, будет производить и накапливать энергию. Если производство будет выше потребления, дом будет продавать энергию в сеть, или накапливать ее в аккумуляторах или гидроаккумулирующих станциях. Кроме того, разумеется, будут и предприятия, специализирующиеся на производстве энергии, однако, основную часть энергии, используемой самими людьми, будут производить они сами. Поскольку такая сеть (точнее, множество сетей), будет легко адаптирующейся и гибкой, то потребность в новых мощностях и в том, какие источники энергии лучше использовать, будет определяться спросом и предложением, а не оторванным от реальности мнением начальства. Нынешние энергомонополисты канут в лету.
В Украине еще никто и не думал приступать к реформам энергетики. В какой-то степени это хорошо, поскольку позволяет провести их сразу и по существу. Понятно, что это отдельная тема, но если мы хотим, чтобы на выходе получилась новая энергетика, такие реформы должны соответствовать двум главным критериям. В их результате, каждый должен легко получить возможность производить энергию и каждый должен получить возможность продавать энергию.

korrespondent.net