crustgroup (crustgroup) wrote,
crustgroup
crustgroup

Categories:

Игры не для нас (USA5)

Читатель, который внимательно прочитал предыдущие части моего opus magnum, касающегося перспектив нефтедобычи в США, мог уже невольно задать себе простой вопрос - а нафига американцам закапывать свои усилия - и в прямом, и в переносном смысле - во все эти непонятные проекты по получению жидкого топлива с неясными перспективами и слабопрогнозируемой экономикой? Почему они, ёлки-палки, не строят АЭС, не развивают альтернативы нефти, не инвестируют в новую энергетику, а раз за разом пытаются реанимировать старое? Ответ на этот вопрос интересен и нетривиален - и требует отдельного рассмотрения.

При анализе энергобаланса любой страны мира всегда необходимо учитывать, что кроме источников энергоресурсов,  экономика страны, как минимум, на 9/10 состоит из потребителей различных форм энергии. Потребители энергии есть как в самом топливно-энергетическом секторе (мы помним, что "энергия производит энергию"), так и во всех других производящих и обслуживающих секторах экономики. Часто, именно структура промежуточного и конечного потребления энергии диктует направление усилий, которая та или иная страна будет прикладывать в деле развития источников первичной энергии.

То есть, часто в рамках сложившейся структуры экономики можно получать энергоноситель в процессе со всё более и более низким внутренним EROEI, но такой энергоноситель оказывается гораздо выгоденее (речь идёт опять-таки об энергетической выгоде, а не о бухгалтерской прибыли!) в момент его утилизации в эффективных оконечных устройствах - поскольку устройства эти обладают большими значениями удельной мощности (specific energy) и пиковой удельной энергии (peak energy)  и большим КПД. Кроме того, на замену всех оконечных потребителей и, особенно, на перестройку используемой ими инфрструктуры, просто может не хватить никакого рыночного экономического ресурса - но об этом - ниже.

Почему же основная часть усилий западного мира и, особенно, усилий США, сосредоточена вокруг "продолжения банкета" жидкого топлива?
Ответ достаточно прост - такое топливо легче всего хранить, транспортировать, оно обладает очень высоким значением удельной энергии (измеряется в кВт-ч-кг). Устройства, утилизирующие жидкое топливо - одни из наиболее мощных в расчёте на килограмм веса (параметр пиковой удельной мощности -  измеряется в кВт-кг) и обладают одним из самых высоких КПД (коэффициент полезного действия).

Кроме того, сами по себе эти устройства могут быть очень малыми по мощности (вплоть до единиц киловатт), поэтому их можно раздавать извините - продавать буквально всем и каждому. Кроме того, в силу высоких значений пиковой удельной мощности и удельной энергии - такие устройства легко использовать в быту и в транспорте, и особенно - в автомобильном транспорте.

Жидкое топливо - это вообще-то - мечта индивидуалиста. А индивидуалист - это, собственно говоря, и есть идеальный американец. Вы представляете себе американца в троллейбусе? Во-во. Американец - это автомобиль. Забери автомобиль у американца - и кем он будет? Лохом на троллейбусе?

Поэтому - дальше много цифр и выкладок и умозаключений - касательно того - могут ли вообще США без революции уйти от нефтяной иглы?




Для понимания эффективности различных видов топлив и устройств, их утилизующих - приведу Вашему вниманию один интересный график:


№1

Топлива и устройства их оконечной утилизации, оси: пиковая удельная мощность, удельная энергия.

Представлены:
Advanced Flywheels - супермаховики
Conventional Flywheels - маховики
Super capacitors - суперконденсаторы
Pb-Acid - свинцовые аккумуляторы
Ni/Zn - никелевые и цинковые аккумуляторы
LiM/FeS - высокотемпературные сульфид-железо-литиевые аккумуляторы
Lithium Ion - литий-ионные аккумуляторы
Zn/Air - цинковые воздушные аккумуляторы
H2 ICE - водород в ДВС
Methanol - метанол
Gasoline - бензин
H2 Fuel Cell - водород в топливных элементах

Что можно сказать, внимательно рассматривая этот график?

Ну, во-первых, бегло посмотрев на него - не зря мы все так любим бензин. Штука удобная, мощная и энергоёмкая. Даже модный сейчас в США водород на фоне бензина выглядит весьма тускло. В водородных топливных элементах он  на треть менее энергоёмок, нежели связка "бензин+ДВС" и в два раза проигрывает бензину по пиковой удельной мощности. То есть, переводя это на русский язык - водородные топливные элементы - тяжёлые и гораздо менее мощные, чем бензиновые ДВС.

Если же заливать водород в ДВС, как бензин, то помимо чисто технических вопросов с детонацией, надо учесть, что мы потеряем в три раза по удельной энергии устройства. Связано это с тем, что лукавая цифра всегда говорит нам о "килограммах водорода", но это в корне неверно.
Где вы видели килограмм этого вещества? В ракетах? Так он там при -255 градусах по Цельсию. Ну - или при 15 градусах по Кельвину, если так кому-то приятнее. Всё равно для целей домохозяйств такой "водород в килограммах" категорически непригоден - в реальной жизни приходится возиться с водородом в газообразной фазе, в которой он проникает даже через сталь баллонов высокого давления, надо тратить энергию на его сжатие, а потом - таскать за собой тяжёлые и опасные баллоны - ну и так далее.

Поэтому, "сказка водородной экономики" быстро сказывается, да хреново делается. Все попытки хоть как-то поднять инфраструктуру водородной экономики пришли, по сути дела, к весьма дорогостоящему "пшику". Сейчас, де факто, гораздо более серьёзные усилия направлены на проекты по производству метанола, этанола, бутанола и синтетического бензина и дизельного топлива и, посмотрев на график, можно понять почему - все эти топлива, в отличии от водорода, жидкие при нормальных давлениях и температурах, а их удельная энергия и удельная пиковая мощность позволяют, по сути дела, "подморозить" структуру оконечного потребления и инфраструктуру экономики. По этому пути сейчас активно движутся и США, и Западная Европа. Другой вопрос (тема следующего материала...) куда Америка сможет прийти с такими синтетическими, по сути дела, жидкими топливами.

У США, по факту, это вообще единственно возможный путь - вся инфраструктура его транспортной отрасли ориентирована именно на использование громадных количеств жидкого топлива, а размещение основных масс населения, сложившееся в Америке за тучный ХХ век - печально известная Suburbia - делает любые усилия по быстрому слому ситуации просто бесперспективными - мало кто решится разово переселить как минимум 200 миллионов человек для создания более эффективной транспортной структуры.
Для того, чтобы обычный читатель мог представить себе масштабы глобальной "американской логистической катастрофы" я приведу вам пример сравнения двух городов - американской городской агломерации Даллас-Форт Ворс (1 213 тыс. жителей) и похожей украинской агломерации Днепропетровск-Днепродзержинск (1 200 тыс. жителей), в которой мне доводится жить самому:

Вот это сравнение:

Даллас-Форт Ворс - это сиреневый контур, Днепропетровск-Днепродзержинск - лиловая клякса.

Как говорится - ребята, почувствуйте разницу. Даллас на нашей карте "дополз" почти до Запорожья (70 км от Днепропетровска - соседний областной центр), Павлограда (100 км от Днепра) и преодолел полпути до Кривого Рога (150 км).
При этом в "лиловую кляксу" ещё попали и два металлургических комбината (ДМК и им. Петровского), три коксохима, завод по обогащению урана (ПХЗ), ракетное производство и испытательный стенд "Южмаша" и ещё с добрую сотню днепропетровских предприятий... ;)
Для желающих наложить какой-либо из американских городов на свою местность - вот удобный сервис для этого:
http://mapfrappe.com/?show=5468
Контур Далласа можете использовать сразу.

Американцы прекрасно понимают проблему размещения свого населения. В последнее время всё чаще раздаются голоса: "С этим надо что-то делать!".
Если у кого-то хватит времени на просмотр - вот один из наиболее острых фильмов последних лет об этой американской проблеме - "The End of Suburbia":



Но, как видите, пока инерция американского слона столь велика, что этот вопрос, являющийся, по сути дела одним из "краеугольных камней" американской мечты, всерьёз никто обсуждать не хочет. Есть вопросы, нет ответов. Предложения плана "корову надо меньше кормить и больше доить", понятное дело, в расчёт не берём. Снова строить скоростные трамваи для связи пригородов с центров пока желающих нет.

Возвращаясь к скучному графику удельной энергии и пиковой мощности - можно заодно посмотреть и на новую мечту американского автопрома - электромобили. Сразу видна ещё более печальная картинка "аккумуляторного послезавтра". Даже самые продвинутые литий-ионные аккумуляторы, уступают в 10 раз бензину по удельной энергии и полтора раза - по пиковой мощности. То есть, автомобиль на аккумуляторах, выражаясь кратко - очень тяжёлый и менее мощный.

Поэтому - на самом деле - транспортная революция в США - это только пригородные электрички, метрополитен, трамваи и троллейбусы. Только провода, только хардкор. Полумеры американского слоника уже не спасут никак.

Однако пока Америка продолжает увлеченно участвовать в безнадёжном ралли жидкого топлива. Сланцевая нефть, канадские битумозные пески, нефть Мексиканского залива... что есть ещё в активе у американского слона?



Tags: США, инфраструктура, летять утки, пик нефти
Subscribe
promo crustgroup сентябрь 5, 2012 16:48 88
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…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 33 comments