?

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
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.


2-3 EROI по сланцевой нефти был в конце 1980-- начале 1990-х. 6-7 в конце 2000-х. В 2011-12 гг. достиг 15 на некоторых участках. Шлифовка технологии была долгой, но игра стоила свеч.

Есть большие сомнения в подсчётах, я это про коэффициент 15.

Сошлюсь на авторитеты:

"Факт №3. Главный, но не последний. Сланцевая нефть, которая весело горбится на графике IEA, тоже "сожрёт" на свою добычу где-то 20% от добытого. Причём, что интересно, эти деньги и ресурсы надо будет инвестировать в добычу данного ресурса постоянно — начиная от текущего момента и вплоть до 2030 года включительно. Если кто-то не верит в то, что EROI сланцевой нефти составляет лишь около 5:1 (а именно этот параметр задаёт грустный факт о расходовании 20% лишь на "поддержание штанов") — может почитать различные исследования, посвящённые проблемам расчёта EROI в нефтяной индустрии США — как разрезе всей отрасли, так и в применении к нефти слабопроницаемых коллекторов, битумозным пескам и нефти из твёрдого сланца, полученной термолизом керогена."

http:// crustgroup.livejournal.com/34787.html

А вот тут о битуминозных песках, сейчас снимают сливки, остальное будет совсем не вкусное:

"Дальше в статье производится простой расчёт: 5,8 ГДж (выход) делится на 1,5 ГДж (вход) и выводится EROEI, который даже до стадии синтетической нефти уже составляет всего лишь 3,9:1. Дальше, справедливо указывается, что полученная синтетическая нефть гораздо более трудна к переработке на нефтеперегонных заводах и, как следствие, итоговый EROEI по всей цепочке до нормального бензина и соляра можно принять, как 2,9:1.

То есть, даже по состоянию на сейчас, когда почти все битумозные пески добываются "просто неба", в открытых карьерах, внутренняя энергетическая эффективность этого процесса отнюдь не играет весёлыми и радостными красками. Кроме того, построенное производство по экстракции битума из песков достаточно современное - как пример, установки комбинированного цикла (газовая и паровая турбина) - это вообще одни из наиболее совершенных машин по производству энергии, поэтому надеятся на некие "новые технологии", которые как-то поднимут эффективность процесса, достаточно самонадеянно.

Однако гораздо более мощная мина замедленного действия заложена в проекте расширения переработки канадских битумозных песков:..."

http:// crustgroup.livejournal.com/15060.html

Про высокий EROI сланцевой нефти можно почитать здесь:

http://obkos.livejournal.com/17906.html

Кроме того, стоит иметь ввиду, что само исследование Кливланда и прочих посвящено не tight oil, добываемой сейчас на Баккене и Игл Форде, а shale oil, которая кероген и которую надо нагревать в пласте или на поверхности - её коммерческая (не экспериментальная!) добыча на данный момент равна нулю.

Как ни странно, но нормальных исследований по EROI добываемых сейчас tight oil или shale gas нет (есть по tight gas, но это не то). Если найдете - буду признателен за ссылку.

Лежат кое где. Но дело в том, что сами расчеты EROI в общем-то по разному воспринимаются академическим сообществом. Встречал вообще критику серьезную американских выкладок по EROI пессимистичных от наших ученых-нефтяников (там большой текст с балансом затрат на месторождениях). В общем, в зависимости от автора EROI скачет. Это стоит учитывать.

Насчет EROI, в ближайшие месяцы в своем блоге сделаю цикл по первоисточникам ;) КОе-что и кое-что скачанное. Валожу библиографические реквизиты

"Средняя температура по больнице" пока выглядит благополучно (если не вдаваться в детали), позволяя игрища с фотовольтаикой и сланцами, или проводить Олимпиады с Мундиалями. В общем, можем кутить. Пока.

Но факт в том, что среднемировой EROI будет неминуемо падать, и вот тут возникнут проблемы.

Все страны идут к своим пикам разными путями. Но важен именно мировой пик. Не важно, нефти или газа, или урана.

Наивно полагать, что, допустим Ирак, ещё не дошел до пика добычи нефти. Что толку, если его добыча будет перекрыта падением добычи нефти в других странах, допустим в 2 раза? В любом случае, это будет мировой кризис, и Ирак снова кто-нибудь оккупирует.

Или Туркменистан - у него газ есть, а другие перебьются? Да его соседи разорвут. Тем более есть Китай.

Когда Саудиты объявили США эмбарго, цена на нефть выросла в 4 раза. Падение добычи или вообще не было, или было на уровне 5 процентов, версии разнятся.

Теперь представьте падение добычи на 10 процентов. Это будет посильнее голливудских ужастиков.

Мне кажется, события начнутся гораздо раньше, чем наступит "Пик газа". Как только нефти перестанет хватать для продолжения РОСТА системы современного мирового хозяйства, начнется процесс распада этой самой системы.

Потому что (это на уровне интуиции) Рост - это то, что сопровождало развитие этой системы с самого ее возникновения, то, под что затачивались в этой системе все процессы, по сути - один из системообразующих факторов.

И этот Рост уже сейчас фактически остановился (с 2008 года). Наступило своеобразное "стратегическое равновесие", которое и стремятся сейчас изо всех сил удержать. Но вряд ли на этом "плато" удастся продержаться больше десяти лет... Попытки возобновить Рост уже сейчас идут фактически не с помощью газа, а с помощью угля - топлива 19 века.

И этот откат от более эффективного энергоносителя - нефти - к менее эффективным энергоносителям - происходит, насколько я понимаю, впервые в истории развития современной человеческой цивилизации.
Подробнее можно прочитать вот тут:
http://mark-lotarev.narod.ru/knigao/isxod-r.html

Извините, недоделанный коммент ушел в силу случайного нажатия клавиш. Просьба его удалить )

  • 1