Делай, что должен

будет, что будет

Previous Entry Share Next Entry
Емеля и печь (EUR3)
crustgroup
Любой миф отличается от реальности тем, что при более детальном рассмотрении в мифе вовсю вылазят натяжки, неувязки и несообразности, в то время, как реальность мира обычно неожиданно подтверждается из сотни казалось бы — несвязанных, но подтверждающих реальность источников.

Миф всегда интересен и прост, реальность всегда многогранна и противоречива. Миф — это ловушка нашего сознания, которое ищет простых объяснений и лёгких путей.
Это — экономия нашим мозгом наших собственных, весьма ограниченных мыслительных ресурсов. Думать трудно, а думать постоянно — трудно вдвойне.
Поэтому-то столь популярны и понятны людям сюжеты о галушках, которые сами попадают в рот, скатерти, которая сама готовит обед и ужин или печке, которая сама возит главного героя по местам героических и сексуальных подвигов. И, надо сказать, что самобеглая печка — это отнюдь не только исконно русский сюжет:

174250957
Именно таким сюжетом сейчас является "бесплатная солнечная энергия".
Которая, в общем-то, в условиях поверхности небольшой планеты, обращающейся на расстоянии в 150 млн. километров от жёлтого карлика спектрального класса G2, является отнюдь не бесплатной.

Именно этот жёлтый карлик, наше с вами Солнце, и является той, основной печкой, в которую мы хотим засунуть революционера Лазо концепцию солнечной энергетики.
С одной стороны — такой спектральный класс нашего Солнца позволил ему светить нам вот уже 4,5 миллиарда лет ( и позволит светить, как минимум ещё 3,5 миллиарда). С другой стороны — светимость нашей центральной звезды, хоть и обеспечивает нам комфортную температуру на поверхности нашей планеты, в целом — сугубо недостаточна для организации сколь-либо эффективной солнечной энергетики, основанной на прямом преобразовании лучистой солнечной энергии в электричество или даже тепло.

Ведь солнечная постоянная на земной орбите составляет всего лишь 1 367 Вт/м².

Именно от значения этой солнечной постоянной и пляшут все расчёты, связанные с солнечной энергетикой. Солнечная постоянная — это и есть та "печка", от которой мы должны измерять судьбу и жизнь революционных преобразований на Дальнем Востоке в вопросе построения новой энергетики, основанной на прямом преобразовании энергии Солнца во-что либо отличное от красивого женского загара.

Однако, цифра в 1 367 Вт/м² солнечной постоянной — это лишь "оценка сверху" для нашего Емели (ну или Лазо), которые хотят использовать данную бесплатную печку для построения коммунизма в рамках отдельного полуострова или хуторского владения на 60 десятин земли.
Поскольку фактические количества лучистой энергии, поступающие на поверхность нашей многострадальной планетки, гораздо скромнее солнечной постоянной и определяются массой других факторов, главными из которых являются вращение нашей Земли вокруг своей оси и погода. Вот суровая реальность этой страны планеты:

mapa_energia_solar

Карт такого плана в Сети вы можете найти массу но, как вы видите, реальность сожжения революционера Лазо в топке солнечного паровоза гораздо печальнее, чем это нам представляется, исходя из расчётов, проведенных для расположения кочегаров и угля на околоземной орбите.
Солнечная печка в реальности выдаёт максимум 350 Вт/м² в наилучших условиях какой-нибудь безоблачной Сахары.
Уже в условиях "солнечной Аджарии", в районе курортного Батуми солнечный паровоз сможет выдать нам и того меньше — всего лишь 170 Вт/м².
Ну а пытаться зажечь нашего революционера в топке где-нибудь в районе Москвы или Берлина можно только, если его облить тоталитарным бензином. На уровне мощности солнечной энергии в 120 Вт/м² Лазо только будет смеяться над белогвардейцами. Ну а Емеле, пожалуй, придётся слезть с печи и самому впрягаться в своё транспортное средство.

"Ну и что!" — скажут мне адепты солнечной печи.
"Мы что-нибудь придумаем! Поставим концентраторы. например! Чтобы у нас было, как на орбите Меркурия, не меньше 10 000 Вт/м²! Тогда уж точно печка поедет, а Лазо, сволочь, таки сгорит!"
Да, можно, отвечу я.
Можно поставить концентраторы и даже запустить какой-нибудь паровой цикл — на воде или на фреоне. Можно — воткнуть в центре концентратора и фотоэлемент, но тут главное — не переусердствовать с нагревом, ибо всё, что мы не превратим в электричество, нам надо посчитать в тепло. И наш герой-революционер Лазо вполне может сгореть от перегрева. По честняку, чисто за счёт Первого начала термодинамики — всё, что не забрали, надо излучить. Не можешь излучить — нагревайся. Ну, а если наш Лазо и не сгорит, то достаточно неслабо уменьшит свою полезную мощность.
Для желающих — простенький сервис по расчёту реальной температуры фотоэлемента при заданных температуре воздуха, концентрируемом солнечном потоке и ещё парочке параметров.
Например, если вдесятеро поднять солнечный поток на фотоэлемент, то он при температуре воздуха в 45 °C вполне спокойно нагревается свыше 300 °C. Впрочем, даже для нормального потока и для обычно температуры воздуха в Сахаре в 45 °C температура фотопанельки уже резво скачет к 75 °C.
Для понимания того, что такое 300 °C или даже 70 °C для современных фотоэлементов — небольшой скучный график:

1122
Как всегда, эти печальные учёные мешают Емеле поехать на бесплатной печке. Ну и просят не жечь Лазо в топке паровоза.
В итоге получается печаль вселенского масштаба — там, где солнца мало (например, в солнечной Аджарии) — фотоэлементы нельзя сказать, что сильно эффективны, а там где солнца много, как в той же Сахаре — почему-то ещё и жарко и фотоэлемент перегревается. К чему бы это?

"Мы будем охлаждать фотоэлемент!" Да не вопрос. Можно воздухом, что неэффективно, можно водой, что тоже Сахара. В общем, невесело по-любому.

"Ладно, тогда поставим зеркала, а греть будем какую-нибудь бочку с фреоном!" Можно и так, получается очень красиво:

256

Правда, почему-то совсем не дешевле, чем для фотоэлементов:

price

Это из вот этого исследования.
Концепт "бочки с водой и поля зеркал" на этом графике — это CSP (combine solar plant) то есть — комбинированная солнечная электростанция.
Как видите, бесплатная самобеглая печка оказывается не такой уж бесплатной.
А что? Зеркала надо мыть, чистить, защищать от песка да и вообще — постоянно поворачивать вслед за Солнцем для концентрации лучей на бочке с Лазо с фреоном. Ужас. "Бьётся в тесной печурке Лазо, на поленьях глаза, как слеза".

И это, заметьте, посчитано для случая солнечной Испании, которая как минимум на 50% более солнечна, чем солнечный Батуми. Про Минск, Москву или даже Симферополь я лучше промолчу. Тут Емеля должен будет кочегарить печку сам, иначе Лазо мы так и не сожжём.
Неудивительно в связи с вышеизложенным, что "Белое солнце пустыни", последняя надежда Четвёртого Рейха, проект Desertec погас, так и не загоревшись. Лазо не бойся, ты не сгоришь. Дрова у нас пока очень сырые. Хотя зажечь тебя очень хотелось.

На фоне таких ограничений по мощности "сверху" говорить о суточном графике мощности даже уже как-то и неудобно.
"Мы телевизор и при свечке посмотрим!" Знаменитая фраза из 1990-х актуальна и сейчас.
Суточный график потребления энергии в индустриальных северных странах забивает ещё один гвоздь в гроб поклонников полежать на солнечной печке.
Одно дело, если мы имеем идеальное общество потребителей, которые создают спрос на гаджеты и жопоохлаждалки в какой-нибудь солнечной Калифорнии:
elec_load_demand
Источник.
И совсем другое дело — когда в холодной северной стране люди возвращаются после напряжённой работы днём и хотят посидеть за чаем при электрическом свете, а не при хай-тек лучине. Тут можно даже и не считать телевизор — он потребляет сейчас не так и много:

travkin_g

Как видите — графики отличаются, причём — разительно. Кто не работает, тот ест.
Например, Москва сейчас уже представляет собой переходный график от работящей Белоруссии к ленивой Калифорнии, с более смазанным утренним пиком и с большим "плато" на дневной мощности — за счёт потребления освещения в многоэтажной плотной застройке офисов или на нужды эскалаторов и лифтов торговых центров.
Впрочем, до кондиционеров Калифорнии нам ещё работать и работать. В смысле — расслабляться и расслабляться. Ну и, конечно же, электро-чайники и "Доширак" в офисах. Это вселенское зло. Потому что чайники надо убивать, пока они маленькие. И не выросли в паровозы, в топке которых уже можно сжечь Лазо.

Поэтому, конечно, пример использования ветра и солнца для компенсации суточных пиков мощности на примере той же Германии, которая надеялась перекрыть солнцем и ветром неравномерность потребления энергии в своей сети, в чём-то тоже очень показателен:

solar1

solar2

Сверху у нас наиболее благоприятный для солнечной энергетики месяц май, а снизу у нас — тусклый и беспросветный февраль.
Как видите, даже с учётом концепции RES (Renewable Energy Sources), которая провозгласила преимущественную покупку электроэнергии именно у солнечного Емели, лежащего на печи, вклад Солнца в общий баланс потребления Германии в том же феврале — мизерный.
Отдельно стоит обратить внимание, что суточный пик потребления энергии в благоприятном мае заканчивается там, где в суровом феврале начинается суточная базовая нагрузка.
То есть, в отсутствие доктрины RES солнечные мощности работали бы вообще лишь полгода (с мая по сентябрь), поскольку только тогда они бы смогли хоть как-то "вписаться в рынок" со своими самобеглыми печками. Но даже с мая по сентябрь они бы не смогли конкурировать на равных с газовыми станциями, потому что газовики держат базу потребления, а не пик.
В общем, старая басня о Стрекозе и Муравье, только на новый лад.

В ситуации же принятой доктрины, за импотенцию солнца и ветра в Германии вынуждены отдуваться газовые электростанции, которые могут быстро стартовать и подхватывать падающую мощность ветра или фотоэлементов. Ну и так же быстро останавливаться, чтобы дать Емеле выехать на своей самобеглой печке. А сами при этом, понятное дело, получают экономику, которая катится в тартарары.

В итоге немецкие атомщики, угольщики и газовики тихо ненавидят солнечного Емелю, но ничего изменить не могут — ведь закон есть закон.
Кроме того, в перспективе Емеле обещают ещё пристроить к его самобеглой печке электролиз водорода за счёт полученной "бесплатной" энергии, реформинг водорода в природный газ и закачку газа в магистрали.
Тогда уж точно его печка поедет сама собой. Правда, непонятно, кому потребуется такой "солнечный паровоз" с эпическим КПД в 3-5%, который возникнет после резвого перемножения всех КПД на всех стадиях этого сложного многоступенчатого процесса.

В последнее время на Емелю работает весь пиар современных СМИ, рассказывая, что Доширак — это вкусно и полезно, лежать на печи — правильно и экологично, а фотопанельки— дешевеют день за днём и скоро за них даже будут приплачивать при их покупке:

u-s-average-cost-of-solar-panel-systems
Однако при этом исследователи и последователи Емели немного забывают о том, что панельки — это не вся солнечная энергия. Панельки — это только "сухая" часть доширака,который вы просто не сможете протолкнуть в себя, не выполнив всю последовательность действий по приготовлению вкусной и питательной говяшки. А полные расходы на фотоэлектическое преобразование солнечного света в электроэнергию у нас такие:

fig7

Как видите, без использования африканских рабов на плантациях солнечного Емели — печка не едет никак. 22% себестоимости солнечной энергии сжирает установка панелей и ещё 33% — их эксплуатация. Иначе Доширак в рот не лезет, а печка — не едет.
Ожидаемо? Для меня — да. Бесплатный сыр — он только в мышеловках.
По тому же исследованию "Нефтяной бочки" солнечные системы выгодны в Европе южнее 40-го градуса северной широты. Для справки - у меня во дворе 48-й градус северной широты, в Крыму, в Ялте проходит 44-й, а в солнечной Аджарии — 41-й.
Даёшь эмиграцию в Сахару! Там уж точно на солнечной печи лежать можно будет. Правда, правда!

В общем, "бесплатная" и "эффективная везде" солнечная энергетика — это миф. Как и миф о революционере Сергее Лазо, которого сожгли в печке солнечного паровоза.

Современный миф о Сергее Лазо таков: по официальной версии, Лазо и двух его соратников — Лучкого и Сибирцева после пыток сожгли в паровозной топке живьём.
При анализе этого мифа возникают разумные сомнения: здоровенный мужчина, каким был Лазо, да плюс еще двое его соратников никаким образом не могли ни пролезть, ни поместиться втроем в топке паровоза 1910-го года выпуска. Кроме того, в источниках есть и откровенная путаница с названием места гибели. Безымянный машинист — свидетель сожжения революционеров — указывал станцию Ружино, а в исторической литературе откуда-то затем появилась станция Муравьево-Амурская (ныне Лазо). Ну и основной факт, который тоже непонятен — зачем надо было японцам везти Лазо за сотни километров от Владивостока, по местам кишевшими партизанами, чтобы именно в этой глухомани произвести столь экзотическую казнь уроженца Бессарабии и выходца из дворянской семьи Сергея Лазо.
Впоследствии с Лазо возник и еще один исторический казус: в 1970-е годы в Уссурийске установили паровоз, в топке которого якобы сожгли Лазо. Делали это в такой спешке, что на постаменте оказался... американский локомотив 1930-х годов выпуска.

Хотя, скорее всего, Лазо просто убили. А тело где-то выбросили в необъятной дальневосточной тайге, между диких сопок.
Так просто достовернее и понятнее.

Похожая проблема у нас и солнечной энергетикой. Самобеглая солнечная печка выглядит красивой в виде памятника возле бизнес-центра. Интересна она и в плане распила бюджетных денег. А вот в физических деталях она пока убога и скучна.

Хотя настоящей солнечной энергетики в разумных применениях — уже полным-полно. Причём люди используют её уже сами, без всяких на то государственных программ или бюджетных субсидий.
Потому что настоящая энергетика всегда пробьёт себе дорогу наверх. Потому что это просто выгодно:

DSC06019

Поленья весело трещали,
И смерть близка — рукой подать,
А командир в чугунной топке,
Все вспоминал японца мать.

Дальневосточные мотивы,
Разрезы глаз и меч косой.
Письмо последнее, с приветом,
Приносит почтальон домой.

Мол ты, родная, не печалься,
Конец нашел я свой в огне.
В деревню больше не вернусь я
На гордом белом скакуне.

"Умерла — так умерла!" сказал зять, услышав, что тёща выздоровела от смертельной болезни...
Мы не против Солнца — мы против мифов. Про комиссара и чугунную топку, про Емелю и печь, про дешёвые фотоэлементы и бесплатное электричество.

promo crustgroup september 5, 2012 16:48 86
Buy for 100 tokens
Начиная цикл статей о ядерной энергии я постараюсь описать несколько моментов, которые часто проговариваются вскольз, либо вообще не упоминаются при разговоре о "ядерной альтернативе" ископаемым минеральным топливам. Стартанём собычных цифр и картинок, которые иногда гораздо более…

Перспективная облать применения солнечных концентраторов - пиролиз мусора при высоких температурах для получения газа. Высокая температура, которую даст солнечный концентратор, обеспечит безвредное для окружающей среды разложение мусора.

Edited at 2013-06-11 06:56 am (UTC)

Была в 90-х годах одна разумная идея. Соединить классический ветряк с приводом механического водонагревателя и таким образом пользовать низкокачественную энергию ветра для прямого обогрева помещений или накопления в тепловом аккумуляторе для технических нужд.
По прикидкам - выходило в несколько раз дешевле и проще работы на электрогенератор.

Идея в 90 годах но 19-го века. Периодически народ пробует делать такие тепловетроагрегаты. Но жизнь показала , что электричество таки выгодней вырабатывать.

Как хорошо все разложили по полочкам!!!

Я внимательно прочитал, но все же по моему рано списывать солнечную энергию в утиль.

У нас наступает 4я индустриальная революция на планете.
Роботы. Само воспроизводящиеся роботы и нано роботы на подходе.

Сейчас мы говорим о выгоде использования, учитывая "стоимость установки панелей", "стоимость обслуживания", но если все это, включая и производство самих панелей будут делать само воспроизводящиеся роботы то затраты будут стремится к нулю.

И тогда надо вернутся к физике.
Хватит ли человечеству энергии падающей к нам естественным путем, если ее правильно утилизировать?

Ведь технически уровень технологии уже сейчас позволяет создать самов оспроизводящихся роботов, которые бы сами добывали, транспортировали, и монтировали всю сеть из фотоэлементов, соединений и акамуляторов-конденсаторов-трансформаторов чтобы подводить куда нужно сколько нужно электричества следуя плану который разрабатывают инженеры програмисто-электрики.

Поверхность океана кстати мы не теряем, можно спроектировать плавающие роботы-фотопанели, типа как планктон.

Мне бы очень хотелось, чтобы вы произвели рассчеты, исходя из этой предпосылки, и выложили на обсуждение в будущих постах, например если такая сеть сможет собрать 1% солнечной энергии, насколько это перекроет нашу потребность в электричестве?

Еще альтернативные схемы, которые интересно рассмотреть:

- Энергия вращения Земли. Можно тормозить Землю, и брать из этого энергию.
На практике сейчас это волновые электростанции, вероятно можно придумать еще какую то конструкцию.

- Солнечные батареи на орбитре Земли. Там выше поток, не надо чистить фотоэлементы. Конечно тащить вверх из гравиколодца Земли все материалы глупо, надо засылать роботов в пояс астероидов, чтоб они там заводик сделали и уже оттуда.
Как вариант залепить фотопанель на всю поверхность Луны.

- Будет мало, развернуть станцию по сбору энергии поближе к Солнцу, просто в космосе, или на подходящем небесном обьекте.

- Остается вопрос транспортировки энергии на Землю, от космических энергостанций.
Мне кажется, лучше всего делать антивещество и его уже в магнитных ловушках на Землю, и космические корабли им тоже заправлять удобно.

ващет фотовольтаика она совсем не так безнадёжна как т

(Anonymous)
ващет фотовольтаика она совсем не так безнадёжна как тут пытался автор изобразить.
плотности потоков доступной к утилизации энергии малы? так за чем дело стало - наращивай площадь.
сравните какую-нибудь равнинную ГЭС с полем солнечных батареек аналогичной площади - окажется что энергии в кошерной гэс на единицу площади - на порядки меньше.
Однако эта низкая концентрация не пугла строителей днепроГЭС. почему автор уверен что в двести раз большая плотность энергии заставит человечество воротить носом... особливо в условиях когда энергии требуется всё больше, а источников её - всё меньше?

Re: ващет фотовольтаика она совсем не так безнадёжна ка

"Если к вам пришли гости, а у вас дома ничего нет - не отчаивайтесь.
Пошлите прислугу в подвал за килограммом парной говядины и бутылочкой Божеле..."

Подскажите, как поможет наращивание площадей в деле улучшения КПД и EROEI?

Ви маніпулюєте цифрами. 350 Вт/м2 - це середньодобове значення на горизонтальній поверхні. Поза межами атмосфери сонячна константа дорівнює дійсно ~1366 Вт/м2 (перпендикулярно до напрямку променів), але при проходженні атмосфери і сонці в зеніті вона не суттєво менша - близько 1000 Вт/м2. Якщо сонце спускається до горизонту, то на перпендикулярній до напрямку променів поверхні опромінення теж падає, даючи в результаті наведені на рисунку середні значення. Не слід забувати також про хмарність. Ситуацію суттєво можна покращити навіть в високих широтах, якщо від горизонтальної поверхні перейти до нахиленої, а ще краще слідкувати за сонцем поглинаючої поверхненю, але тут треба враховувати довжину дня та шлях сонця по небу на цей день.

именно так

(Anonymous)
всего лишь оптимизируя угол под которым расположенны батарейки к горизонту - приведя его в соответствие с широтой - можно увеличить выход энергии в 1.3-1.5 раз

ого! (Anonymous) Expand
Re: ого! (Anonymous) Expand

Терминология

(Anonymous)
Простите, никак не въеду, что такое onshore и offshore для альтернативной энергетики (на графике)?

Re: Терминология

Установленные на суше, установленные в море. В основном этим балуются для случая ветряков - в море ветра получше дуют, хоть и строительство ветряка подороже.

Честно, недурная работа

Спасибо, читаю с удовольствием. Перешел от ссылок по Новороссии.

Поддерживать режим запуском котлов, а еще хуже - держать котлы без выдачи мощности - очень дорогое удовольствие. Газ позволяет реагировать, да. Но и стоить он стал дорого.
Дешево и сердито - частотная разгрузка. Задание графика производствам для выравнивания общих пиков потребления. (Ровный график промпредприятия - это уже вчерашний день).

В экологичность трамваев и троллейбусов не верил еще в детстве.
Как и в ветряки и солнце - теперь. ;)

Печально. Буквально начало статьи и сразу пошло непонятно что. То ли умышленная ложь , то ли это не просто куча ссылок кое как скроенных но без ума.
Даже под Питером с солнца можно иметь максимально больше киловатта на кв.м , эти измерения проводят даже студенты на лабах. И это знают владельцы коллекторов. А тут заявочки что в Сахаре максимум 350 Вт/ кв.м.
Или не берите данные с потолка или головой пробуйте думать. А лучше и то и другое.

А в чем паника? Солнечная энергия это отдельное направление альтернативной энергетики,и в рейтинге производства энергии где-то вторая с конца. Ниже только водородная энергетика.
Это так, о мифе и реальности

?

Log in

No account? Create an account