Зеленая энергетика синонимы

ЗЕЛЁНЫЙ, —ая, —ое; зе́лен, -а́, -о. 1. Имеющий окраску одного из основных цветов спектра — среднего между желтым и голубым; цвета травы, зелени. Зеленый цвет. Зеленая краска. Зеленая крыша. Зеленая ткань.

Все значения слова «зелёный»

ЭНЕ́РГИЯ, -и, ж. 1. Общая количественная мера движения и взаимодействия всех видов материи (имеет различные формы: механическую, тепловую, электромагнитную, ядерную и др.). Закон сохранения энергии.

Все значения слова «энергия»

• лайм
• цвет
• шрек
• трава
• кактус
• (ещё ассоциации…)

• сила
• заряжать
• батарейки
• электричество
• чакра
• (ещё ассоциации…)

• Разбор по составу слова «зелёный»
• Разбор по составу слова «энергия»

• Как правильно пишется слово «зелёный»
• Как правильно пишется слово «энергия»

Сегодня, когда экологическая повестка на планете приобретает не умозрительный, а вполне себе материальный характер (квоты на выброс углерода в атмосферу можно покупать и продавать, некоторые страны задумываются о введении углеродного налога и т.д.), то всем нам нужно очень чётко понимать экологическую терминологию.

Далёкие от науки и энергетики люди часто не видят разницы в таких близких, но неравнозначные понятиях как «зелёная энергетика», возобновляемые источники энергии (ВИЭ) и безуглеродная энергетика. Давайте разберёмся, что эти термины значит.

Безуглеродная энергетика

Большая часть электричества на планете до сих пор вырабатывается на тепловых электростанциях (ТЭС), которые используют в качестве топлива углеводороды – нефть, газ и уголь. Во время горения углеводородов происходит химическая реакция с выделением углекислого газа – СО2, одного из главных компонентов, способствующих парниковому эффекту и, как следствие, глобальному потеплению.

Безуглеродные источники энергии – это источники, которые не выделяют углекислый газ в процессе работы. К безуглеродным источникам относятся ветровая, солнечная, гидро- и атомная энергетика.

С ветром, солнцем и водой понятно. А как с атомом? В процессе управляемой цепной реакции в ядерном реакторе не происходит химических процессов горения и, соответственно, в окружающую среду не выделяется углекислый газ. 

К возобновляемым же источникам энергии (ВИЭ) атомная не относится: уран, который используется в ядерных реакторах в качестве топлива также исчерпаем как нефть, газ или уголь. Другое дело, что уже разработаны технологии, позволяющие повторно использовать отработавшее ядерное топливо и тем самым во много раз расширить топливную базу атомной энергетики.

Субсидировать или не субсидировать

В некоторых европейских странах именно ВИЭ, особенно ветроэнергетика и солнечная энергетика, стали синонимами «зелёной» энергетики. Именно им оказывается государственная поддержка, выделяются дотации и субсидии. Но в одиночку эти источники не могут обеспечить потребности в электроэнергии, так как они зависят от погоды и времени суток, и в этом смысле они не самодостаточны. Поэтому гораздо разумнее использовать их в комплексе со стабильным источником генерации, таким как АЭС.

Именно вопрос господдержки является ключевым в дискуссиях о том, является ли атомная энергетика «зеленой» (безуглеродной она является в соответствии с законами физики и об этом никто не спорит). Его положительное решение теоретически может повлиять на решения о субсидировании атомной энергетики в странах ЕС.

Страны ЕС, выступающие за атомную энергетику, — Франция, Польша, Венгрия, Чехия, Румыния, Словакия и Словения, — считают, что ЕС должен делать больше для того, чтобы поставить ядерную энергетику в один ряд с другими «зелёными» технологиями в климатической политике, включая правила финансирования.

Недавно эксперты Объединенного исследовательского центра (JRC) отнесли атомную энергетику к «зеленой» с точки зрения инвестиций. Как сообщает Reuters, в черновом варианте документа экспертов говорится: «В ходе проведенного анализа не было выявлено никаких научно обоснованных доказательств того, что атомная энергетика наносит больше вреда здоровью людей или окружающей среде, чем другие технологии выработки электроэнергии».

Стоит ли финансировать атомную энергию?

Пока Еврокомиссия финализирует таксономию устойчивого финансирования, которая определит виды экономической деятельности, относящиеся к устойчивым инвестициям (т.е. способствующим устойчивому развитию стран), многие страны Ближнего Востока и Юго-Восточной Азии продолжают развивать атомную энергетику.

По прогнозам компании GlobalData в течение 2020–2030 годов доля Азиатско-Тихоокеанского региона в атомной генерации значительно возрастет. В этот период свои первые АЭС введут в эксплуатацию ОАЭ, Турция, Бангладеш, Саудовская Аравия и Египет.

Значительная доля электроэнергии будет вырабатываться на атомных станциях в развитых странах. По словам, Брента Ваннера, руководителя проекта «Перспективы развития мировой энергетики Моделирование и анализ сектора энергетики» Международного энергетического агентства (МЭА), в странах с развитой экономикой (США, ЕС и Япония) ядерная энергия остаётся крупнейшим источником низкоуглеродного производства электроэнергии. «Ядерная энергетика помогла избежать более 60 миллиардов тонн выбросов CO2 во всем мире. Сегодня это эквивалентно двум годам глобальных выбросов, связанных с энергетикой. Без ядерной энергетики выбросы CO2 от производства электроэнергии были бы почти на 20% выше», утверждает эксперт.

Всё это говорит о том, что несмотря на дебаты вокруг атомной энергетики, растёт число стран, рассматривающих ее как один из оптимальных вариантов для обеспечения энергобаланса и своей энергетической безопасности.

Зеленая энергетика и пустота

…мечты всегда сбываются иначе, чем мы ожидаем.

В. Пелевин

Альтернативная энергетика очевидно имеет серьезные проблемы с накоплением излишков производимой энергии. И чем больше прерывистых источников энергии входит в эксплуатацию тем больше растет потребность в промежуточных накопителях.

Для этой задачи чаще всего предлагают различные виды накопителей.

Начиная от традиционных ГАЭС(которая по сути перекачивает воду из нижнего водоема в верхний и обратно), так и входящие в строй электрохимические источники энергии и экзотические гравитационные.

Из наиболее технологичных и необычных решений можно признать системы основанные на хранении сжатого воздуха.

Но что если я скажу что в теории это может быть далеко не самым лучшим и простым решением? Что если есть еще более простое решение выполненное по принципу «наоборот»?

И этот метод хранения энергии основан на обратном процессе — накоплении «пустоты-вакуума» в емкостях способных выдержать этот процесс.

Теория накопителя наоборот

Для описания идеи приведу перевод текста с форума https://diysolarforum.com/threads/vacuum-energy-storage.7127/

Нет, речь идет не об устройстве свободной энергии. Это обратная сторона хранения энергии сжатого воздуха. Мне было любопытно, как сработает математика после исследования более раннего поста.

У технологии сжатого воздуха есть несколько недостатков.

(Процесс сжатия воздуха сопровождается выделением тепла точно так же, как велосипедный насос нагревается при накачивании камеры. Проблема в том, как это тепло использовать. Сейчас в мире существуют всего два хранилища типа CAES: Ханторф в Германии и Макинтош в США. Их предельная мощность составляет 290 МВт и 226 МВт соответственно. На обоих хранилищах тепло выбрасывается как побочный продукт, так как нет инфраструктуры его отбора и хранения. И наоборот, воздух, закачанный в хранилища, приходится с помощью природного газа подогревать при отборе, что снижает эффективность системы. )

Во-первых, при сжатии воздуха работа, вложенная в него, также должна оплачивать тепло, сжатое в меньший объем.

Во-вторых, увеличение давления не пропорционально приросту энергии, оно ограничено.

Со всеми этими вещами, работающими против пользы дела, я подумал… а не сработают ли они на нас, если мы создадим вакуум, а не сожмете газ?

Во-первых, давайте предложим, как это может работать.

Представьте себе бак, наполненный водой, значит батарея разряжена. Выкачать всю воду, оставим вакуум позади, что батарея полностью была заряжена. Мы добавим в воду немного этиленгликоля, чтобы уменьшить количество паров. давление, скажем, 0,1 фунта на кв. дюйм (то есть это не совсем вакуум, точно допустимое количество пустоты чтоб бак не порвался). В атмосферном баке нет ничего особенного, а вот в вакуумном баке нужно иметь прочность выше, чтобы не раздавило стенки.

Градиент давления между ними составляет ~ 14,6 фунтов на квадратный дюйм. Поскольку с другой стороны почти вакуум, тепла не так много, поэтому при почти изотермическом процессе мы можем ожидать КПД 92%, и КПД насоса 80% при комбинированном КПД 73%. Это намного лучше, чем CAES(система хранения сжатого воздуха).

Из Википедии для CAES формула такая

Итак, сколько кВтч в кубометре? 0,1013529 x 1 x ln (14,7/0,1) + (0,1013529 — 0,000689476) x 1 = 0,5057948149 + 0,100663424 = 0,6 МДж = 0,16 кВтч/куб.м = 4 Вт/куб.фут.

Но это не то, что реально происходит, поскольку давление всегда атмосферное с одной стороны и 0,1 с другой. В CAES по мере движения давление изменяется. Вакуумная система имеет постоянный напор, пока вы находитесь под системой C-Rate (в этом случае это будет скорость возврата пара на стороне вакуума в жидкую форму, например, конденсация). Итак, уравнение будет таким: Ph(кВт) = q ρ g ч / (3 600 000); или с давлением = q p / (3,6·106)

где: Ph(кВт) = гидравлическая мощность (кВт)​ q = расход (м3/ч)​ ρ = плотность жидкости (кг/м3) = 1000 кг/м3 для воды​ p = перепад давления (Н/м2, Па)​ Решение для q на 1 кВт, q = 3 600 000 / 100 000 = 3,6 м3/кВт

Средний дом в США имеет площадь 2687 кв. футов и потребляет 30 кВтч в день.

Итак, сколько м3 вам потребуется для 60 кВтч? 60×3,6 = 216 кубических метров, 57 000 галлонов или около 3 футов в глубину для каждого вакуумного резервуара, выкопанного под вашим домом площадью 2687 кв. футов. Если вы предполагаете эффективность 70%, это будет примерно 4 фута в глубину на бак. Это намного лучше, чем CAES низкого давления, если математика/допущения верны. Стоимость получения вакуумного резервуара такого размера, который мог бы выдерживать давление, вероятно, была бы непомерно высокой, и я не уверен что его закапывание дает какое-либо существенное преимущество. Так что в целом это выглядит не так уж и практично, учитывая размер / стоимость необходимого резервуара. Несмотря на это увеличение давления на CAES является выигрышным предложением, так как оно позволяет вам получить более высокую плотность энергии.

Что? Вы зашли так далеко и задаетесь вопросом, какое отношение к этому имеет «вы живете под водой»? Просто… Если вы прожили всего 33 фута под водой, то «атмосферное» давление составляет два бара, что вдвое уменьшает требуемый объем. Чем глубже вы идете, тем меньший объем вам нужен.

Нашел документ ВМС США, где они построили 5,5-футовые бетонные сферы с 4-дюймовым толщиной бетона: NCEL начал программу в сентябре 1971 года, когда было развернуто 18 бетонные сферы на глубине от 1800 до 5000 футов. Все 18 сферы были рассчитаны на номинальную рабочую глубину около 3000 футов при Давление 1300 фунтов на квадратный дюйм. Таким образом, как и ожидалось, большее давление раздавило образцы размещеные на глубине выше 3700 и 5000 футов. Каждый образец, 66 дюймов в диаметре со стенками толщиной 4 дюйма, был прикреплен ко дну океана с помощью 2600 фунтов веса якорной цепи длиной 21 ⁄2 дюйма и длиной 53 фута. Некоторые сферы были покрыты водонепроницаемым фенольным материалом; другие остались без покрытия. У двух сфер была покрыта половина поверхности, и мы — единственные образцы, которым удалось это сделать. содержат стальную арматуру. Инженеры хотели изучить реакцию стали к среде морской воды. Одна из этих сфер подняли через 10 лет с глубины 1800 футов и не было видимой коррозии стали, хотя в в некоторых областях модели сталь имела менее 1 дюйма бетонного покрытия. Также не было видимого ухудшения самого бетонного материала ни в одном случае. из пяти сфер и блоков, извлеченных на сегодняшний день.

Давайте посчитаем и посмотрим, сможем ли мы получить $/кВтч.

Объем сферы V = 4/3 πr^3 таким образом, общий объем 5,5-футовой сферы составляет 4/3 π 2,75 ^ 3 = 87 кубических футов, а внутренний объем полости составляет 4/3 π 2,41 ^ 3 = 59,1 кубических фута. Таким образом, объем бетона составляет 87-59,1 = 27,9 куб. В HomeDepot есть 80 фунтов бетона за 4,60 доллара и 150 фунтов бетона на кубический фут… так что бетон стоит всего 241 доллар (плюс затраты на тайленол). Из OP, у нас есть 60 кВтч, потребуется 216 кубических метров, а если преобразовать это в кубические футы и разделить на 0,7 для потери эффективности, это 10 900 кубических футов. Предполагая, что нам нужен сферический резервуар, решение для r дает 13 футов 9 дюймов. Предположим, что толщина составляет 3 дюйма, чтобы получить внешний радиус 14 футов. Это объем 11 488; таким образом, дельта составляет 588 кубических футов бетона, чтобы сделать вакуумную камеру. Это около 5000 долларов в бетоне. Если бы мы остановились на этом, это было бы $84/кВтч. Все остальное, вероятно, довольно дешево, скажем, еще 5000 долларов за турбину, земляные работы (зависит от местности, может быть всего 400 долларов для мягкого грунта), водопровод и т. д. Итак, 10 000 долларов за хранилище на 60 кВтч, что дает нам 170 долларов за кВтч. хранилище. LiFePo4 стоит от 500 до 1000 долларов за кВтч, а свинцово-кислотный — около 400 долларов за полезный кВтч (при условии 50% DoD).

Следующим фактором является жизненный цикл, и LiFePO4 обычно выигрывает, поскольку у него больше циклов, чем у SLA.

А как же вакуумный цикл?

Испытательные сферы ВМФ отлично себя зарекомендовали, но подвергались почти постоянному давлению. В вакуумной камере напряжения на стенках изменяются в зависимости от SoC; не приведет ли это к их преждевременному старению, уменьшив количество циклов? Возможно, именно здесь их закапывание может сыграть важную роль (вес почвы наверху будет поддерживать более постоянное напряжение).

Весело получается. Таким образом, в основном используя солнечную энергию или ветер, чтобы привести в действие насос для создания вакуума в очень большом куполе или резервуаре мы получим хорошее хранилище энергии. Если понадобиться, то можно в нужный момент сбросить вакуум с помощью небольшого турбогенератора, чтобы восстановить энергию. Эквивалентно нагнетанию давления в сосуде под давлением того же размера до 14,7 фунтов на квадратный дюйм с последующим выпуском его через турбину.

Но что с безопасностью? Тут все просто — катастрофический отказ такого накопителя гораздо безопаснее при имплозии(сжатии внутрь), чем при взрыве. Хотя, похоже, стоимость строительства на единицу мощности будет довольно высокой. Что касается воды, показанной на рисунке ОП с двумя резервуарами, вода не будет «сосуществовать» с вакуумом, она будет превращаться в пар. Так что я думаю, вам придется придерживаться только использования воздуха для выработки энергии.

В данном переводе может быть не все понятно, но основная мысль если кратко такая — «да можно хранить в вакууме энергию, и это будет лучше по кпд чем хранить там же сжатый газ».

Из недостатков — места хранения и емкости нужно делать прочнее обычных, и они смогут вместить в себя меньше энергии чем сжатый газ в этом объеме.

Остается вопрос емкостей для вакуума и тут есть широкий выбор.

Варианты емкостей для хранения

Для хранения в теории возможно не понадобится строить объекты хранения с нуля. Достаточно будет использовать существующие полости.

Например… различные пещеры и шахты природного происхождения.

Вопреки расхожему мнению, что подобные природные образования в земной коре пригодны только для хранения сжатых газов стоит рассмотреть их и как потенциальные хранилища вакуума(при соответствующей обработке стен). На всей планете таких пещер и карстовых колодцев тысячи, так как сам карст покрывает до 25% земной поверхности, и там, где есть карст, обязательно должны быть пещеры. Ученые считают, что в мире могут быть десятки тысяч не открытых пещер. И некоторые из них, вероятно, заходят даже глубже, чем вертикальная пещера Веревкина. Единственным ограничением является то, насколько глубоко подземные воды могут просочиться в известняк.

Определенным гарантированным объемом для использования вакуума могут стать и выработанные месторождения полезных ископаемых в старых шахтах и скважинах.

Из не промышленных искусственных полостей можно присмотреться к результатам работы военной индустрии.

Такими как…

Бывшие ракетные шахты для баллистических ракет. Эти объекты в силу специфического назначения, как правило, рассчитаны на удар в непосредственной близости ядерного заряда. Вакуум внутри в таких условиях будет уже минимально возможной нагрузкой на емкость.

Кроме ракет на таких объектах обычно в непосредственной близости находились и другие подземные сооружения: бункеры для персонала, подземные авиабазы и иногда целые системы тоннелей. Все они также подходят для хранения пустоты.

Из предложенных объектов хранения вакуума стоит отдельно выделить потенциал металлических хранилищ.

Таких, как… списанные корабли-танкеры.

Утилизация кораблей вопреки своим размерам выглядит куда более частым явлением чем даже утилизация автомобилей. Средний срок жизни танкеров не более 15-20 лет, после чего они варварским способом утилизируется ради металлолома. Часто этот процесс идет с нарушением эко-норм, и без соблюдения всех правил охраны труда.

Лишь небольшое количество кораблей в мире может обрести вторую жизнь в виде плавучих отелей и других стационарных объектов в прибрежной территории.

В то же время само утилизируемое судно по остаточному запасу прочности и внутреннему объему вполне подходит для небольшой модернизации в целую внутреннюю сеть вакуумируемых объемов для выработки энергии. Без какой-либо подготовки идеально подходят танкеры-газовозы, которые в последнее время набирают популярность.

Интересный факт — в процессе использования вакуума корабль может периодически менять свой вес. В теории плотность воздуха при стандартной температуре и давлении составляет 1,28 г/л, поэтому 1 литр вытесненного воздуха обладает достаточной выталкивающей силой, чтобы поднять 1,28 г. Этот процесс при должной доле креатива также можно было бы использовать.

Таким образом при переходе в «стационарные накопители», эти корабли могли бы стать прибрежными БЕЗОПАСНЫМИ накопителями прерывистой энергии зеленой энергетики.

Если подвести черту над всеми описанными выше возможными накопителями, то можно сказать что они не выглядят каким либо прорывом в будущее, но есть и футуристический реальный вариант 100% зеленого будущего вакуумной технологии.

Но он пока еще НИ РАЗУ не упоминался в этом ключе обсуждений.

Идеальный вариант будущего — hyperloop!

Концепция Hyperloop получила второе дыхание в 2013 году когда Илон Маск предложил создать транспортную систему перемещения грузов и людей внутри вакуумной трубы.

Это предложение он назвал пятым видом транспорта после поезда, самолета, автомобиля и корабля. Hyperloop первоначально был задуман как расположенный на опорах надземный трубопровод, внутри которого со скоростью от 480 до 1102 км/ч (в зависимости от ландшафта) с интервалом в 30 секунд в одном направлении перемещаются одиночные транспортные капсулы длиной 25—30 м.

Были предусмотрены два варианта системы:

• пассажирский — предполагает внутренний диаметр трубопровода 2,23 м, сечение капсулы 1,35 м в ширину х 1,1 м в высоту, площадь лобовой проекции 1,4 м², капсула вмещает 2 ряда сидячих мест по 14 кресел в каждом;

• пассажиро-грузовой (нечто вроде парома, даёт возможность пассажирам перемещаться вместе с их автомобилями) — внутренний диаметр трубы 3,3 м, лобовая проекция капсулы 4,0 м².

Ключевым фактором обнародованной 12 августа 2013 года концепции было стремление к дешевизне системы. Поэтому Маск взял за основу модель вакуумного поезда, преимуществом которого является отсутствие необходимости преодолевать трение опоры и встречное сопротивление воздуха.

Однако Илон усовершенствовал идею: по его мнению, нет смысла стремиться к достижению в трубе полного вакуума. Достаточно поддержания форвакуума, а именно давления в 100 Па (это 1/1000 от атмосферного давления) — дальнейшее снижение давления при наземном размещении невыгодно, потому что ведёт к экспоненциальному росту затрат. В то же время поддерживать форвакуум можно с помощью насосов умеренной мощности и стенок трубы из обычной стали толщиной 20—25 мм(и тут вспоминаем про танкеры, где толщина в 25мм редкость, и еще раз убеждаемся в правильности идеи доработки этих объектов)

В Дальнейшем проект Hyperloop был доработан Маском под подземное исполнение при помощи компании Boring Company.

Дальнейшие проекты конкуренты по вакуумному поезду не сильно отличаются по концепции от предложенного Маском, поэтому рассматривать их не имеет смысла.

Ключевым моментом можно считать только расстояния озвученные в проектах которые по идее должны покрыть потенциальные аналоги Hyperloop.

Например, Hyperloop Transportation Technologies планирует построить трассу, объединяющую Братиславу, Вену и Будапешт. А Hyperloop Italia планирует построить маршрут между Миланом и аэропортом Мальпенса.

А инженерная академия Китая и железнодорожные власти страны для реализации китайской версии Hyperloop выбрали линию между двумя крупными промышленными городами на юго-востоке страны: Гуанчжоу и Шанхаем.

В России же есть проекты схожего направления которые предлагает Hyperloop One. Так же они ведут переговоры о строительстве транспортных тоннелей в ОАЭ, Финляндии, Швеции, Нидерландах, Швейцарии, Великобритании и более чем в десяти регионах США.

В ОАЭ строительство скоростной линии между Абу-Даби и Аль Айном при расстоянии между городами в 145 километров — ориентировочная стоимость километра составляла 40 миллионов. Таким образом, весь проект может обойтись его инициаторам в 6 миллиардов долларов — это к вопросу об инфраструктуре и стоимости ее создания.

Имея в наличии примерное расстояние и диаметр трубы нетрудно подсчитать предполагаемый объем накопленного вакуума для цели энергонакопления. Особенно это эпично выглядит для проектов поистине фантастического размера вроде даже однонаправленного маршрута вакуумной трубы от Москвы до Владивостока(при 3.3 диаметре трубы и расстоянии в 9037 км объем будет равен 77254150.05000 м³ ).

Для чисто транспортных целей проекты пока правда подвергаются сильной критике несмотря на наличие огромных преимуществ. Но если расписывать плюсы и минусы системы дотошно выйдет слишком длинный текст так что стоит перечислить основные…

Преимущества

1. Скорость доставки и стабильность работы не зависит от внешних условий.

2. Сниженные затраты на транспортировку груза в условиях перемещения капсул в вакууме(форвакууме).

3. Вакуум при прокладке труб под городом может использоваться как дополнительный источник энергии для централизованного вакуумного удаления пыли(система центрального пылесоса) и мусора(Система вакуумной транспортировки). В этом случае трубы от отходов надо будет чистить капсулой для мойки стен в моменты ее девакуумизации периодически. Но ремонтные и сервисные капсулы и так понадобятся в любом случае так это лишь дополнительный элемент системы будет, а не основная цель Hyperloop.

4. Пожарная безопасность при транспортировке в вакууме опасных грузов выше.

5. Питание вакуумных насосов от альтернативных источников энергии.

Недостатки

1. Цена и потенциальная безопасность системы для живого груза.

2. Теоретическая угроза экономике конкурирующего транспорта, где занято много людей на обслуживании и воспроизводстве параллельного грузового потока. Возможны протесты и другие виды противодействия-ограничений максимальной производительности системы.

3. Возможна уязвимость от последствий землетрясений.

4. Низкая скорость прокладки тоннелей, и препятствия на пути, которые трудно обойти из-за специфики строительства Hyperloop(необходим максимально прямой участок пути для соблюдения всех параметров скоростного движения).

5. Периодическая необходимость сброса вакуума для обслуживания и ремонта системы(которую как мы уже выяснили можно превратить в преимущество).

Фактически система Huperloop будет выполнять на будущее еще три не озвученные пока функции, которые сложно определить в недостатки или преимущества в зависимости от ситуации.

Эти функции теоретически выглядят так.

1. Быть буферным накопителем энергии.

2. Быть линией передачи энергии на большие расстояния без потерь. Тут стоит пояснить. Потери через доставку электроэнергии через ЛЭП примерно равны 10%, и чем больше расстояние тем больше этот процент может быть. Создание вакуума и его потребление это конечно потери на насосах, но независимо от расстояния передачи в трубе пустоты ее потери равны нулю. Т.е. в теории чем дальше Huperloop сможет передать вакуум, тем выгоднее его использование, из-за отсутствия потерь на передачу.

3. Быть атмосферной электростанцией по аналогии с приливной ГЭС, используя циклы максимумов и минимумов перепадов давления на всем протяжении линии для манипуляции процессом создания вакуума(при низком атм. Давлении) и генерацией энергии(при высоком атм. Давлении). Разница в уровнях давлений позволит как минимум нивелировать низкий кпд вакуумных насосов, а как максимум выработать энергии больше чем было затрачено на создание пустоты в трубе.

Очень может быть что в далеком будущем целые страны и регионы будут обмениваться для использования друг с другом крупными объемами «пустоты», как сейчас, это делают через газовые сети торгуя природным газом.

P.S. — Резюмируя все выше сказанное стоит заметить что гиперлуп это не только ценный мех, но и много-много потенциала накопления энергии из ничего т. е. В вакууме( прям как сферический конь в вакууме, но полезнее и понятнее с точки зрения процесса). Но в целом это явно будет не удивительно, и примерно так же, как мы уже привыкли к телефону без кнопок(который 90% времени используется не для того чтоб звонить), электронным деньгам, которые невозможно физически взять, и курению пара из трубки вейпа, заменяющего тление табака сигарет прошлого.

Идея использования возобновляемых источников энергии, безусловно, звучит привлекательно, но само название обманчиво. Большинство возобновляемых источников энергии, за исключением древесины и навоза, на самом деле сильно зависят от ископаемого топлива.

Прежде чем познакомить вас со статьёй Гейл Тверберг, затрагивающей глубокие проблемы альтернативной энергетики, прошу вас обратить внимание на слова Билла Гейтса относительно перспектив «зелёной» энергии, которые, на мой взгляд, довольно точно иллюстрируют положение дел в сфере экологии:

Интервьюер: «Итак, многие люди настроены очень оптимистично, поскольку вы знаете, что затраты на ветровые и солнечные возобновляемые источники энергии снижаются, стоимость батарей снижается. Вы думаете, этого достаточно или нет?».

Билл Гейтс: «Это так разочаровывает, я имею ввиду — это на самом деле разочаровывает. Вацлав вчера сказал, что в Токио живёт 27 млн человек, три дня в году приходятся на циклон.

Знаете, за три дня это 23 гигаватта электроэнергии. Скажите мне, какая батарея, установленная там, сможет обеспечить эту мощность?

Я имею в виду, давайте не будем валять дурака. Вы знаете, что 100 долларов за киловатт-час — это ничто, это не решает проблему надёжности. И помните, что электричество составляет 25% выбросов парниковых газов.

Всякий раз, когда мы произносим термин «чистая энергия», я думаю это запутывает людей, потому что они не знают, что это, они не понимают.

Я был на конференции в Нью-Йорке, не буду её называть, и собравшиеся говорили обо всём этом. Ребята-финансисты вышли на сцену и сказали, что они будут оценивать компании с точки зрения того, сколько эти компании выделяют CO2. И они собираются говорить, что вот эта вот компания выделяет много СО2, и думают, что финансовые рынки, как по волшебству, помогут сократить выбросы CO2 до нуля.

И я подумал, финансисты с Уолл-стрит, как вы сделаете сталь? У вас есть что-то в ваших столах, что поможет отлить сталь?

А что с удобрениями, цементом, пластиком? Откуда это всё возьмётся, вы знаете? Разве самолёт летит по небу из-за каких-то финансовых расчётов, которые вы рассчитали в Excel-таблице?

И они… это сумасшествие, называют это финансовым решением… я этого не понимаю, я просто этого не понимаю.

Нет ничего, что может заменить то, как работает сегодняшняя индустриальная экономика».

1. Затраты на передачу энергии намного выше, чем у других видов электроэнергии

В большинстве исследований не учитывается тот факт, что они никак не компенсируются.

Исследование, проведённое Международным энергетическим агентством в 2014 году, показывает, что затраты на передачу для ветра примерно в три раза превышают затраты на передачу электроэнергии от угля или ядерной энергии.

Количество избыточных затрат имеет тенденцию к увеличению, так как неустойчивые возобновляемые источники энергии получают всё большую долю в общем объёме.

Вот некоторые из причин более высоких затрат на передачу для ветра и солнца:

2. При передаче электроэнергии на большие расстояния возрастают расходы на обслуживание линий электропередач

Если не будет должного обслуживания, возможны пожары, особенно в сухих, ветреных районах.

Последние данные свидетельствуют о том, что ненадлежащее обслуживание линий электропередач (ЛЭП) увеличивает вероятность пожаров.

В Калифорнии халатное техническое обслуживание привело к банкротству энергосистемы Северной Калифорнии PG & E. В последние недели PG & E инициировала два профилактических отключения питания, одно из которых затронуло до двух миллионов человек.

Техасский проект по смягчению последствий лесных пожаров сообщает: «ЛЭП вызвали более 4000 пожаров в Техасе за последние три с половиной года».

Венесуэла обладает ЛЭП большой протяжённостью: от своей главной гидроэлектростанции до Каракаса. Похоже, что одно из отключений в этой стране было связано с пожарами вблизи ЛЭП.

Есть решения, чтобы предотвратить пожары, например, зарыть линии под землю. Или использовать изолированный провод вместо обычного провода. Но любое решение имеет свою стоимость. Эти затраты необходимо учитывать при моделировании косвенных затрат в том случае, если мы предполагаем использовать дополнительно большого количества новых возобновляемых источников энергии.

3. Потребуются огромные инвестиции в зарядные станции

Чтобы кто-либо кроме представителей самых обеспеченных слоёв населения смог пользоваться электромобилями.

Понятно, что люди с высоким доходом могут позволить себе электромобили. У них обычно есть гаражи с доступом к электричеству. И они могут легко заряжать автомобиль, когда им удобно.

Загвоздка в том, что основная масса зачастую не имеет аналогичных возможностей для зарядки электромобилей. Она также не может позволить себе тратить часы в ожидании зарядки своих автомобилей.

Понадобятся недорогие станции быстрой зарядки, расположенные повсеместно, если электромобили станут основным выбором. В стоимость быстрой зарядки, вероятно, потребуется включить плату за содержание дороги, поскольку это одна из тех затрат, которые сегодня включены в цены на топливо.

4. Прерывистость способствует росту затрат

Распространено мнение, что с перебоями можно справиться путём небольших изменений, такими как ценообразование по времени, «умные» энергосистемы и отключение электроэнергии для некоторых заранее выбранных промышленных потребителей, если для всех не хватает электроэнергии.

Такой подход теоретически может иметь место, если система основана на энергетике из ископаемого топлива и энергии атома, к которым присоединяют небольшой процент возобновляемых источников энергии. Ситуация меняется по мере добавления в сеть возобновляемых источников энергии.

После того как в электрическую сеть добавляется даже небольшой процент солнечной энергетики, необходимы батареи, чтобы сгладить быстрый переход, который происходит в конце дня, когда работники возвращаются домой, чтобы поужинать, когда солнце уже село. Также нужно иметь в виду перебои с электричеством из-за остановки ветровых турбин во время штормов.

Есть и другие проблемы. Сильные штормы могут нарушить электроснабжение на несколько дней в любое время года. По этой причине, если система будет работать только на возобновляемых источниках энергии, необходимо иметь резервный аккумулятор, который бы имел запас как минимум на три дня.

В коротком видео ниже Билл Гейтс выражает беспокойство по поводу идеи использования трёхдневной резервной батареи на примере города Токио.

Сейчас количество батарей ничтожно для того, чтобы обеспечить трёхдневное резервное питание для электроснабжения всего мира. Если мировая экономика будет работать на возобновляемых источниках энергии, потребление электроэнергии должно вырасти по сравнению с сегодняшним уровнем, что ещё больше усложнит хранение трёхдневного запаса электроэнергии.

Гораздо более сложной проблемой, чем трёхдневное хранение электроэнергии, является необходимость сезонного хранения, если возобновляемые источники энергии будут использоваться более-менее широко. На рисунке 1 показана сезонная структура потребления энергии в Соединённых Штатах.

Рисунок 1. Потребление энергии в США по месяцам года на основе данных Управления энергетической информации США. «Всё остальное» («All other») — это общая энергия, за вычетом электроэнергии и энергии на транспортировку. Включает природный газ, используемый для отопления домов. Сюда также входят нефтепродукты, используемые в сельском хозяйстве, а также ископаемое топливо всех видов, используемых в промышленных целях.

В отличие от модели, представленной в графике, производство солнечной энергии имеет наибольшую выработку в июне и падает до низких значений в декабре-феврале. Гидроэлектростанция имеет наибольшую выработку весной, но количество часто варьируется от года к году. Энергия ветра довольно переменна, как из года в год, так и из месяца в месяц.

Наша экономика не может справиться с многократными пусками и остановками электроснабжения. Например, температура должна оставаться постоянно высокой для плавления металлов. Лифты не должны останавливаться между этажами, когда отключается электричество. Охлаждение должно продолжаться, чтобы продукты оставались свежими в холодильнике.

Есть два подхода, которые можно использовать для решения сезонных проблем:

Любой из этих подходов чрезвычайно дорог. Такие затраты подобны добавлению ещё одного желудка в человеческий организм. И, насколько я знаю, они не были включены ни в одну модель на сегодня. Стоимость одного из этих подходов должна быть включена в любую модель, анализирующую затраты и выгоды от возобновляемых источников энергии, если есть намерение использовать возобновляемые источники энергии шире, чем незначительная доля от общего потребления энергии.

Рисунок 2 иллюстрирует высокую стоимость энергии, которая может возникнуть при добавлении значительного количества резервных батарей в энергосистему. В этом примере «чистая энергия», которую обеспечивает система, по существу почти полностью нивелируется резервными батареями.

В анализе «Возврат энергии при инвестировании в энергетику» (EROEI) сравнивается выход энергии с потреблением энергии. Это один из многих показателей, используемых для оценки того, обеспечивает ли устройство адекватную выходную мощность, чтобы оправдать затраты энергии.

Пример на рисунке 2 основан на схеме использования электроэнергии в Мельбурне, Австралия, где климат относительно мягкий. В примере используется комбинация солнечных панелей, батарей и дизельного резервного копирования.

Солнечные батареи и резервные батареи обеспечивают электроэнергию для 95% годового потребления электроэнергии, которое легче всего покрыть этими устройствами; дизельная генерация используется на оставшиеся 5%.

Пример на рисунке 2 можно перенастроить так, чтобы он был «только возобновляемым», добавив значительно больше батарей, множество солнечных батарей или их комбинацию. Эти дополнительные батареи и солнечные панели будут использоваться незначительно, в результате чего EROEI-системы снизится до ещё более низкого уровня.

Основная причина того, что электроэнергетическая система смогла избежать издержек, связанных с чрезмерной перестройкой или добавлением множества резервных аккумуляторов, — их малая доля в производстве электроэнергии. В 2018 году ветер составлял 5% мировой электроэнергии; солнечная составляла 2%. В процентах от мирового энергопотребления они составили 2% и 1% соответственно.

Вторая причина, по которой система электроснабжения смогла избежать проблем перебоев, заключается в том, что резервные поставщики электроэнергии (уголь, природный газ и атомная энергия) были вынуждены предоставлять резервные услуги без адекватной компенсации их стоимости.

Ветровой и солнечной энергии дают так называемые субсидии «идущим первыми». Такая практика создаёт проблему, поскольку поставщики резервного копирования несут существенные постоянные затраты и часто не получают адекватной компенсации.

Если будет какой-либо план прекратить использование ископаемого топлива, все эти резервные поставщики электроэнергии, в том числе ядерные, исчезнут. (Поставщики ядерной электроэнергии также зависят от ископаемого топлива.) Возобновляемые источники энергии должны будут существовать самостоятельно.

И вот тогда проблема прерывистости станет непреодолимой. Ископаемое топливо может храниться относительно недорого; затраты на хранение электроэнергии огромны. Они включают в себя как стоимость системы хранения, так и потерю энергии в хранилищах.

Фактически проблема недостаточного финансирования исходит от возобновляемых источников энергии и их права «идти первыми» — и становится непреодолимой в некоторых регионах. Огайо недавно решил предоставить субсидии поставщикам угля и атомной энергии в качестве способа решения этой проблемы. Огайо также сокращает финансирование возобновляемых источников энергии.

5. Стоимость утилизации ветряных турбин, солнечных батарей и накопителей должна быть отражена в смете расходов

Похоже, в энергетическом анализе распространено предположение, что каким-то образом в конце срока службы ветряные турбины, солнечные батареи и накопители для хранения энергии исчезнут без каких-либо затрат. Если они будут переработаны, стоимость переработки должна быть меньше, чем стоимость полученных материалов.

Но мы понимаем, что переработка не является бесплатной. Очень часто затраты энергии на переработку материалов выше, чем энергия, используемая при их добыче в первоначальном виде. Эту проблему необходимо учитывать при анализе реальной стоимости возобновляемых источников энергии.

6. Возобновляемые источники не могут напрямую заменить многие устройства и процессы, которыми мы располагаем сегодня

Это может привести к значительному снижению экономической эффективности и более продолжительному переходу на возобновляемые источники.

Существует длинный список вещей, которые не могут быть заменены возобновляемыми источниками энергии. Сегодня мы не можем производить ветряные турбины, солнечные батареи или строить гидроэлектростанции без ископаемого топлива. Это само по себе даёт понять, что систему ископаемого топлива необходимо будет поддерживать в течение по крайней мере следующих двадцати лет.

Есть много других вещей, которые мы не можем сделать с помощью одной только возобновляемой энергии. Сталь, удобрения, цемент и пластик — вот только некоторые примеры, которые Билл Гейтс упоминает в своём видео выше.

Таким образом, невозможно изготовить асфальт. Мы не можем проложить дороги (кроме каменных) или построить многие современные здания с использованием одних только возобновляемых источников энергии.

7. Вероятно, что переход на возобновляемые источники энергии займёт 50 или более лет

В течение этого времени ветер и солнечная энергия будут действовать как дополнения к системе ископаемого топлива, а не заменять её. Это также увеличит расходы.

Чтобы отрасли на базе ископаемого топлива продолжали работать, большую часть затрат на них придётся сохранить. Люди, работающие в сфере ископаемого топлива, должны получать оплату за труд круглый год, а не только тогда, когда электроэнергетика нуждается в резервной электроэнергии.

Ископаемому топливу требуются трубопроводы, нефтеперерабатывающие заводы и квалифицированный персонал. Компании, использующие ископаемое топливо, должны будут оплачивать свои долги, связанные с существующими объектами.

Если природный газ используется в качестве резервного для возобновляемых источников энергии, понадобятся резервуары для хранения его запасов на зиму, помимо трубопроводов. Даже если использование природного газа уменьшится, скажем, на 90%, затраты на него, вероятно, сократятся на гораздо меньший процент, поскольку большая доля затрат — фиксированная.

Одна из причин, по которой переход будет очень долгим, заключается в том, что во многих случаях даже нет понимания пути к переходу от ископаемого топлива.

Если необходимо внести изменения, то для облегчения этих изменений:

Только после того как все эти шаги будут осуществлены, переход действительно может произойти.

Косвенные затраты вызывают огромный вопрос о том, имеет ли смысл поощрять широкое использование ветра и солнца. Возобновляемые источники энергии могут сократить выбросы CO2, если они действительно заменяют ископаемое топливо при производстве электроэнергии. Если это в основном надстройки для системы, требующие больших затрат, возникает важный вопрос:

Имеет ли смысл переходить на использование ветра и солнца?

Действительно ли ветер и солнечная энергия предлагают более светлое будущее, чем ископаемое топливо?

Запасы ископаемого топлива ограничены. Это происходит из-за того, что цены на энергоносители не поднимаются достаточно высоко, чтобы мы могли извлечь из них больше. Цены на готовую продукцию, изготовленную за счёт ископаемого топлива, должны быть достаточно низкими, чтобы покупатели могли их себе позволить.

В противном случае покупки дискреционных товаров (например, автомобилей и смартфонов) упадут. Поскольку автомобили и смартфоны производятся с использованием сырья, включающего ископаемое топливо, более низкий «спрос» на эту готовую продукцию приведёт к падению цен на товары, включая цены на нефть. И в действительности, похоже, что с 2008 года большую часть времени происходит падение цен на нефть.

Сложно понять утверждение, в котором говорится, что возобновляемые источники энергии будут работать дольше, чем ископаемое топливо. Если их не субсидировать, стоимость будет выше, чем у ископаемого топлива. И это будет лишь первым ударом по «зелёной» энергетике. Она также очень зависит от ископаемого топлива при изготовлении запасных частей и ремонте линий электропередач.

Интересно, что разработчики моделей изменения климата, похоже, убеждены в том, что в будущем может быть добыто очень большое количество ископаемого топлива. Вопрос о том, сколько ископаемого топлива действительно может быть извлечено, является ещё одной проблемой моделирования, которую необходимо тщательно изучить.

Объём будущей добычи, похоже, сильно зависит от того, насколько долго нынешняя экономическая система продержится в существующем виде. Без глобализации добыча ископаемого топлива, вероятно, быстро сократится.

У нас слишком много веры в модели и прогнозы?

Вопрос о том, оправданна ли ветровая энергия и солнечная, требует тщательного анализа. Обычная отличительная черта энергетического продукта, который имеет существенную выгоду для экономики, — его производство имеет тенденцию быть очень прибыльным.

При условии высокой прибыльности правительства могут облагать налогом производителей. Таким образом, прибыль может использоваться, чтобы помочь остальной экономике. Это одно из физических проявлений «чистой энергии», которую обеспечивает энергетический продукт.

Если бы ветер и солнечная энергия действительно обеспечивали существенную чистую энергию, им не требовались бы субсидии, даже субсидии «идущим первыми». Они бы отбрасывали прибыль, чтобы принести пользу остальной экономике. Возможно, возобновляемые источники энергии не так полезны, как думают многие. Возможно, исследователи слишком поверили в искаженные модели.

Мой Telegram-канал «Эко-Underground» — больше информации о настоящей экологии.