Тихий ядерный переворот: сельская атомная станция...
ЧАСТЬ 2
Самым важным критерием оценки увеличения доступности благ для общества является ежегодное увеличение покупательской способности населения. Доступность базовых потребностей в виде электричества и тепла должна из года в год расти, и одним из путей достижения этой цели может быть снижение конечной стоимости этих видов энергии для потребителей.
В России тарифы на энергию (электроэнергию, тепло, газ) индексируются ниже инфляции, что в теории должно увеличивать покупательскую способность населения.
Однако есть в нашей жизни один такой очень важный аспект как увеличение количества доступной энергии через потребление углеводородов, которое возможно только в краткосрочной перспективе и на небольшой промежуток времени.
Россия, являясь богатой углеводородами страной, уже к 2080 году может столкнуться с их дефицитом, который будет покрывать только потребности внутреннего рынка, тогда как про экспорт газа можно будет забыть.
- Так, например, с 2011 по 2021 годы нефтяные запасы России, по данным Минприроды, сократились на 33%, газовые — на 27,4%.
Запасов газа при текущих темпах добычи осталось примерно на 70 лет, нефти - на 30 лет. За последние 25 лет было открыто в 10 раз меньше месторождений, чем за предыдущее 25 лет.
Являясь частью глобальной экономики, мы будем продавать свою нефть, газ и продукты их переработки в энергодефицитные страны, нуждающиеся в этих ресурсах.
Газ будет замещать уголь в энергетике и всё больше использоваться как сырьё для водородной энергетики и нефтехимии.
К началу 2050 года в России из природного газа (метана) планируется производить от 7,9 млн до 33,4 млн тонн водорода методом пиролиза и парового реформинга с попутным улавливанием и захоронением СО2.
Диаграмма симуляции прогноза истощения месторождений газа в России (млрд куб.м природного газа). Учитывая, что запасов газа в России при текущей добыче хватит на 70 лет (также следует брать в расчёт рост потребления), все известные на сегодня месторождения будут истощены к 2085 году.
Новые технологии добычи газа (например, в газогидратах) потребуют огромных инвестиций в технологии их разработки и добычи . Они, конечно, продлят время использования газа, но никак дешевле его не сделают.
Стоимость газа будет только расти, так как остаться без газа - значит не только остаться без доступной энергии, но и полностью утратить высокотехнологичную промышленность, так как природный газ – это сырьё для благородных газов, таких как гелий, неон, аргон, криптон, ксенон. А без них никакие высокие технологии невозможны.
Самые массовые на сегодня сферы использования природного газа.
Это одна из причин, почему Россия при столь больших запасах углеводородов развивает передовую атомную энергетику.
Тут всё просто: только атомная энергия может безопасно и эффективно заменить углеводородное топливо, отведя нефти, газу, и углю роль ценного сырья для нефтехимической промышленности и водородной энергетики. Полностью вытеснить углеводороды из мировой энергетики получится, возможно, только к 2100 году.
Сегодня в России существует уникальный проект "домашней" ядерной станции, прототип которой полностью прошёл десятилетия испытаний, а технология полностью готова к внедрению. В среднесрочной перспективе такая установка станет частью нашей жизни.
Речь идёт о полностью автономных и необслуживаемых ядерных реакторах малой мощности, способных эффективно работать 25-30 лет на одной заправке урановым топливом.
Более подробно о действующем прототипе этой технологии я писал тут:
ссылка
Для обеспечения автономности отдалённых посёлков и небольших производств в СССР к 1990 году был разработан проект атомной тепловой электростанции малой мощности АТЭС «Елена».
Реакторная установка "Елена". Масса установки составляла 168 тонн, включая все необходимые системы защиты. В качестве топлива используется диоксид урана, обогащенного до 17%, массой в 1082 кг, количество тепловыделяющих сборок - 109.
Согласно расчётам тех лет, «Елена» тепловой мощностью в 3 МВт и электрической в 100 кВт могла обеспечивать энергией поселение до 2000 человек на протяжении 25 лет.
К настоящему времени требования в энергопотреблении выросли, и эти расчёты более не актуальны.
Использование АТЭС, как единственного источника энергии, в современных реалиях непрактично, но использование в качестве основного и резервного источника - вполне допустимо.
Конструкция реактора разработана так, чтобы быть полностью необслуживаемой в течение всего срока активного выгорания ядерного топлива.
Принципиальная схема станции.
Рассмотрим принцип действия установки.
Вода под давлением в 200 атмосфер подогревается в реакторе до 328 градусов Цельсия и под действием естественной циркуляции попадает в блоки термоэлектрических генераторов (ТЭГ), которые преобразуют часть тепловой энергии воды в электроэнергию, вследствие чего сами ТЭГ нагреваются и подогревают теплоноситель второго контура, в котором циркулирует вода под давление в 3,7 атмосферы, нагретая до температуры в 110 градусов Цельсия.
Тепло воды второго контура передаётся теплоносителю третьего контура, который выходит за пределы реактора к специальным бойлерам, тепло от которых передаётся уже сетевому трубопроводу, идущему напрямую к потребителям. Температура воды достигает 90 градусов Цельсия.
Параметры теплоносителя третьего контура поддерживаются с помощью воздушных градирен, которые способны сбрасывать до 100% тепловой мощности, стабилизируя нагрузку на реактор.
Разрез энергоблока (в собранном виде «Елена» представляет собой цилиндр диаметром 4,5 и высотой 15 метров).
Таким образом, электрическая и тепловая мощность реактора никогда не меняется, даже при полном прекращении потребления посёлком энергии.
Термоэлектрические генераторы, являясь полупроводниковыми генераторами электрического тока, работают от разности температур теплоносителя первого и второго контура, генерируя электроэнергию без движущихся частей.
Ресурс активной зоны реактора составляет 25 лет, перезагрузка топлива в течение всего срока эксплуатации отсутствует. При выводе из эксплуатации предусматривается удаление активной зоны.
На протяжении всего срока эксплуатации реактор работает в полностью автономном режиме, сам себя регулируя при помощи естественной циркуляции теплоносителей.
Макет станции «Елена».
Согласно государственной программе «Развитие техники, технологий и научных исследований в области использования атомной энергии в РФ на период до 2024 года», ядерная термоэлектрическая станция «Елена» включена в перечень серийного строительства инновационных атомных электростанций малой мощности.
Ядерные технологии с 1990 годов шагнули далеко вперёд. Например, появились новые материалы, способные выдержать эксплуатацию в активной зоне подобных АЭС малой мощности на протяжении 40 лет. Поэтому, хоть сам проект "Елена" является хорошо проработанным реактором, который уже планировали к постройке, в современных реалиях он нуждается в доработки, а именно - во внедрении новых технологических решений и материалов, что только улучшит характеристики и увеличит сроки эксплуатации.
Собственно, так и было сделано. В 2020 году был представлен обновленный проект - "Елена-М" ( модернизированная) - энергоустановка электрической мощностью от 100 кВт до 1 МВт и тепловой мощностью от 3 МВт до 10 МВт.
Схема энергоблока с реактором «Елена-М»
Этот проект уже куда более основательный, ведь реактор представляет собой модульную конструкцию, схожую с реактором "РИТМ-200". Срок эксплуатации "Елены-М" продлён на 5 лет относительно предыдущей установки, и составляет 30 лет.
Можно провести экономический анализ интеграции АТЭС «Елена-М» в инфраструктуру в коттеджных посёлках.
Средняя стоимость коттеджа (в пределах 40 км от МКАД) с внутренней отделкой площадью 150 м2 на 6-8 сотках земли в посёлке экономкласса с полностью развитой коммунальной инфраструктурой (вода, канализация, электричество, газовая магистраль) оценивается в 10 миллионов рублей.
Множество подобных коттеджных посёлков в располагаются Московской области.
В расчёт возьмём 100 домовладений.
Но об этом в следующей статье.
Vkontakte
Twitter
Одноклассники
Предыдущий
3 комментария