?

Log in

No account? Create an account

Не смеяться, не плакать , не проклинать — а понимать…

Previous Entry Share Next Entry
Как Капитан Атом спас миллионы жизней и спасет ещё больше
ангел
danko2050
Наша буржуазная цивилизация привыкла измерять все и вся в терминах стоимости. Капитал и его расширенное воспроизводство являются её Альфой и Омегой, началом и концом, её предельным основанием. Энергия в этом смысле не является исключением. Когда заходит разговор, например, о нефти или газе из неконвенциональных источников, то конечным пунктом почти любой дискуссии становится их цена. Но очевидно, что это далеко не единственный способ сравнения.

Недавно появилась интересная статья в «Environmental Science & Technology» за авторством Пушкера Кареча (Pushker Kharecha) и Джеймса Хансена (James Hansen), в которой ученые постарались оценить эффект от ввода атомных генерирующих мощностей в человеческих жизнях и гигатоннах СО2, не попавших  в атмосферу в результате сжигания ископаемого топлива. Получившиеся цифры впечатляют: за период 1971-2009 годы атомная энергия спасла жизни 1,84 млн. человек и предотвратила попадание в атмосферу около 64 Гт парниковых газов. Капитан Атом рвет Бэтмена и Супермена на британский флаг.

18

Понять, как авторы пришли к такому выводу, в общих чертах, не сложно. Известно, что сжигание угля (и в меньшей степени газа) в ТЭС и ТЭЦ производит огромное количество частиц сажи, которые вызывают тяжелые заболевания дыхательной системы. С дымовыми газами электростанций в воздух выбрасывается большое число твердых и газообразных загрязнителей, среди которых такие вредные вещества как зола, оксиды углерода, серы и азота.

Двуокись азота (NO2) воздействует в основном на дыхательные пути и легкие, а также вызывает изменения состава крови, в частности, уменьшает содержание в крови гемоглобина.
Двуокись азота снижает сопротивляемость к заболеваниям, вызывает кислородное голодание тканей, особенно у детей. Усиливает действие канцерогенных веществ, способствуя возникновению злокачественных новообразований.

Оксид серы (SO2) очень токсичен и может вызвать хроническое отравление. Оно проявляется атрофическим ринитом, поражением зубов, часто обостряющимся токсическим бронхитом с приступами удушья. Возможны поражение печени, системы крови, развитие пневмосклероза.

Бенз(а)пирен (С20Н12) попадает в воздух при горении угля и нефтепродуктов, производстве кокса и алюминия, с выхлопами автомобилей, является наиболее типичным химическим канцерогеном окружающей среды. Опасен для человека даже при малой концентрации, поскольку обладает свойством биоаккумуляции.

Зола, пыль, содержащая свободный оксид кремния и соединения практически всех металлов, в том числе мышьяка, ванадия, ртути, свинца приводит к уменьшению вентиляционной способности и емкости легких, повреждению слизистых оболочек глаз и верхних дыхательных путей, фиброзным изменениям легких, накоплению в организме диоксида кремния и силикоз. В конечном счете это ведет к повышению смертности от рака легкого и кишечника.

Если вы считаете, что это проблема «развивающихся» стран, экономящих на очистных сооружениях, то вот пример из учебника по промэкологии, где рассматривается материальный баланс угольной ТЭС мощностью 2 400 МВт, работающей на угле типа донецкого антрацитового штыба (источник). На такой ТЭС в час сжигается до 1 060 тонн угля (калорийностью порядка 22,7 МДж/кг, зольностью 23 %, сернистостью 1,7 %), из топок котлов удаляется 34,5 т/ч шлака и из бункеров электрофильтров (очищающих дымовые газы от золы на 99 %) - 193,5 т/ч уловленной золы. Уловленная зола и шлак в количестве 228 т/ч попадают в золоотвал электростанции, засоряя и загромождая огромные территории. При этом часовой выброс дымовых газов составляет около 8 млн. м3, содержащих 2 350 тонн углекислого газа, 251 тонну водяных паров, 34 тонны сернистого ангидрида, 9,3 тонны оксидов азота, 2 тонны летучей золы (при эффективности золоуловителей 99 %).

материальный баланс угольной ТЭС

В своей оценке смертоносности тех или иных источников энергии авторы опирались на оценки, полученные в ходе серии исследований по программе ExternE, которые проводились в Европе в течение 15 лет (источник):

Смертность на ТВт-ч

Смертность на ТВт-ч - 2

Заметим, что по мере ухудшения качества угля растут выбросы загрязняющих веществ и, соответственно, проблемы со здоровьем. Учитывая, что наиболее качественные угли вырабатываются первыми, траектория дальнейшего движения будет направлена вверх и вправо по графику.

Поскольку авторов исследования интересовала только смертность и они игнорировали заболевания, связанные с загрязнением, то у них получились следующие коэффициенты (вторая строка в колонке Mean value – вместе с Китаем):

Смертность и эмиссия СО2

Стоит отметить, что данная оценка вполне оптимистичная, есть и более мрачный взгляд на урон от угольной и газовой генерации.

Используя эти коэффициенты и данные по источникам генерации электроэнергии за последние сорок лет уже не сложно понять, сколько жизней спас мирный атом просто заместив собой более грязные и опасные способы генерации электроэнергии (на самом деле расчеты несколько сложнее, поскольку учитывают такую переменную как «capacity factor» различных источников):

Источники производства электроэнергии 1971-2009

Количество предотвращенных смертей по годам 1971-2009
Количество предотвращенных смертей по годам за период 1971-2009 гг.

Точно таким же способом можно оценить и эффект от будущего развития мирного атома. В качестве основы авторы исследования приняли прогноз IAEA, который предполагает, что к 2050 году на АЭС в мире будет вырабатываться от 4 513 до 9 893 ТВт*ч электроэнергии (от 6,2% до 13,5%).

Прогноз IAEA - 2011

В случае, если прогнозируемая атомная генерация будет заменена угольной (All Coal case), то это приведет к смерти дополнительно от 4,39 млн. до 7,04 млн. человек в период до 2050 года. В случае замещения атомной генерации газовой (All Gas case) количество смертей уменьшится на порядок, но все равно составит внушительную сумму от 420 тыс. до 680 тыс. соответственно.

Собственно, под этим углом стоит оценивать последние новости из Германии: «Закрытие АЭС в Германии привело к росту выбросов парниковых газов в 2012 году. Министерство охраны окружающей среды Германии обнародовало информацию о росте подобных загрязнений. По сведениям министерства, количество выбросов увеличилось на 1,6%, достигнув величины 931 млн. тонн СО2. По мнению специалистов, причиной этого явления стало изменение структуры электроэнергетики. (…) Несмотря на то что увеличение использования ветровой и солнечной генерации снизило потребность в газе, общее потребление газа и угля увеличилось из-за сокращения производства энергии на АЭС.

Восемь энергоблоков германских АЭС было остановлено после аварии на «Фукусиме» в 2011 году. Несмотря на антиядерную политику немецкого правительства, действующие АЭС до сих пор обеспечивают 16% потребности страны в электроэнергии. Восемь остановленных реакторов могли бы в 2012 году произвести около 40,2 ТВт*ч электроэнергии, если бы они работали на своей плановой мощности. Замена этой генерации на другие источники привела к излишним 18–34 млн. тонн выбросов СО2 по сравнению с АЭС».

Данные по Германии (источник):

Генерация Германии 2012-1

Генерация Германии 2012-2

thumbbig-176013
Капитан Атом негодует. Присоединяюсь к его праведному гневу


  • 1
В свете неуклонного схождения ножниц спроса на чистую энергию (рост населения + запрос на поступательное повышение жизненных стандартов) и предложения чистой энергии (убывающая отдача, запускающая каскад последовательных сырьевых пиков) правильнее говорить не о замещении грязной угольной энергии чистой ядерной, а просто о выпадении ядерной. В свете обостряющегося дефицита энергии уже в ближайшей перспективе недополученная выработка АЭС будет означать не только дополнительные смерти от раковых и легочных заболеваний, но и прямые (и, вероятно, более массовые) смерти от голода — хотя, конечно, косить население они будут начиная с беднейших стран, а не с ближайших к ТЭС регионов. Уж Евросоюзу-то голод не грозит.

Не слишком удивлюсь, если немецкая антиядерная политика приведет к такому числу жертв за пределами Германии, что Холокост покажется легкой разминкой. Но, поскольку причинно-следственная связь окажется растянутой во времени и пространстве, никому до этого не будет дела, а проблемы бедных стран спишут на бездарность их правителей.

А с другой стороны — если оперировать сейчас концепциями не замены традиционных источников более распиаренными альтернативными, а бережного сбора всех видов доступной энергии без предвзятости и предубеждений, этой самой энергии действительно станет больше, да только приведет это лишь к нарезанию дополнительных витков по мальтузианской спирали, ведущей в ад средневековых голодных вымираний. И я не знаю, как уйти от этого в отсутствие глобального управления в масштабах всей планеты. Тот многополярный мир, который складывается на наших глазах, несет в себе зародыш трагедии общин циклопического масштаба.

Поневоле начнешь понимать прагматический скептицизм Медоуза, махнувшего рукой на сочинение концепций устойчивого развития и сосредоточившегося на выработке оптимальных стратегий в условиях развития неустойчивого. Действительно, впору думать уже не о том, как предотвратить рост энтропии общей системы, а о том, как удержать или даже уменьшить энтропию ближайших к тебе локальных подсистем на фоне ее повсеместного увеличения. Просто потому, что чем подсистема меньше и ближе, тем больше у тебя может быть рычагов воздействия на нее, тем осмысленнее и реализуемее будут теоретические построения. А в масштабах планеты все было сказано и осмыслено чуть ли не полвека назад, но мало что изменилось.

"...только приведет это лишь к нарезанию дополнительных витков по мальтузианской спирали". - В середине века рост населения планеты остановится, если дотянем до этого момента, то катастрофы можно избежать. Медоуз излишне пессимистичен, на мой взгляд, интрига ещё сохраняется. Но для этого действительно необходим "бережный сбор всех видов доступной энергии без предвзятости и предубеждений". Радиофобная истерия в этом случае явно играет на стороне хаоса.

"В середине века рост населения планеты остановится, если дотянем до этого момента, то катастрофы можно избежать."
//////////

И тут же обострится, вернее, обрушится, проблема старения населения. В общем, до середины века надо ещё дожить (пессимистично смотрю на всё это, в 40-х, возможно, население уже будет в 4-5 раз меньше).

И ещё - сейчас вся цивилизация стоит на суперките, на нефти. Есть ещё пара китов - природный (не сланцевый!) газ и уголь. Пик нефти пройден, пик по газу будет в 20-х.

Всё остальное (АЭС, ГЭС) это производные от нефти. Не будет свободной энергии (см. EROI) от нефти, и проблематично будет строить сложные сооружения, обеспечить необходимый транспорт, производство необходимых материалов (сталь по всей цепочке, начиная с угля и железной руды; цемент).

Так что, Меддоус не так и пессимистичен.

Про излишний пессимизм Медоуза и пик нефти:

http://earlywarn.blogspot.ru/2013/04/should-last-few-years-have-updated-your.html

Я прислушиваюсь к мнению профессионала М. Симмонса, который утверждал, что пик нефти можно будет достоверно увидеть в лишь "зеркало заднего вида". Но пик неизбежен, и самое главное - это дело ближайших лет (сказано где-то в 2004 году).

Можно спорить, когда наступил пик нефти, в 2005г, или в 2010г, но факт остаётся фактом, мы уже фактически на нём.

Вместе с пиком нефти наступает и падение EROI добычи нефти. Пока, как мне кажется, мы сможем несколько протянуть на природном газе (М. Симмонс утверждал о канадских битуминозных песках, что EROI добычи этой нетрадиционной нефти отрицательный). Но взять те же битуминозные пески - главное, это получить жидкие углеводороды, пусть и за счёт энергии природного газа, и даже энергетически убыточно. Опять же сланцевая нефть, наверняка, что её EROI очень низкий, но дефицит нефти уже ощутим, не куда деваться.

И вот наступает критический момент - пик природного газа никто не отменял, возможно, что он наступит уже в 2020-х.

Ведь неизбежно наступят драматические события в мировой экономике и политике.

В разных странах и разных месторождения разный EROI/ Единый планетарный индекс - это средняя температура по больнице. Сланцевая нефть в США подняла EROI раза в два за три года. Сначала был индекс 2-3, потом подняли до 15. Это предел. EROI традиционной нефти в США даже ниже. 10 и менее. Все очень сильно зависит от термодинамики процессов при добыче, там есть ряд ходов позволяющих получить положительный энергобаланс.
Канадские битумы имеют большие запасы, хотя EROI Пусть и низкий, но 3. Т.е. положительный. И там довольно надолго этих запасов.
Пик газа тоже разными странами будет пройден в разное время. Туркменистан довольно долго будет ползти до своего пика, очень долго. И таких стран не одна и не две.
4. То что будут драматические события никто не отрицает.


Мне кажется, Медоуз - большой оптимист!

Кстати, они всегда старались закладывать в исходники своих расчетов самые оптимистичные данные - об этом прямо говорится в "Пределах роста" - и не учитывали социальные отягчающие обстоятельства.

Какой уж тут пессимизм! )))

А "обрушится" - по Медоузу же - вместо сценария "нехватка ресурсов" сценарий "чрезмерный объем отходов".

Т.е. результат получается в целом тот же, просто меняется ключевой фактор одного и того же итогового "краха системы".

АЭС да, по сути, строят из нефти и добывают для них топливо - тоже из нефти.
Типичный контур с положительными обратными связями:
Стремление строить больше АЭС - Быстрее наступает дефицит нефти - Не на что строить АЭС и поддерживать инфраструктуру ядерной энергетики - НО нужно уже ЕЩЕ БОЛЬШЕ АЭС - и т.д. ...

Интересно, как умозаключения на уровне здравого смысла надежно исчезают в массе более детальной информации )))


А если использовать EROI АЭС для обратной связи? у объектов ядерной энергетики EROI Огромный. По последним пересчетам 50. Энергии урана много на единицу вложений. Например если переводить энергию атома не в электричество, а в пар то КПД выше процесса, чем у электрогенерации ;)
Если напрямую юзать тепло атома для синтеза моторных топлив, то в прицнипе можно получить прямую конвертацию калорий урана в калории моторного топлива.
Видел выкладки, что эффективнее построить реактор на быстрых нейтронах или высокотемпературник возле месторождений бурых углей и ожижать там угли, чем добывать нефть из многих месторождений.

Там получается довольно веселая статистика. В цепочке уран-тепло-угли-синт моторное...можно получить выход около 10-30! Т.е. круче чем если пытаться классическую нефть тянуть "любой ценой".
Собственно потому те же китайцы так суетятся с реакторами высокотемпературным и атомным бойлером для химпрома.

Если использовать энергию ядерного пара для выжимания месторождений, то там тоже получается конвертация урана в нефть в общем-то c неплохими объемами на выходе.

Просто пока уран используется только для генерации электричества ситуация одна, если его энергию шире использовать то он может сильно улучшить совокупный баланс!

Я готовлю серию про такие технологии. С прикидками по EROI.

А если использовать для нетрадиционных нефтей ядерный пар! То EROI всей цепочки уран от добычи до реактора - пар - выжимание нефти. то получается у ВСЕЙ цепочки довольно хороший баланс!
Предположим что EROI Электрогенерации АЭС 10 (это по самым заведомо пессимистическим прикидкам, в реале выше)! Но это потому что мы учитываем на выходе только электричество, единств вид энергии который мы от атома используем. Но если мы используем пар и не преобразуем его в ток, то EROI увеличивается в 2.5-3 раза. Т.е. достигает 25-30. Эти 25-30 единиц энергии мы вваливаем в техпроцесс с EROI например 3! Даже если EROI у тяж нефти получается
Итого у всей цепочки ЯТЦ-ТЯж нефть совокупный EROI ВСЕЙ ЦЕПОЧКИ вход-выход получается 75-90! Даже если EROI у тяж нефти выходит жуткая единица, все равно EROI цепочки 25-30. Но тогда получается что нефть полученная таким образом не источник энергии, а преобразователь энергии атома с высоким EROI в удобную форму!
Но главное что у нас есть при таком повороте все равно способ затратить на входе технологической цепи 1 единицу энергии, а получить 25-30! Сравните с традиционной углеводородной эффективностью ;)
А если баланс EROI Битумов хотя бы 3 при ядерном сценарии? Или 5-6?
Или как у некоторых сланцев выжимаемых паром 6-7? То если на входе прибавить атом... то мы получаем РЕАЛЬНО НОВЫЙ МОЩНЫЙ ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ!
Я готовлю серию постов про подобные технологические цепочки с первоисточниками.

Бедные страны где мозги есть - уже активно строят АЭС, либо планируют такое строительство.

А вот причем тут Германия не совсем врубился. Германия не шибко импортирует первичной энергии из наименее развитых стран (по классификации ООН).

В условиях обостряющегося дефицита энергии начнут расти цены на нее. Логично ожидать, что при подорожании какого-либо блага первыми от его потребления отключаются наименее платежеспособные участники рынка. Германия и другие экономически развитые государства не будут впрямую подключаться к сетями африканских стран, конечно, но они будут перекупать энергоносители по ценам, которые для бедных стран окажутся уже неподъемными. Им попросту не из чего станет вырабатывать энергию (ну, кроме тех, кому повезло в выиграть в лотерее полезных ископаемых).

У этих "бедных" стран есть ряд нюансов.

1. Есть нетрадиционные источники топлива. Сланцевый газ (с высоким EROI) и т.п. решения. Но тут надо не сильно ссориться с обладателями технологий. С другой стороны, было бы странно поставлять технологии спасения для тех кто считает что Вас нужно убивать :)

Ядерная энергия наконец есть! АЭС сейчас вполне могут "под ключ" построить и индийцы и китайцы и наши. Вопрос в политической воле и умении элит бедных стран к реально долгосрочному стратегическому планированию. Кстати, АЭС можно и в кредит построить.

2. Даже в бедных странах колоссальный потенциал улучшения технологической части. Расход ГСМ там жуткий на простейшие вещи.

3. Германия импортирует энергоносители для себя вообще не оттуда, откуда большинство "нищих стран". Инфраструктурные особенности и все такое. Марки углей, нефтей и т.д.

4. А многие из этих нищих стран вообще давно уже сидят на благотворительном(!) и всерхдешевом горючем по ряду соображений (исламская солидарность и т.д.). Как например мусульманский Бангладеш получает халявные баррели из Кувейта и т.д. И платит по льготной цене, а Германия например за те же баррели платит побольше. И Вы будете смеяться. Там реально многие думают что это навсегда. Что мол правоверные обязаны наливать бензину правоверным. А потому фигли экономить?

Так что я не стал бы переоценивать этот фактор или заниматься морализаторством. Бедняки могут воспользоваться запретом в Германии и купить мощности АЭС подешевле ;) пользуясь моментом на рынке ядерных мощностей. Им то все равно нужнее. А если реакции 0, то чего как говорится жалеть тех, кто сам себя в могилу тянет?!

Даже наоборот, если цена на энергоносители будут столь сильно давить, то это хороший повод "умнеть" - и народам и элитам! ВСе таки в любом явлении можно найти плюсы.


По п. 1 - сланцевый газ имеет отрицательную энергетическую рентабельность, и даже в США уже приносит многомиллиардные убытки производителям. Пока эта Афёра держится на доверчивых вкладчиках, которые несут свои деньги на биржу этим аферистам. Высокого EROI там нет, а если даже EROI несколько больше 1, то современная промышленность и с/х не могут на этом источнике существовать, или должны будут ввергнуться в прошлое лет на 200, в экономику дров и конной тяги.

Высокоразвитые промышленность, транспорт, с/х, требуют высокого EROI.

Кстати, АЭС индийцам строит Росатый, значит, не каждая условно "бедная" страна может построить себе АЭС? И самое главное - АЭС не строится из древесины с использованием конной тяги. Нужна нефть и природный газ - для производства цемента, стали (т.е., в том числе и для добычи железной руды и угля), транспортировки всего этого добра, производства грузовиков, которые будут транспортировать всё это добро (включая шины, пластик и сталь (ну, вы поняли про всю цепочку по стали?)), бульдозеры и экскаваторы, которые будут использоваться для постройки. Во всём нужны нефть и природный газ, без них АЭС или ГЭС не построишь.

По п. 2 - чтобы начать экономить, к примеру, 30 процентов на расходе топлива, для начала придётся обновить автопарк. Т.е. купить новый транспорт. А во сколько это обойдётся? Поясняю на примере: чтобы экономить половину на стоимости топлива для отопления дома, мне нужно утеплить дом. Стоимость утепления условно будет соразмерна 10 годовым нормам топлива по деньгам. То есть я начну экономить, вложив кучу денег, но сразу, и получу первую прибыль только через 20 лет. Здорово, конечно, но вот есть сомнения, где взять сразу такую кучу денег, и вообще, проживу ли я столько?

По п. 3 - если Запад будет припёрт к стенке, то они будут просто вынуждены переориентировать свою энергетику, и плевать там на марки и сорта. В Британии угольные электростанции будут тупо и банально закрыты из-за отсутствия рентабельного угля. Придётся строить электростанции на газу. То же самое касается и Китая. Уже сейчас в Германию и Испанию возят уголь из Колумбии.

Запад (и Китай с Индонезией) будет вынужден драться за энергию, а не пойдёт ко дну сложив лапки. Причина нападения Японии на США во время ВМВ проста: Англия, Голландия и США отказались продавать Японии нефть. Экономика под угрозой. Япония была слабее всех этих держав в совокупности, но была вынуждена напасть. Казус белли, так сказать.

По п. 4 - скоро вся эта благотворительность (если таковая и есть), накроется медным тазом (увы, читал эту статью бесплатно несколько дней назад, сейчас требуют 10 р за прочтение, надо было скопировать...):

http:// www.oilru.com/news/363238/

Если коротко о содержании статьи - внутреннее потребление нефти и денег в нефтедобывающих странах Персидского залива (кроме Ирака и Ирана) только растёт, население увеличивается и не имеет возможности где-то работать, кроме госсектора. Резервы в деньгах и возможная максимальная доля от добычи нефти будут проедены к 2020 году. Будет нестабильная ситуация с революциями и беспорядками.

"Отключение", мне кажется, идет уже вовсю: Алжир, Ливия, Тунис, Египет, Португалия, Испания, Италия, Греция, Сирия, Кипр... - во всех этих странах наверняка снизилось общее потребление энергии.

На днях слышал в новостях, что в Евросоюзе планируют закрывать нефтеперерабатывающие заводы из-за уменьшения спроса на энергию вообще и на бензин - в частности. Мера, вероятно, также говорящая об уменьшении потребления энергии "средними гражданами" Европы.

Кстати, если Северная Корея бабахнет по Южной - там тоже резко упадет потребление энергии. Кому это будет выгодно, наверное, понятно )

Такое вот чисто субъективное наблюдение )

Всё верно )

Из чего несложно сделать вывод о том, что люди вряд ли сами управляют жизнью социума. Это некий процесс, который идет в более масштабной системе экосферы этой планеты, и к которому люди лишь приспосабливаются (как все другие животные) по мере своей способностей.

Соответственно строить планы какого-либо предотвращения столь глобального процесса - занятие, вероятно, бессмысленное. А вот подумать головою (раз уж она у людей есть), каким образом этот процесс будет происходить в ближайшее время хотя бы, и каким образом к этим изменениям можно пробовать приспосабливаться - было бы, на мой взгляд, полезно.

А пока что - совершенно с Вами согласен - остается снижать энтропию на "личном уровне", чем и занимаюсь по мере своего мировосприятия (на одной чаше весов) и отпущенного мне воспитанием социума цинизма (на другой чаше).

Все-таки, интересна это Дополнительная теорема экологии Марка Лотарева: "Мы всегда можем сделать или больше, или меньше" )

А стратегии Медоуза - о каких именно идет речь?
Мне у него на этот счет пока только явные утопии попадались. Кроме призыва к личным изменениям - что действительно реально вполне возможно )

  • 1