Россия и США: держим атом по ветру
На днях у меня состоялась заочная дискуссия с sergeygray54 относительно перспективности ветроэнергетики, особенно в применении к США, которые фактически отказались от развития собственной ядерной энергетики. Я посчитал дискуссию достаточно интересной для того, чтобы предложить ее результаты на суд общественности. Тем более, что мой оппонент в чем-то меня действительно убедил. Интересна она не только в плане "как у них там" (в США), но и в плане "а нам чего?".
Мои предпосылки были такими: У США мощностей АЭС на 100 ГВт примерно. В ближайшие 20 лет они должны будут заглушить их практически все, поскольку все разумные сроки эксплуатации уже заканчиваются. Выпадающие мощности заменить нечем. sergeygray54 парировал тем, что в 2015 году мощность планируемых ввести в эксплуатацию ветряков составляет в США почти 10 ГВт (ссылка). Т.е за год это примерно 10% от выпадающих за 20 лет мощностей от АЭС. Таким образом, если планы США сбудутся (а вот это уже под вопросом), то действительно они могут не только заместить свои ядерные энергетические мощности силой ветра, но и увеличить свою энергетическую вооруженность.
Дальше от себя. Это все в идеале. А как в реальности.
Я не зря оговорился, что запланированные цифры под вопросом. Мир меняется стремительно, экономическая ситуация за год становится в мире совершенно иной, старые связи рвутся, новые связи возникают. Еще год назад возведение ветряков было чрезвычайно выгодным на фоне дорогой нефти. Сейчас это уже не так. Тем более, что даже в годы дорогой нефти, ветроэнергетика была субсидируемой. Чисто за красивые слова о ее "зелености" ей давали больше, чем она стоила. Правда в в 2013 что-то говорили, что наконец-то она стала безубыточной... Но бензин сейчас в США стоит где-то раза в 2 дешевле, чем год назад. Сможет ли ветряк конкурировать с тепловыми электростанциями - это очень вопрос, который несет в себе большие сомнения в положительном ответе.
Другой вопрос - это EROEI. Кто не знает, EROEI - это (enery returned on enery invested) отношение полученной энергии к затраченной на ее получение. Очевидно, что если мы тратим на получение 1 Дж энергии тоже 1 Дж, то в итоге не получаем ничего, т.е. EROEI≤1 - это полный ужас. Реально, EROEI меньше 3 нельзя рассматривать в качестве источника энергии вообще. Для сравнения, когда нефтяная эпоха только начиналась, EROEI нефти достигал 300. Т.е. можно было ведрами черпать нефть, перегонять в каком-то подобии самогонного аппарата и тут же ее сжигать. Сейчас легкодоступные запасы исчерпаны (точнее под легкодоступными стали понимать совсем другие запасы) и EROEI нефти упал уже где-то до 40 или даже до 20 в некоторых случаях. В 10 раз!
Так вот, в США EROEI АЭС был порядка 10. Он такой низкий у них оказался из-за очень неэффективных технологий обогащения урана: если в СССР/России применялись центрифуги для этого, то в США традиционно применялся газодиффузный метод. При этом EROEI ветра в некоторых регионах довольно высок и составляет там в среднем порядка 20. В некоторых работах заявляется о достижении таких цифр как 40 или даже 70, но тут надо уточнять что авторы понимают под EROEI, а понимать они могут разное. В любом случае, мы видим выигрыш ветряных установок по сравнению с американскими АЭС. Т.е. все, победа? Полная победа демократической ветряной энергии над злым Путиным с его тоталитарными АЭС? Все гораздо интереснее!
Как я уже заметил, в России традиционно для обогащения использовали центрифуги, а потому EROEI советских/российских АЭС изначально достигал 50-75. Т.е. даже сейчас российские ядерные технологии оказываются более эффективными по сравнению с ветряками, установленными на побережьях американского материка в теплом климате. Если мы говорим об экономической эффективности, то АЭС уже давно являются экономически выгодными и по себестоимости энергии уступают лишь ГидроЭС и, говорят, газовым тепловым.
Но и это еще не все. Уран-235, на котором работают традиционные АЭС, становится все более дефицитным ресурсом наравне с нефтью. Сейчас в мире пытаются решить эту проблему с помощью так называемого замкнутого ядерного цикла. В нем в качестве топлива служит не уран-235, а уран-238 в смеси с плутонием (т.н. MOX-топливо). Уран-238 - это более 99% от всего природного урана. Его наработано столько, что американцы югославских сербов бомбили начиненными им снарядами и бомбами для усиления проникающей способности поражающих элементов.
Так вот, на сегодня единственным в мире реактором, работающим на уране-238 является экспериментальный советский БН-600 в Белорярке под Екатеринбургом. Сейчас в стадии запуска находится уже полукоммерческий вариант этого реактора - БН-800. После его завершения и отработки (займет несколько лет), планируется построить уже чисто коммерческий БН-1200. Т.е. Россия на сегодня является безусловным мировым лидером в ядерной энергетике.
Другой подход - это использование не урана-238, а тория. С торием работают индусы, но их работа еще очень далека до коммерческой реализации.
Самое главное в замкнутом цикле (не считая лучшей экологичности) - это еще большая величина EROEI. Никаких исследований этого вопроса вроде пока не проводилось, но можно оценивать, что она будет как минимум в полтора раза больше, т.е. вполне может достигать 100 и более.
После описания всех прелестей российского атома, посмотрим что дает нам ветер. Россия - не США, у нас гораздо более жесткие климатические условия. Например, на лопастях ветряков регулярно образуется наледь. Прибавим то, что в подавляющем большинстве регионов ветер настолько слаб (порядка 2 м/с в среднем), что не способен даже раскрутить лопасти широко применяемых сейчас ветряков с горизонтальной осью вращения. В общем по сравнению с ядерной энергетикой ветровая энергетика в нашей стране однозначно проигрывает.
Что мы видим в итоге. Две страны - США и Россия - сделали ставки на противоположные технологии. Очевидно, что обе они руководствовались объективными причинами и для обеих стран выбор логичен и даже очевиден. Но... Но какие же перспективы у каждой этой технологии в долгосрочном плане?
Возьмем ветрогенераторы. Можно настроить лес таких ветряков и получать много энергии на земле для снабжения домов и электромобилей. А что дальше? А дальше ничего. Ну можно еще поставить паруса на нефтяной танкер как в 19 веке. Но самолет или космический корабль на ветряке уже не запустишь. Да и авианосец Джродж Буш на парусном ходу будет выглядеть феерично.
С ядерными технологиями все ровно наоборот. Они прекрасно себя показали в качестве источника энергии для обеспечения городов и промышленных предприятий. Их можно строить практически в любой местности, а строительство плавучих АЭС фактически ставит на поток их производство даже для не очень крупных потребителей. Ядерные реакторы уже давно рассматриваются в качестве источника энергии для космических аппаратов, а сейчас разрабатывается ядерный межорбитальный буксир. Т.е. сейчас это уже довольно компактная установка, которая в будущем сможет быть применена, например, в стратегической авиации. Как вам самолет, который может без дозаправки годами находиться в воздухе, патрулируя зоны интересов России, а наличием ядерного оружия на борту предотвращая все замыслы наших заклятых друзей и партнеров?
В общем, я рад за США (и Германию) с их ветряками, но для меня их путь выглядит тупиковым. А причины, побудившие развивать ветроэнергетику в ущерб ядерным технологиям, я считаю сугубо сиюминутными.