Potrebe za energijom i kako ih zadovoljiti

[El Tomo]

Zavelim kaže:
Jedino trenutno rješenje su nuklearke dok i ako zaživi fuzija. Zato molimo Boga i Alaha da ITER što skorije proradi.

http://www.iter.org/

Zar ti doista mislis da ce se fuzija ostvariti za vrijeme zivotnog vijeka tebe i tvoje djece? Biti ce super ako moji unuci vide komercijalno koristenje fuzijske elektrane...

Pa ovi u ITERu se ne mogu niti dogovoriti gdje ce graditi reaktor! A zamisli kakvih ce natezanja i svada biti kada reaktor upadne u prve probleme, kada ce se trebati odredivati strategija daljnjeg istrazivanja i razvoja, a da o novcu i ne spominjemo. Ako ITER proradi funkcionalno do 2020. godina ja dam neki dio svog tijela....

Kontrolirana fuzija ce biti ostvariva eventualno u slijedecih 30-40 godina. Komercijalna elektrena negdje za 60-ak godina. Proslo je vec 40 godina od planiranja prvih tokamaka a oni su tek danas uspjeli dobiti nekoliko bijednih fuzijskih elektrona, pri cemu su potrosili energije reda jedna omanje nuklearne centrale.

Mada ima još jedna dobra fora, a to je lift do orbite koji bi ujedno služio i kao generator energije. Samo malo brže spuštaš stvari odozgo nego ih šalješ gori.

Ako ce fuzijska elektrana zazivjeti tek za 60 godina, ovakvim 'liftovima. (tzv electrodynamic tether) ce trebati jos barem 80 godina. Za takvo nesto treba revolucija u nanotehnolohiji i proboj u konstrukciji ugljikovih nanostrukturnih vlakana. Trebala bi ti sajla od nekoliko stotina kilometara duzine da bi imao kakav takav efekt. Do danas ta je 'sajla' (ugljikove niti) dugacka oko 2 mikrona.

Niti jedan drugi materijal ne moze izdrzati takva opterecenja, a pitanje je da li bi i ugljikova vlakna takvo nesto uspjeli.

[BladeRunner]

El Tomo kaže:
Ako je to fosilno gorivo nafta, ne vidim bas nekog smisla u polaganju velikih nada na vodik iz takvih fosilnih goriva. Koja je poanta koristiti i iskoristavati naftu za skupu proizvodnju necega (vodika) sto koristimo jednako kao i naftu, samo u jos skupljoj varijanti? I jos pri tome crpimo naftu koja je iznimno vazna sirovina umjesto da je stedimo od energetskog iskoristavanja.

Poanta je da se to zeli iskoristiti u prijelaznom periodu. Nista nije besplatno sinko. jedina je fora da danas jos uvijek nikome ne mozes nista nametnuti. A sutra....

[BladeRunner]

El Tomo, U missed the point. Mi ne pisemo o necemu sto cemo mozda sami dozivjeti. To sto moj pokojni djeda nije ni slutio da ce biti interneta, jos uvijek ne znaci da ja danas ne chatam sa tobom preko 7 mora i 7 gora.

[El Tomo]

BladeRunner kaže:
El Tomo, U missed the point. Mi ne pisemo o necemu sto cemo mozda sami dozivjeti. To sto moj pokojni djeda nije ni slutio da ce biti interneta, jos uvijek ne znaci da ja danas ne chatam sa tobom preko 7 mora i 7 gora.

Pa onda se ne trebate previse opterecivati s nedostatkom slobodnog vodika u prirodi, ili skupocom platine i drugih rijetkih elemenata u gorivim celijama. Za 100 godina (a vjerojatno i puno prije) rudariti cemo po asteroidima, a mozda i sakupljati vodik (metan) sa jupitera, preradivati ga jos u svemirskom brodu u vodik (nema ispustanja staklenickih plinova) i doboziti na zemlju u enormnim kolicinama

Mislim da ce se ovo prije ostvariti nego ITER, fuzija i electrodynamic tethers. Ozbiljno mislim. Vec sada (da to zelimo) mozemo konstruirati robota i poslati ga na neki asteroid gdje ce traziti npr platinu i donijeti je na zemlju. Kolika je danas cijena jedne tone platine? Lansiranje robota od kojih 1 tone doslo bi ti 'samo' 10 milijuna dolara. A cini mi se kako tona platine danas vrijedi puno vise od toga.

[BladeRunner]

Mi se uopce ne opterecujemo sa time. To su argumenti svih onih koji tvrde da VGC "nemaju sanse".

Za razliku od politicki korektnih, mi navodimo te probleme, ali vjreujemo da ce se za njih naci rjesenja u dogledno vrije. HAUZBAUDAT?

[Zavelim]

Zar ti doista mislis da ce se fuzija ostvariti za vrijeme zivotnog vijeka tebe i tvoje djece? Biti ce super ako moji unuci vide komercijalno koristenje fuzijske elektrane...

Za života moje djece sigurno pošto će ona po današnjim mjerilima doživjeti 2080., a vrlo lako bi mogla ući i u 22. stoljeće. Što se tiče ITER-a relativni sam optimista i mislim ako mi Bog podari duboku starost da ću ga doživiti i ja (recimo tamo 2050.) Do tad po meni jedina realna i najmanje bolna opcija su nuklerane elektrane. Ako živim pokraj nuklearke već decenijama (Krško je od nas samo par kilometara) mogu i pokraj još dvije, tri do 2050. Manje mi smeta nego dim iz susjedne toplane i auta na cesti. A što se tiče svemirskog rudarenja i intezivnog leta po planetama i asteroidima, e vidiš to čisto sumnjam da će se dešavati prije debeleg 22. stoljeća. Tek nešto malo na Mjesecu.

A godine brzo prolaze virovali vi mladci ili ne virovali.

A lift, bolje reći svemirski top, odnosno mitraljez bi se mogao graditi i za kojih pedesetak godina ako bi uopće bilo ičega da se njime prenosi. Naime taj model je namjenjen samo za rasuti teret i u principu drži sam sebe tako da ne stoji ukoliko ne vozi. Ko ne viruje neka pita Predraga Raosa.

[Rebecca Guay]

El Tomo kaže:
Ako je to fosilno gorivo nafta, ne vidim bas nekog smisla u polaganju velikih nada na vodik iz takvih fosilnih goriva. Koja je poanta koristiti i iskoristavati naftu za skupu proizvodnju necega (vodika) sto koristimo jednako kao i naftu, samo u jos skupljoj varijanti? I jos pri tome crpimo naftu koja je iznimno vazna sirovina umjesto da je stedimo od energetskog iskoristavanja.

U miss the point!
Energetski sustavi su tromi i moraš raditi prijelazni rok da bi sustav mogao zaživjeti. Infrastruktura vodika tek mora biti izgrađena.
Pa ne misliš valjda da ćemo cijelo vrijeme koristiti naftu, sustavi evoluiraju. U prilog tome ide teorija o odnosu udjela vodika i ugljika u energentima.
Kroz povijest se povećavao udio vodika u gorivima:
vodik : ugljik
ugljen -> 0,5 : 1
mineralna ulja, dekan -> 2 : 1
propan -> 4 : 1,5
prirodni plin -> 4 : 1
i vodik -> oo

Odnosno ova slika:

[AxMi-24]

Iskreno mislim da ako vodik i bude glavni prenosilac (nešto sumnjam kad se razmisli o problemima transporta) onda će to biti lokalno.

Mislim da se prije isplati opalit HVDC Light link pa fino samo elektrolizom nabavit vodik kad ga se treba i gdje ga se treba.
Pozitivna stvar ovdje je to što HVDC lijepo izolira mreže pa nema mogućnosti da rokaju kao što je učestalo u zadnje vrijeme.

[Baan Dar]

Želio bih ukazati na jednu temeljnu stvar koja mi se čini da je promakla većini na ovom topicu.

Naime, kod izrade svake iole ozbiljnije strategije energetskog razvitka prvi korak jest izrada energetske bilance: koliko se proizvodi energije i koja je struktura izvora, koliko i koji su transformirani oblici, kolika je i kakva struktura potrošnje. Na osnovu toga se onda mogu raditi prognoze za budućnost, postavljati ciljevi i strategije.

Gledano globalno, energetska bilanca svijeta je takva da se preko 90% ukupno proizvedne energije dobiva iz neobnovljivih izvora (fosilna goriva nekih 80%, uran oko 5%, biomasa koja se koristi na neodrživ način 5-10%). I takvo trenutno stanje određuje potencijalne ciljeve svake realne strategije.

Kao primjer jedne takve realne strategije i postavljenih ciljeva može se navesti bijela knjiga (white paper) EU o obnovljivim izvorima. 1997. godine iz obnovljivih izvora se u zemljama EU-15 proizvodilo 6% ukupno dobivene energije. Cilj postavljen bijeloj knjizi jest da do 2010. godine taj udio bude 12%, što je u stvari prilično optimističan cilj i već je sada izvjesno da će vrlo teško biti ostvaren.

Ponovit ću još jednom, vodik nije izvor energije nego prijenosnik, jednako kao i električna energija. Ključna stvar i kod električne energije i kod vodika je iz kojeg je izvora proizvedena.

E sad, ukoliko je cilj topica diskutiranje o tome što bi moglo bit za 100 godina, uz određenu dozu romantičarskog promatranja stvari, onda priča s vodikom stoji. Ali isto tako stoji i priča s fuzijom, postavljanjem solarnih kolektora na mjesec i bežičnom slanju energije na zemlju, korištenjem toplinske energije u zemljinoj jezgri i sličnim drugim rješenjima. Teoretski je sve to izvedivo.

Ukoliko je cilj diskutiranje što će biti za 10 ili 20 godina, onda priča s vodikom ne stoji.

Inače, moderne tendencije u izradi energetskih strategija i analiza idu sve više na zajedničku analizu socijalnih, gospodarskih, ekoloških i drugih aspekata proizvodnje i potrošnje energije, jer se shvatilo da je sve to povezano i promatranje samo energetskog dijela bez uzimanja u obzir ostalog vodi do krivih stvari. Tako da je početna pretpostavka iz ovog topica (ajmo zaboraviti gluposti kao što su...) u osnovi pogrešna.

[AxMi-24]

Baan Dar fora sa vodikom (a i mojom idejom o HVDC Light) je da se može integrirat vjetrenjače i sl (ne da su one neka pamet ali da se narod veseli) u sistem bez većih problema (nešto što danas baš neide).

Ali vodik će dolazit ili od fosilnih goriva ili elektrolizom. A u tom slučaju gađam da će nuklearke radit svoje. Uran 235 je neobnovljiv ali ga ima dosta. Plus da torija 232 ima još puno više. Osim toga uran 238 se isto moće koristit (preko plutonija 239). Tako da se tu radi o sasvim pristojnim zalihama.

Osim toga mislim da dobru šansu imaju bio fore (bakterije koje proizvode vodik) i sa puno sreće solarne čelije sa istom funkcijom (tu se doduše postavlja pitanje isplativosti vjerojatno kao i kod današnjih fotovoltaica).

[Zavelim]

Nuklerke kao većinski izvor i vodik kao prenositelj energije. Ostatak 20-30% iz obnovljivih izvora (voda, vjetar, sunce...) Rješili smo problem prijelaznog razdoblja. Još samo da je uvjeriti naftaše.

Zna li netko koliko ima na Zemlji iskoristivog urana, plutonija i ostalih elemenata koji pogone nuklearke? Da li bi mogli izdržati recimo 200 godina samo na njima? Gdje su sve locirana nalazišta tih ruda?

[Baan Dar]

Mala rekapitulacija stanja zaliha s uranom: od ukupnih zaliha urana u prirodi, urana 235 (koji je fisibilan, odnosno može se direktno iskorištavati u današnjim nuklearkama) ima 0,71%, dok je ostatak uran 238, koji se direktno ne može iskorištavati. Uran 238 i torij 232 moguće je koristiti kao izvor fisibilnog plutonija 239 odnosno urana 233 (niti jednog od ovih izotopa nema u prirodi) u tzv. oplodnim reaktorima, ali ta tehnologija nije još do kraja razvijena.

Današnji nuklearni reaktori (PWR, BWR, CANDU, VVER, i ostale varijante) pretvaraju samo vrlo mali dio urana 238 u plutonij 239, odnosno koriste pretežno uran 235 kao izvor za fisiju. Takvim korištenjem urana procijenjene zalihe kreću se ugrubo od 50 do 100 godina, odnosno otprilike odgovaraju procijenjenim rezervama nafte. Ukoliko bi se pak uran koristio u oplodnim reaktorima (znači, iskoristilo bi se i onih 99,29% urana 238, ali potencijalno i zalihe torija 232) procijenjene zalihe premašuju 500 godina.

Ali, još jednom, tehnologija oplodnih reaktora nije do kraja razvijena i ima dosta problema koje je potrebno riješiti prije komercijalizacije. Ja sam 1999. godine bio u posjetu japanskom brzom oplodnom reaktoru Monju, koji je tad bio zatvoren radi problema s curenjem tekućeg natrija iz sekundarnog kruga, i po riječima domaćina japanci ne očekuju komercijalnu primjenu oplodnih reaktora u sljedećih dvadesetak godina.

Da se vratimo na globalnu bilancu energije: iz nuklearki se trenutno proizvodi oko 5% ukupno proizvedene energije. Znači, kad bi nuklearni program svih zemalja iznenada doživio procvat pa da se broj nuklearki podvostruči u sljedećih pet-deset godina (što je prilično nerealno, jer podvostručenje nuklearki mora nužno uključivati i povećanje kapaciteta proizvodnje goriva, odlagališta i ostalih popratnih sadržaja, a da ne govorimo o potpori javnosti), udio proizvedene energije iz nuklearki opet bi iznosio svega nekih desetak posto. Tako da u sljedećih dvadeset godina nema apsolutno nikakve šanse da nuklearke postanu većinski izvor energije.

Proizvodnja vodika iz fosilnih goriva (konkretno, prirodnog plina) da bi se poslije taj vodik koristio za proizvodnju električne energije ili kao pogonsko gorivo ne rješava apsolutno ništa i predstavlja primjer neefikasnog i grubo rečeno glupog korištenja energije. Ekvivalent tome je recimo korištenje prirodnog plina za proizvodnju električne energije, pa onda električne energije za grijanje kućanstava.

Vjetroelektrane se inače mogu bez problema uklopiti u elektroenergetski sustav ako njihov udio u ukupnoj proizvodnji ne prelazi desetak posto.

[Baan Dar]

BladeRunner kaže:
Koje je vas vidjenje strategije koja bi se trebala dogovorno globalno usvojiti za sprijecavanje energetske krize?

Da ne kritiziram samo ideju s vodikom nego i da odgovorim na originalno pitanje.

Strategija koja bi se po meni trebala globalno usvojiti za sprečavanje energetske krize treba imati tri osnovna cilja:

1) obrazovanje javnosti
2) obrazovanje javnosti
3) obrazovanje javnosti

Tendencije u energetici su deregulacija i liberalizacija tržišta, i to je dato stanje stvari koje se ne može promijeniti. U takvim uvjetima, nema tog izvora ili tehnologije koji će riješiti sve probleme energetike. Problemi će se riješiti kad (i ako) široke mase postanu svijesne socijalnih, gospodarskih, ekoloških i ostalih utjecaja proizvodnje i potrošnje energije (znači ne samo zagađenje okoliša, nego i recimo ratovi radi kontrole nafte i sve ostalo što proizlazi iz toga, moguće nestašice izvora i njihove posljedice, itd.), ali i toga da puko zadovoljavanje materijalnih potreba ne donosi nužno sreću u životu. Tu onda bez problema nastupaju obnovljivi izvori (recimo u manjim projektima lokalnog karaktera), energetska učinkovitost, i svi oni ciljevi koji su zacrtani u raznoraznim strategijama.

Bez potpore i angažmana široke populacije nema te strategije koja će nešto promijeniti.

Ali tu onda dolazimo do toga da je obrazovanu javnost teško kontrolirati i izmanipulirati...

[Zavelim]

Takvim korištenjem urana procijenjene zalihe kreću se ugrubo od 50 do 100 godina,

Dakle ne možemo izdražati samo na uranu, a nemamo novih tehnologija. E unda smo jebali ježa. Odo ja kupit par kubika drva za svaki slučaj.

Ne znam da li ste primjetili kako je cijena lož ulja i struje u Hrvatskoj zadnjih desetak godina vidno poskupila, a kubik drva još uvik košta 240Kn ko i 1992. godine.

Zanima me još jedna stvar. Da li je itko izračunao koliki je godišnji prirast biomase, odnosno energije koja bi se dobila od prirasta biomase u Hrvatskoj. Koliko bi nam trebalo šuma i polja s repicima i sličnim stvarima da zadovoljimo svoje tekuće potrebe za energijom?

[AxMi-24]

Baan Dar

Torij 232 se može koristit u normalnim reaktorima bez većih preinaka (ustvari jedva ikakvih).

Breeder reaktori jesu frka ali to nije jedini način da se koristi Pu 239. Reaktori sa negativnim neutronskim balansom ga mogu koristiti preko mutacije. Naravno nije baš sreća kao breederi ali barem je lakše implementirat.

[Baan Dar]

AxMi-24 kaže:
Baan Dar

Torij 232 se može koristit u normalnim reaktorima bez većih preinaka (ustvari jedva ikakvih).

AxMi-24

ovo nije točno. Torij 232 nije fisibilan materijal (kao ni Uran 238, Plutonij 240 i slični) i ne može se koristit kao gorivo u današnjim reaktorima. To da nije fisibilan znači da energija koja se oslobađa uhvatom neutrona u jezgri nije dovoljna da izazove fisiju, nego neutron treba imati i određenu kinetičku energiju.

Plutonij 239 je fisibilan te se može koristiti kao gorivo (i koristi se), ali poanta s oplodnim (breeder) reaktorima je iskorištenje urana 238 (i torija 232), odnosno ime oplodni su dobili zato jer proizvode više fisibilnog materijala nego što potroše.

[AxMi-24]

Nisam rekao da je torij 232 fisibilan nego da se može koristiti u normalnim reaktorima.

torij 232 se pomoću sporih neutrona prebaci u Uran 233 koji je dalje fisibilan.

Dakle istina je da se radi o oplodnji kao i Pu-239 ali ovdje se radi o sporim neutronima što naravno olakšava dizajn reaktora jako puno. (tj netreba ništa novo razvijat).

U-238 na Pu-239 treba brze neutrone što znači da se reaktor mora hladiti natrijem ili sl a to baš nije neka sreća a ni pretjerano lagano za izvest.

[BladeRunner]

Zavelim kaže:
Nuklerke kao većinski izvor i vodik kao prenositelj energije. Ostatak 20-30% iz obnovljivih izvora (voda, vjetar, sunce...) Rješili smo problem prijelaznog razdoblja. Još samo da je uvjeriti naftaše.

Nije stvar u uvjeravanju naftasa. Oni rade sto od njih ocekuje generalna populacija. Danas je u modi kriviti proizvodjace cigareta za rak pluca i McDonalds za debelu djecu. Svatko od nas ima dovoljno mozga da zakljuci sto je ili nije dobro. Dok god nafte ima i dok je ona sama, kao i njena primjena, znatno jeftinija od alternativa, naftasi ce vaditi naftu. A kada je ne bude, zahvaljujuci materijalnim i proizvodnim sredstvima, prvi ce ti naftasi primjenjivati alternative.

To isto ti Baan Dar dobro kaze sa:

1) obrazovanje javnosti
2) obrazovanje javnosti
3) obrazovanje javnosti

Zna li netko koliko ima na Zemlji iskoristivog urana, plutonija i ostalih elemenata koji pogone nuklearke? Da li bi mogli izdržati recimo 200 godina samo na njima? Gdje su sve locirana nalazišta tih ruda?

Ne mogu se sada sjetiti podataka, ali najveci rudnik u Australiji moze proizvesti dovoljno goriva da sadasnji kapaciteti rade vise stotina godina. Lezista ima jos vise koji se ne zele koristiti zbog negativnog uticaja na okolinu.

[BladeRunner]

Baan Dar kaže:
Proizvodnja vodika iz fosilnih goriva (konkretno, prirodnog plina) da bi se poslije taj vodik koristio za proizvodnju električne energije ili kao pogonsko gorivo ne rješava apsolutno ništa i predstavlja primjer neefikasnog i grubo rečeno glupog korištenja energije. Ekvivalent tome je recimo korištenje prirodnog plina za proizvodnju električne energije, pa onda električne energije za grijanje kućanstava.

Ne mogu se sloziti sa ovim. Rijec je o prijelaznom periodu, jer kao sto smo vec ranije pokazali, diraktan prelazak na cistu vodikovu ekonomiju je prakticki nemoguc.
Pozitivna stvar u tom energetski neekonomicnom pristupu je manje zagadjivanje.

[Secundo]

BladeRunner kaže:
Evo vidi moj prakticni problem, koji bi se divno mogao rijesiti da VGC nisu jako skupi i jos prilicno nepouzdani.

E, Blade, jesi li već razmišljao o plinskoj turbini na krovu zgrade? Sječam se da sam gledao malih turbina za kojekakve upotrebe, 150 kW je bila veličine prosječnog pisačeg stola. Pogledaj si ovaj site