Почему атомной энергии нет альтернативы

в 10:10, , рубрики: альтернативная энергетика, атомная энергетика, Энергия и элементы питания, метки: ,

По следам недавнего поста — попытаюсь в понятных для IT-шников терминах объяснить, почему альтернативные источники энергии никогда не заменят традиционные, и почему в свете исчерпания запасов нефти и газа нужно переходить на атомную энергию.

Представьте, что вы — мэр небольшого города. И у вас есть задача — обеспечить город электроэнергией. Старая угольная электростанция на ладан дышит и слишком уж коптит. При этом, как разумный человек, вы собираетесь решать проблему с учётом перспектив: ваш город растёт и, рано или поздно, придётся нарастить производство электроэнергии.

Итого, цели замены технологии вполне коррелируют с таковыми для какого-нибудь интернет-ресурса. Нужно:
(а) обеспечить надёжную производительность в текущий момент времени;
(б) заложить масштабируемость архитектуры на будущее.

Итак, что нам предлагают из альтернативных источников энергии?

1. Ветер. Ставишь ферму из ветряков — и вот она, чистая энергия! Правда, для этого необходимо выделить под ферму открытое пространство, где постоянно дуют ветра. Ладно, если у вас рядом с городом есть хорошее место (правда, вы там собирались парк разбить или там плантацию устроить) — а если такого нет?

Сможете ли вы обеспечить надежное поступление энергии? Конечно же нет. Нет ветра — нет энергии. Мощность ветряка пропорциональна третьей степени скорости ветра — скорость ветра упала в два раза, мощность ветряка — в восемь.
Сможете ли вы обеспечить масштабируемость архитектуры? Если у вас там не Скалистые горы вокруг, то пригодных для ветряков мест немного. Ветряная ферма занимает очень немаленькую площадь сама по себе + из-за шума необходимо отодвигать её подальше от жилых кварталов.

2. Солнце. Тоже, на вид, хорошо. Ставишь панели — получаешь энергию. Это, конечно, если в вашей местности хорошая погода. Но, опять же, допустим.

Сможете ли вы обеспечить надежное поступление энергии? Нет, если вы не в Атакаме. Неблагоприятные погодные условия оставляют город без электричества.
Смеожете ли вы обеспечить масштабируемость? Здесь всё опять упирается в площадь. Если у вас есть место и время — то да, сможете.

3. Гидроэнергия. Ну, тут все просто — если рядом есть пригодная река, можно её перегородить. Работать будет как часы, но про увеличение мощности забудьте.

4. Экзотика. Геотермальные/приливные электростанции. В целом, примерно те же проблемы, что и с ветряками.

Что мы имеем? Все альтернативные источники фундаментально страдают от следующих проблем:
(а) не гарантируют нужную мощность; многие вообще не гарантируют хоть какую-то минимальную мощность;
(б) требуют передачи обширных пригодных территорий под ферму/водохранилище; при этом никакого выбора, где разместить ферму, обычно нет;
(в) плохо масштабируются или не масштабируются совсем.

Если провести аналогию с IT, то альтернативные источники энергии — это как энтузиасты, предоставляющие свои мощности для решения научных задач. Да, это довольно большой и малоиспользуемый ресурс, но, во многих случаях, абсолютно неприменимый.

Что же предоставляет нам атомная энергитка?
(а) абсолютно предсказуемый и надежный источник энергии — сколько МВт надо, столько и закладывай в проект;
(б) отлично масштабируемый источник энергии; стало не хватать мощности — построй ещё энергоблок. При этом строить новую ферму, обычно, не надо — новый энергоблок возводится в рамках существующего комплекса АЭС и дополнительной площади не сжирает.

При этом АЭС, хоть и требует так же большой выделенной территории, выгодно отличается от альтернативной энергетики тем, что вы полностью свободны в выборе места — ставь куда хочешь.

Вместо заключения

Почему же атомной энергетике нет альтернатив? Потому что ни один альтернативный источник энергии не в состоянии обеспечить надежный, предсказуемый и масштабируемый поток энергии. Здесь вопрос вовсе не в цене, не во вреде для окружающей среде, а только в том, что без существования надежного, не зависящего от внешних условий компонента, ни одна крупная энергосистема существовать просто не сможет.

Некоторые исследования называют цифру в 25% как предельную для доли энергии, вырабатываемой непрогнозируемыми источниками (потерял ссылку). Утверждается, что при большей доле попросту невозможна нормальная диспетчеризация и переброс мощностей в энергосистеме. По-хорошему, пока ни одна крупная энергосистема с этой проблемой не столкнулась.

Возможно, с развитием технологии эту цифру удастся превысить, но, в любом случае, в энергосистеме обязан присутствовать компонент, вырабатывающий предсказуемое и масштабируемое количество электроэнергии. На данный момент никакой альтернативы АЭС в этом месте нет (ну, не считая сжигания углеводородов, конечно), и, главное, не предвидится. Поэтому, если говорить о долгосрочных перспективах, то, в идеале, дожна сложиться примерно такая структура:

— примерно 50% электроэнергии вырабатывается на АЭС и традиционных электростанциях;
— примерно 50% электроэнергии вырабатывается альтернативными источниками энергии (причем по максимуму — гидроэлектростанциями);
— все потребители встроены в единую систему диспетчеризации энергии, которая может при крупных перепадах «альтернативных» мощностей вовремя перестроить энергопоток.

Автор: forgotten


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js