?

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
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.

Согласно расчетам в тех же "Пределах роста" - любое продление нынешнего Роста (в том числе - за счет использования новых источников энергии) отодвигает крах системы не так уж значительно (отсрочка на 15-20 лет). Сценарий "ВДВОЕ больше ресурсов".

НО при этом в разы ухудшаются последствия. Т.е. стартовые условия для приспособления к новым условиям жизни - распад системы современной цивилизации - ухудшаются намного больше, чем могли бы быть, если бы процесс Роста цивилизации остановился на 15-20 лет раньше.

Об остальном уже сказал в комменте: поменяется лишь ключевой фактор, запускающий развал системы - с нехватки ресурсов на чрезмерный объем выбрасываемых в окружадющую среду отходов. При этом общая ситуация для человека на планете, понятно, будет - намного хуже.

Проблема-то, не в технологиях, а в ГОЛОВАХ людей. Собственно, к этому выводу Медоуз и другие ему подобные пришли очень быстро. Поэтому и на лекциях своих он предлагает аудитории простое упражнение: поменять произвольно привычное положение скрещенных рук. В качестве символа того, что именно нужно делать, чтобы более адекватно приспосабливаться к меняющимся условиям нашей жизни на этой планете )

Серию постов жду! Прочту с большим интересом!
Потому что лично для меня отсрочка даже на 10 лет была бы очень кстати - глядишь, появились бы шансы спокойно дожить до естественной старости )
А те, что помоложе - собственно, я их уведомлял о процессе, по мере своих скромных сил )

Продевать рост, или вести развитие без наращивания количественных показателей. Продолжать в том же духе или перестраивать техносферу. Но для всего этого и во всех случаях(!) нужны время и энергия. Причем энергии как можно больше и как можно чище чтоб была. Атомный вариант обходится например без сжигания газа или мазута ;) уже колоссальное снижение выбросов в цепочке.

Чтобы всюду заменить привычные кровли солнечными коллекторами и прочим, надо их еще изготовить. Желательно много и быстро :) а для этго желательно иметь побольше энергии. И чем чище она будет тем лучше. Это просто пример.

Особенно учитывая что есть страны не снижающие уровень жизни, но снижающие по тихоньку подушевое потребление "из природы" :) больше вторсырья и т.д. Но это требует реконструкции техносферы. И самое важное. Такие решения хотя бы позволяют выиграть время ;) шанс и все такое. Если не всему миру, то тем кто действует и понимает лучше среднего уровня ;)

Короче шансы есть. Есть, если ими пользоваться

Слишком много "если" - категории, которой процесс реальных изменений на планете оперировать никак не желает )

Понимаете, замкнутый контур взаимно усиливающих друг друга положительных обратных связей по определению невозможно изменить на стабилизирующий ситуацию контур отрицательных обратных связей - с помощью технологий. Технологии лишь ускорят или замедлят один и тот же процесс в рамках этого контура.

(В реальности современного способа жизни, свойственного нашей цивилизации потребления, технологии этот процесс - неизменно ускоряют и только ускоряют.)

Изменить связи с положительных на отрицательные, которые будут стабилизировать процесс, всякий раз внося в него коррективы при чрезмерных отклонениях, можно только изменив способ жизненного поведения. Для чего опять же нужно изменить и мировосприятие.

А вот делать всё это по своему усмотрению, как показывает вся практика жизни нашего вида, люди и не способны. Они всего лишь приспосабливаются к текущему процессу изменений условий внешней среды - в сущности, точно так же, что и все другие живые существа. Разница лишь в том, что все другие живые существа в данный момент являются на планете в большей степени - видами "созидателями", а человек - видом "разрушителем" общей системы жизни - экосферы этой планеты.

Почему в экосфере происходит сейчас такой процесс - в ходе которого в ней появился вид "разрушитель"? Хотелось бы получить от ученых специалистов ответ на этот вопрос )

Разумеется, это лишь мой субъективный, личный взгляд на нынешнее положение человечества на этой планете )

А вот контуры обратных связей, равно как Второе начало термодинамики - на данный момент являются фундаментальными научными основами, задающими определенные непреодолимые ограничения. Непреодолимые в реальности, но легко преодолимые в человеческом воображении с помощью одного лишь слова - "если" )))


Вообще-то решение есть. Восстановление и увеличение поглощающей и компенсируюшей емкости среды промышленными методами и масштабами ;)

  • 1