English   Hebrew   
автор лого - Климентий Левков Дом ученых и специалистов Реховота
(основан в июле 1991 года)
 
 
В Доме ученых и специалистов:

 

 

----------------

 
 
 
Дом ученых и специалистов Реховота
 

13, январь, 2016 г.


Новое в мировой энергетике и
в энергетике Израиля

 

Профессор Евгений Плоткин

 

1. Мировая энергетика

 

Пару лет назад мы упоминали, что до 17 века топливом были дрова, 18-19-ый - были веками угля, а 20- й век - веком нефти. Т.е. за тривека мы перешли к использованию подземных ресурсов, накопленных за много миллионов лет, и уже более половины их потратили. При этом породили много экологических проблем, решение которых остро необходимо.

 

Тем временем традиционная энергетика, основанная на сжигании нефтепродуктов, газа, использовании энергии атома, медленно, но неуклон-но повышает свою эффективность. Энергоблоки СКД к началу 21-го века (за 40 лет существования) стали лишь на 5% более экономичными. Ожида-ется, что дальнейшее их совершенствование с переходом на двойной пере-грев пара, с повышением давления пара до 34.3 Мпа и температуры пара до 7000С позволит поднять КПД этих установок до 52%, т.е. за ближайшие 30 лет это даст увеличение КПД еще на 5%.Наконец, переход на другую схему, когда энергоблок состоит из газовой и паровой турбины и котла-утилизатора, позволяет поднять КПД блока до 56-60%. По такому пути идут большинство развитых стран, в том числе и Израиль.

 

Начиная с 2014 года происходят существенные изменения в ценовой политике нефтепроизводства. Нефть подешевела в три раза и, повидимому, несколько лет будет в диапазоне 20-40 долл/баррель. Причин к этому несколько. Главные: замедление темпа развития Китая, и как следствие, уменьшение спроса на нефть;создание и освоение технологии добычи сланцевой нефти, после чего США стали одним из самых крупных производителей нефти и газа; увеличение (а не снижение!) добычи нефти Саудовской Аравией, чтобы уронить цены на топливо ниже уровня, при котором экономически выгодны новые технологии добычи. Новые разработки в России не окупаются при цене добычи нефти более 35-50 долл./б. Кроме этого открытие новых месторождение газа и нефти, в том числе в Израиле.

 

Следует добавить ряд дополнительных экологических ограничений, свя-занных со сжиганием органического топлива, а также необходимость осво-бодиться от политического влияния нефтедобывающих диктаторских режи-мов. Поэтому 21-ый век - век бурного роста ветровой и солнечной энергетики (к концу 20 века практически не было ничего).

 

В 2009 г уже 2% мирового производства электроэнергии (159.2 МВт) обеспечивали ветровые энергоустановки (ВЭУ). В Дании энергия ВЭУ составила примерно 19%, в Португалии - 15%, в Испании -13.7%, в Китае - 12.2% и в Германии - 6.4% от общего энергопроизводства в каждой из этих стран. В США уже работают 70 ГВт ветроустановок, строится еще 13 ГВт. К 2030 году ВЭУ США смогут покрыть ~20% энергопотребления. Ещё более высокие темпы роста мощности ВЭУ в Китае, большой рост мощности ВЭУ отмечен в Испании, Германии, Индии и Италии. В Великобритании, Дании, Нидерландах, Швеции - сооружение ВЭУ в прибрежных водах, где выше эффективность ВЭУ. Мощность ВЭУ - от 1.5 до 5 МВт; наибольшая - 10 МВт (на 2012 г.). Высота ветроустановок до 100-120 м. В прошлом годуя видел такие установки в Германии, Бельгии, Нидерландах, на Крите. Более того, в интернете есть замечательный фильм о строительстве ВЭУ. К настоящему времени в Германии и др. странах создана целая отрасль промышленности для этой цели.

 

Столь же быстро росли мощности солнечных электростанций (СЭС). На конец 2009 г. мощность СЭС на фотопреобразователях превышала 21 ГВт, и удвоилась за последующие 5 лет. По-прежнему снижается стоимость элементов и панелей, т.е. снижаются капитальные затраты на строительство СЭС. На 2010 г капзатраты на создание блока были:

 

Технология тип
блока
продолж.
ввода
затраты
МВт     years      $/kW
       
уголь 600 4 2078
       
газ/мазут 250 3 937
       
комб. газ. турб. 160 2 653
       
ядерн. установка 1350 6 3308
       
биомасса 80 4 3414
       
геотермальн. 504   1666
       
гидротурбины 500 4 2084
       
ветроустановка 50 3 1837
       
ветроуст (офшор) 100 4 3492
       
солнечная уст (терм). 100 3 4798
       
солн. фотовольтаик 5 2 5879

 

За последующие 5-6 лет капзатраты на фотоэлектричество упали почти вдвое, это огромное снижение, и сейчас СЭС становятся экономически-целесообразными. Даже в Германии, где мало солнца и ранее давали большие льготы, сегодня эти льготы практически отменены. При взгляде на Германию сверху (с самолета) виден блеск множества солнечных панелей, иногда это огромные площади заводских крыш.

 

В 2014 году мощности СЭС выросли на 59 ГВт, ав 2015 году ввод мощностей СЭС в мире оказался на 1-ом месте среди всех видов электростан-ций.Пример США: работают 12.6 ГВт, но строится еще 24.5 ГВт; техноло-гические затраты снизились, и подрядчики стали более умелыми.

 

КПД солнечных панелей, в среднем, 15%. В лабораторных условиях он достигает 36%. Двусторонние панели Крейнина (Израиль) - лидеры по снимаемой мощности. Особенно в облачные дни (рассеянное излучение) КПД элементов -19-23%,модулей - 17-21%. Двусторонние панели на беленых крышах завода имеют КПД до 25-27%. Следует отметить разорение ряда европейских фирм из-за демпинговой политики Китая.

 

Другой тип СЭС - термические. В отличие от панелей, где солнечная энергия непосредственно превращается в электрическую, на термических СЭС параболические концентраторы собирают энергию в пучек и отбрасывают на нагреватель, генерирующий горячий пар для турбины. Пуск самой крупной в мире солнечной установки Айванпа в Калифорнии состо-ялся 17 февр. 2014 г. Ее мощность392 МВт, 174 тыс. гелиостатов по 2 зеркала в каждом, занимаемая площадь 13 км2, высота каждой из 3-х башен - 40 м., общая стоимость 2.2 млрд долл. Электричества СЭС Айванпа достаточно, чтобы обеспечить 140 тысяч домов в Калифорнии в пиковые часы. Производство электроэнергии даст уменьшение выбросов СО2 на 400 000 тонн в год (по сравнению с традиционными тепловыми электростан-циями. С 2011 года работает термическая СЭС в Испании с 2 баками рас-плавленных солей. Это первая в мире СЭС, работающая круглосуточно. Что касается перспектив, то на всех крышах Дубая к 2030 году будут установлены солнечные панели. Судя по проектам, в ближайшие годы в Китае и Индии появятся СЭС по 1000 и 4000 МВт.

 

С увеличением числа ветровых и солнечных установок, особенно в частном пользовании, усложнилась задача регулирования мощности энергосистем. Поэтому разрабатываются "умные (распределенные) системы управления", обеспечивающие учет каждого из огромного числа участников производства электроэнергии.

 

Самолет с солнечными панелями ColarImpulse 2 создан в Швейцарии.

На создание ушло 12 лет, работали 50 инженеров, техников и конструкторов. Размах крыльев - 72 метра, на них размещено 17 тысяч панелей общей площадью 270 м2 и с КПД 23%. Энергия аккумулируется в литиевых батареях для 4-ех двигателей по12.8 квт каждый и с двумя лопастями по 4 метра каждая. Общий вес самолета 2.3 тонны, высота полета до 8.5 км, скорость до 140 км/час. Он сделан из композитных материалов (углеродное волокно, сэндвич-панелис фотопокрытием). Кругосветное путешествие началось 9 марта 2015 года, старт самолета из Абу-Даби. Они собираются пролететь около 30 тысяч км, проведя в воздухе 25 суток над территориями ОАЭ, Индии, Китая, Японии, США, Канады и европейских стран. Управляют самолетом Андре Боршберг и Бертран Пикар (Пикар в 1999 году совершил первый беспосадочный полет вокруг Земли на воздушном шаре, сын Жака Пикара, первым опустившимся в 1960 году на дно Марианской впадины, а его дед Огюст Пикар в 1931 году первым поднялся на воздушном шаре в стратосферу). Самолет 3 июля остановился на Гаваях из-за повреждения батарей. Продолжение - весной 2016 г.

 

Гидроэнергетика растет медленно, в основном идет модернизация ста- рого, но она важна для компенсации неравномерности получаемой мощно-сти, связанной с ростом доли нестабильной солнечной и ветровой энергии.

 

И немного об одном удивительном проекте, и о нашем отношении к будущему. Япония заявила о начале осуществления нового проекта солнечная ферма на Луне. Проект рассчитан на 20 лет (окончание в 2035г.). Предполагается по длине экватора Луны расположить фотоэлектрические панели и создать огромную ферму, генерирующую электроэнергию. Роботы изготовят все детали из материалов, имеющихся в достатке на Луне, а передача этой энергии на Землю будет осуществляться с помощью излучения мощного лазера. Стоимость всего проекта - 17 млрд долл.

Такой проект представляется фантастическим, подобно тому, как в 19-ом веке принимали фантастику Жюль Верна. При этом мы забываем, что в 21-ом веке темп появления нового очень изменился, многое происходит непривычно быстро и надо совсем по-другому относиться к кажущимся фантастическими идеям.

Доказательством служит история Илона Маска.

В молодости он очень рано научился программировать, создал компьютерную игру на космическую тему (которую, кстати, продал, это его первый успешный бизнес), стал бакалавром в бизнесе и физике. Первая его компания занималась программным обеспечением новостей и была продана за 22 млн. долл., затем он создал компанию X.com , которая разработала сервис для он-лайн платежей PayPal, и была продана через 3 года за 1.6 млрд. долларов. Маску 30 лет, он состоялся, деньги его не интересуют, его привлекают грандиозные проекты, которые надо создавать самому. Рождается идея лететь на Марс, чтобы создать резервную копию Земли. Идея фантастическая и одновременно - прагматическая. А вдруг на нас обрушится глобальная катастрофа и планета станет вновь необитаемой или безлюдной? И он решает срочно заняться бэкапом - резервным копированием Земли, так как однопланетная популяция всегда находится под угрозой исчезновения. Надо создать на Марсе колонию не менее 100 тысяч человек (самодостаточность), но лучше - миллион.

 

Маск летит в Москву купить три старта для отправки на Марс теплиц с растениями. У русских дорого, у американцев дешевле, но тоже таких денег у него нет. И он решает делать все самому, с опорой на собственные силы и капитал! В 2002 году создает компанию SpaceX и проектирует ракету Фалькон, получает серьезные деньги от NASA и создает самую дешевую ракету Фалькон 9, которая выводит на орбиту спутники и снабжает МКС. Для этого Маск построил многоразовый космический корабль Драгон. Очередь запусков у Маска уже на много лет вперед (50 пусков, более 5 млрд долл.), на повестке дня тяжелая ракета FalconHeavy, выводящая на орбиту 50 тонн груза.

А дальняя цель - сверхтяжелая ракета, способная доставить на Марс 100 человек. Пока же, на пути снижения цены полетов, он провел успешную посадку первой ступени ракеты, вместо привычного ее сгорания в атмосфере. Неделю тому назад мы все это видели в теленовостях. И это в условиях, когда его врагами являются все производители космической техники. Они диктовали цены, а Маск снизил цены в три раза и обещает вскоре снизить еще вдвое.

 

Т.е. Маск последовательно идет к цели, преодолевая проблемы и сопротивление врагов. По пути он создает компанию TeslaMotors по производству электромобилей, которая уже выпускает 55 тысяч машин в год, компанию SolarCity по производству солнечных батарей и зарядных станций для электроавтомобилей Tesla, компанию Hyperloop по созданию скоростного транспорта в трубах (от Лос Анжелеса до Сан Франциско за полчаса) и многое другое. Уже есть глагол "маскануть"(tobeMusked, уметь добывать средства для проектов).

 

2. Энергетика Израиля

 

Энергосистема Израиля - небольшая. Рекорд мощности производимой в Израиле электроэнергии -12500 МВт (лето 2015 года).

Есть две угольные электростанции
- Хедера - 2590 МВт (4*360 +2*575 )
- Ашкелон - 2320 МВт (4*580),

и две газомазутные станции
- Ашдод - 1632 МВт (4*228 +2*360)
- Тель Авив -280 МВт (2*140),

а также парогазовые установки - 12-14 шт по 370 МВт,
частная пиковая электростанция - два парогазовых блока по 420 МВт, есть солнечные установки (маленькие в киббуцах и на крышах) и ветровые установки, в основном обещания (Голаны - 80 турбин, всего 155 МВт), а пока есть несколько штук небольшой мощности на Голанах.

 

Израильский газ из Средиземного моря. Все годы от рождения государства Израиль мы жили на привозном топливе (уголь, мазут, солярка), зависели от поставщиков и платили огромные деньги. В апреле 2009 г. заявлением Тшувы была провозглашена энергетическая независимость Израиля. В море напротив Хайфы были обнаружены месторождения Тамар и Левиафан, найдены огромные объемы природного газа (≈ 4.5*1012 м3), которых нам хватит на 100 лет, даже если часть добычи продавать. Продолжен поиск нефти (США полагают, что есть еще 1.7 млрд баррелей нефти на большой глубине).

 

К этому времени кончался израильский газ, найденный в море напротив Ашдода. Еще 2 года мы пользовались египетским газом, но теракты на трубо-проводах в Синае привели к необходимости вернуться к мазуту на израиль-ских газомазутных станциях и к солярке на газотурбинных и парогазовых установках. Рост затрат электрокомпании Израиля был огромен из-за большей стоимости солярки и мазута по сравнению с газом (в 3-8 раз), но стоимость электроэнергии для нас, потребителей, почти не изменилась.

 

Для скорейшей подачи нашего газа от месторождения Тамар до электро-станций Израиля, воспользовались"старой" платформой в Средиземном море у Ашдода и провели к ней новую трубу от Тамар. Это позволило сразу же использовать всю израильскую инфраструктуру, оставшуюся от прошлого. Сегодня все израильские электростанции работают на своем газе, кроме блоков Хедеры и Ашкелона, которые работают на привозном угле (переделка блоков, спроектированных для работы на угле, на сжигание газа - слишком сложная и дорогая работа).

 

До начала бурения было подписано соглашение с правительством о 12.5% дохода, отдаваемых государству (если будет найден газ). Когда газ был най-ден, то государство изменило соглашение, потребовало 50%, затем по про-шествии какого-то времени, 62%. Конца требованиям не было, и разработчики остановили поиск и добычу, которые сулили только убыток. Главное, не было уверенности, что не появятся новые претензии. Это подрывало доверие внеш-них партнеров, бравшихся за поиск нефти и газа в глубоком море. Несколько лет было потеряно, и лишь в 2015 году было принято окончательное газовое соглашение. На каких процентах согласились, не знаю, но главным былоусловие - "не менять условия соглашения в течение 15 лет". Борьба в Кнессете идет до сих пор, но решение уже принято, контракты с компаниями и странами заключаются. Что же в результате: ушли годы, т.е. потеряны время и не заработаны деньги, и что еще более важно, - потеряно доверие партнеров. Типичный "выстрел себе в ногу".

 

     Заключение.

 

Рост энергетики на основе возобновляемых, "чистых" источников, особенно, солнечной и ветровой энергии.

Окончание века нефти.

Фантастические проекты будущего энергетики, и мы являемся непосред- ственными участниками и свидетелями их воплощения в жизнь.

январь, 2016 г.

Copyright © Профессор Евгений Плоткин


 

Страница 1 из 1
ГлавнаяДневник мероприятийПлан на текущий месяц
copyright © rehes.org
Перепечатка информации возможна только при наличии согласия администратора и активной ссылки на источник! Мнение редакции не всегда совпадает с мнением автора.