Виталий БОЛДЫРЕВ. Альтернативы для «сухих» градирен нет!

ПЕРСОНЫ.БОЛДЫРЕВ

Виталий Михайлович Болдырев,
заслуженный энергетик Российской Федерации,
эксперт научно-технической сферы Минатома России,
член Международной энергетической академии,
кандидат технических наук.

26 января 2017 года

Игнорирование антропогенных выбросов водяного пара — мошенничество внутри аферы «Глобальное потепление»

По общепринятым научным данным:

«Парниковый эффект обусловлен наличием в приземном слое атмосферы (части пограничного слоя атмосферы от земной поверхности до высоты в несколько десятков метров) многоатомных газов (паров H2O, CO2, CH4), непрозрачных для теплового излучения. Парниковый эффект — это повышение температуры нижних слоёв атмосферы планеты по сравнению с эффективной температурой, то есть температурой теплового излучения планеты, наблюдаемого из космоса».
«Главным парниковым газом является водяной пар, относительное содержание которого в атмосфере составляет около 0,3%. Следующий по значению парниковый газ — диоксид углерода (CO2) с относительным содержанием порядка 0,03%. Относительное содержание остальных парниковых газов не превосходит 3*10-4%».
(Данилов-Данилян В. И., Лосев К. С. Экологический вызов и устойчивое развитие. М.: «Прогресс-Традиция», 2000)

«В наше время парниковый эффект в среднем до 78% обусловлен парами воды и только на 22% углекислым газом. Вкладом других газов вполне можно пренебречь …»
(Флинт Р. Ф. История Земли. М.: Прогресс, 1978)

«Антропогенная деятельность оказывает существенное влияние и на цикл водяного пара. Имеющиеся оценки показывают, что: к концу 2015 года только на бытовые нужды человечеством было потреблено около 900 км3 воды в год, из которых:
- около 20% (180 км3) или 0,18 Гт/год попало в атмосферу в виде водяного пара; около 815 км3 в год или 0,81 Гт/год попало в атмосферу из 4100 кмводы, расходуемой на промышленные цели;
- предполагается, что для ирригации потребовалось изъять из стока около 6000 км3 воды. Около 90% этой воды или 5,4 Гт/год поступило в атмосферу в виде водяного пара.
Другими словами, учитывая, что парниковый эффект от водяного пара в три с лишним раза больше, чем парниковый эффект от СО2, воздействие антропогенной деятельности на круговорот водяного пара и его вклад в парниковый эффект вполне сопоставимым с антропогенным вкладом СО2.  Пока эта роль водяного пара в указанном выше смысле явно недооценивается».
(Борисенков Е. П. Геофизичесая обсерватории РАН им. Воейкова. Идеи Вернадского В. И. о ноосфере и биогеохимических циклах и их современное звучание при изучении процессов, происходящих в климатической системе и в обществе)

«Водяной пар (Vapour) - главный парниковый газ Земли, дающий наибольший вклад (по разным методам оценки, от 60 до 90%) в парниковый эффект. Вторым по значимости парниковым газом является СО2 — углекислый газ, затем идут метан и озон.
ВОДЯНОЙ ПАР НЕ УЧИТЫВАЕТСЯ В РКИК ООН, ТАК КАК СИГНАЛОВ О ЕГО АНТРОПОГЕННОМ ИЗМЕНЕНИИ ГЛОБАЛЬНОЙ ЗНАЧИМОСТИ ПОКА НЕТ».
(Кокорин А. О., Липка О. Н., Суляндзига Р. В. Изменение климата. Глоссарий терминов, используемых в работе РКИК ООН (Рамочной конвенции по изменению климата Организации Объединенных Наций, 1992). М. WWF России, 2015)

Это позиция ООН и в так называемой «методологии МГЭИК» (Межправительственной группе экспертов по исследованию климата – международном органе по оценке изменения климата, учрежденном Программой ООН по окружающей среде (ЮНЕП) и Всемирной Метеорологической Организацией (ВМО) в 1988 году) полностью игнорируется «парниковая» роль антропогенного водяного пара.

Тем самым по «парниковому эффекту» 1 тонна СО2 -эквивалентна 2,82 т водяного пара.

Исходя из сказанного выше, мы решили обсчитать удельную плату за «парниковые выбросы» при производстве 1 мВт*час (эл.) для ТЭС на угле, для ТЭС на газе и для АЭС с учётом доли в этой плате «парникового» водяного пара (при сегодняшней стоимости выбросов 1 тонны CO-эквивалента €30 на европейском рынке квот на выбросы парниковых газов). Путем несложных расчетов получилось, что игнорирование «парниковой» роли антропогенного водяного пара занижает оценку климатического воздействия ТЭС на угле и на газе до 2-х раз и совершенно не учитывает антропогенное климатическое воздействия АЭС! Хотя и в «светлом будущем человечества – водородной энергетике», основанной на пиролизе, электролизе или фотолизе воды, водяной пар будет играть определяющую роль в антропогенном парниковом воздействии на климат!

Поэтому можно утверждать, что методика МГЭИК проведения мониторинга антропогенных выбросов в атмосферу газов, оказывающих непосредственное парниковое воздействие на атмосферу Земли, основанная на учёте потребления топливно-энергетических ресурсов на предприятиях и транспорте, но не учитывающая антропогенные выбросы водяного пара, не представляется достаточно эффективной с позиций оценки регионального и глобального изменения климата. Однако, наднациональная мафия (Альберт Арнольд Эл. Гор-младший, Израэль Ю.А. и др.), оседлав ООН и прикрывшись Нобелевскими премиями, постановили: «Изменение климата – это «глобальное потепление».  А «глобальное потепление» - это результат выбросов антропогенного CO2 и ПГ». Что такое «ПГ» - одному Богу известно, т.к. из парниковых газов ими исключён атмосферный водяной пар, который, как уже говорилось выше, даёт 78% «парникового эффекта» в приземном слое атмосферы Земли.

ПАРИЖСКОЕ СОГЛАШЕНИЕ без внесения дополнения об учете водяного пара как главного парникового газа атмосферы Земли в Статью 1 «Определения» Рамочной конвенция по изменению климата Организации Объединенных Наций (РКИК ООН, 1992 г.), на которой базируется Статья 1 Парижского соглашения, НЕ МОЖЕТ БЫТЬ РАТИФИЦИРОВАНО!

Итак, как уже ранее говорилось и на PRoAtome, выбросы водяного пара из градирен не так уж безобидны: каждая тонна пара, выброшенная из градирни в приземный слой атмосферы, где собственно и образуется «парниковый эффект», эквивалентна по «парниковому эффекту» 360 кг углекислого газа! Разговоры об экологичности АЭС – это, мягко говоря, заблуждение, которое на поверку выходит за рамки приемлемого – ведь на каждый выработанный на АЭС кВт-час электроэнергии в приземный слой атмосферы выбрасывается 3,6 кг водяного пара. В  2015 году все АЭС  Р.Ф. выработали 190 млрд. кВт-час и выбросили в атмосферу 730 млн. т водяного пара, что в СО2 -эквиваленте составляет около 260 млн. т углекислого газа. Эта цифра вполне сопоставима с величиной выбросов в СО2 -эквиваленте при потреблении природного газа в РФ для выработки аналогичного количества электроэнергии.

В настоящее время реализуются следующие типы градирен:

ИСПАРИТЕЛЬНЫЕ ГРАДИРНИ. По способу перемещения воздуха они разделяются на башенные, вентиляторные и открытые, а по способу образования поверхности охлаждения технической воды – на плёночные, капельные и брызгальные. В зависимости от направления движения воды и воздуха градирни могут быть противоточные, поперечноточные и смешанного типа. В башенных градирнях движение воздуха создаётся вытяжной башней, в вентиляторных – вентилятором, а в открытых – естественным движением воздуха. Так, например, техническое водоснабжение третьего и четвертого энергоблоков Нововоронежской АЭС осуществляется по оборотной схеме с использованием для охлаждения воды семи башенных градирен.

 Для энергетики России сейчас характерно применение плёночных башенных градирен с естественной тягой. Вода циркуляционными насосами прокачивается через конденсатор турбин и подаётся к распределительным трубам, расположенным над оросительным устройством. Интенсивность охлаждения плёночной градирни по сравнению с капельной в 1,5–2 paза выше. Вытяжные башни современных градирен выполнены из монолитного железобетона гиперболической формы. Однако есть одно обстоятельство: поверхностная природная вода прокладывает свой путь, как правило, по ослабленным швам земной коры – разломам. Размещение рядом АЭС дополнительно увеличивает сейсмоопасность такой АЭС.

01_30.jpg
Анторопогенное воздействие АЭС с испарительными градирнями на региональный климат

 08_2.jpg
АЭС с испарительной градирней на морской воде

«СУХИЕ» ГРАДИРНИ. В российской атомной энергетике реализована оборотная система технического водоснабжения с использованием вентиляторных «сухих» градирен на заполярной Билибинской АТЭЦ. В этих системах очищенная технологическая вода проходит и охлаждается внутри поверхностных алюминиевых охладителей, снаружи охлаждаемых воздушным потоком от вентиляторов с электроприводами. Подпитка системы технологического водоснабжения осуществляется из специально созданного водохранилища на ручье Б. Поннеурген.

«Сухие» градирни системы Геллера с поверхностным воздушным охлаждением очищенной воды в сочетании со смешивающим струйным конденсатором сводят к минимуму неблагоприятное воздействие на окружающую среду технических систем отвода сбросного тепла от АЭС. В этих системах очищенная вода проходит и охлаждается в градирне внутри поверхностных алюминиевых охладителей, которые снаружи омываются воздухом. Охлаждающие колонки располагаются по периметру в нижней части башни в окнах для входа охлаждающего воздуха. Если движение воздуха в градирне должно происходить за счёт естественной тяги, то для этого градирня создаётся в виде башни гиперболической формы высотой 100 м и более, выполненной из монолитного железобетона:

 04_9.jpg
 Гиперболические «сухие» градирни из армированного бетона. Турция

Или изготовленной на основе обшитого алюминием каркаса из конструкционной стали:

  05_7.jpg
«Сухие» градирни из конструкционной стали и алюминия. Иран

Охлаждённая вода подаётся в смешивающий струйный конденсатор, в котором конденсируется отработавший в турбине пар, а затем часть общего потока на выходе из конденсатора подаётся в контур питательной воды парогенератора, а другая часть возвращается на охлаждение в градирню.

Система комбинирования сухого и орошаемого охлаждения типа HEAD (Heller-EGI Advanced Dry/Deluged – усовершенствованная система сухого/орошаемого охлаждения ГЕЛЛЕР – ЭГИ) работает с сухим охлаждением весь год, за исключением наиболее жарких летних часов, когда вода подаётся и на специально перфорированные плоские пластины трубчато-пластинчатых теплообменников:

 03_11.jpg
  «Сухие» градирни с алюминиевыми «дельтами», орошаемыми при пиковых нагрузках. Армения

В ГИБРИДНЫХ ГРАДИРНЯХ выходной воздух влажной секции смешивается с нагретым воздухом оребрённых трубных пучков сухой секции, установленных в стенках выше влажной секции общего башенного вытяжного корпуса. Гибридная градирня, не образующая парового шлейфа – наилучший вариант в том случае, когда действуют ограничения местных норм и правил, при которых присутствие парового шлейфа не допускается в нормальных условиях, в частности, вдоль автомагистралей, вблизи аэропортов, жилых районов:

02_12.jpg
Градирни на блоке АЭС Неккарвестхайм. Германия

Кроме того, вследствие роста температуры паровоздушного факела на выходе из градирни увеличивается площадь осаждения влаги вокруг градирни, так как конденсация пара происходит не прямо над башней, а на высоте 200–300 м над ней.

Сегодня французская группа AREYA реализует проект строительства на берегу Чесапикского залива в южном штате Мериленд двух реакторов на АЭС «Калверт Клиффс» со стоимостью энергоблока 4 млрд. долларов. По французскому проекту в системе водоснабжения планируется применить гибридную градирню. Стоимостью гибридной градирни - 125млн. долларов на каждый блок, что составит примерно 3,2% его стоимости. При применении традиционных башенных испарительных градирен их стоимость составит около 1,2% от стоимости энергоблока.

Два действующих сейчас блока PWR прокачивают каждый по 273600 м3/час воды из залива. Воду возвращают в залив нагретую примерно на 10 градусов. При этом ежегодно гибнут 69000 рыб. По правилам, принятым американским агентством защиты окружающей среды в 2001году, на новых АЭС требуется использовать передовые технологии, не допускающие, в частности, гибели водной фауны.

Новый энергоблок будет забирать из залива на 98% воды меньше, чем два действующих, построенные в 1970-е годы. Относительно малая высота градирни (50,3 м) соответствует новым современным требованиям: градирню можно будет видеть только с моря, но не из ближайших населённых пунктов.

В настоящее время плата за потребление природной воды составляет незначительную часть в себестоимости электроэнергии, так как не учитывается, в том числе, влияние испарений охлаждаемой воды в «мокрых» градирнях на климат региона. Уже ни одно лето из-за жары Европа из самого благополучного континента превращалась в регион, страдающий от дефицита воды. Беспрецедентное обмеление многочисленных рек приводило к многократному росту цен на электроэнергию на энергетических биржах стран Евросоюза. Однако вода рек и озёр по-прежнему используется в энергетике как расходный материал для сброса тепла в окружающую среду. Например, на реке Луаре, на которой расположены 12 атомных станций, расход воды в 9000 куб. м. в секунду по национальным нормативам может снижаться до минимально допустимого значения – 48 куб. метров в секунду (реально он снижался летом до 60 куб. метров в секунду).

Согласно прогнозам, к 2020 году дефицит питьевой воды будет наблюдаться примерно в 30-40% стран мира. Последующие исследования показали, что к 2040 году ситуация ухудшится еще больше.  Исследования проводила группа ученых из Университета Орхус в Дании, Вермонтского юридического факультета и Центра военно-морских исследований в США. Ими были опубликованы два отчета, сфокусированные на связи мирового производства электроэнергии и потребления воды. Три года исследований показали, что к 2040 году в мире уже не будет достаточно воды, чтобы утолить жажду населения Земли и сохранить текущие энергетические решения, если мы продолжим делать то же, что и сейчас. Это столкновение конкурирующих потребностей между нуждой в питьевой воде и спросом на энергоносители.

Ученые сформулировали общие рекомендации для принимающих решения лиц, которым нужно следовать, чтобы остановить такое развитие событий и справиться с кризисом во всем мире:

- повышать энергоэффективность;

- повсеместно подсчитывать количество воды, используемой электростанциями;

- стимулировать исследования, посвященные альтернативным вариантам систем охлаждения.  

Международная команда исследователей проводила свою работу, сосредоточившись на конкретных поставщиках коммунальных услуг и энергии во Франции, США, Китае и Индии. Первым шагом было выявление текущих потребностей в энергии, а затем исследователи экстраполировали полученные результаты до 2040 года. Они оказались неожиданными: «невозможно продолжать производить электричество таким же, как сейчас образом и удовлетворить спрос на воду к 2040 году. Если мы будем продолжать вести дела, как обычно, то столкнемся с непреодолимой нехваткой воды, даже если бы вода была бесплатной, потому что это не вопрос цены. Воды к 2040 году не будет, если мы будем продолжать делать то, что делаем сегодня…Тратить время больше нельзя. Мы должны действовать сейчас!»

В РОССИИ для перевода АЭС на «сухое» охлаждение отработавшего пара должна была быть разработана отраслевая программа, включающая, в том числе, сооружение опытно-демонстрационной сухой градирни, например, на действующем энергоблоке НВАЭС с ВВЭР, сегодня работающем с испарительными градирнями. Выполнение такой отраслевой программы должно было обеспечить к 2020 г. переход на воздушное охлаждение на всех строящихся АЭС. Об этом было сказано еще в 2008 году, но ничего с тех пор не сделано (см. «Сухие градирни на тепловых и атомных электростанциях как средство снижения антропогенных выбросов» - «Промышленные ведомости» № 3-4, апрель 2008 г.).

Длительный срок службы АЭС и усугубление экологических проблем уже в ближайшей перспективе обусловливают необходимость отказа от применения испарительного охлаждения технической воды, как отказались от прямоточного охлаждения конденсаторов водой из рек, озер и морей.

С учётом всего вышесказанного можно утверждать, что 

АЛЬТЕРНАТИВЫ ДЛЯ "СУХИХ" ГРАДИРЕН НЕТ!

09_2.jpg

-
(Иллюстрации предоставлены автором публикации)

В КАЧЕСТВЕ ПРИЛОЖЕНИЯ -

Золотая капля
ООН: в 2050 году для половины землян вода будет дефицитом

Более двух миллиардов человек из 7,6-миллиардного населения Земли уже сегодня ощущают нехватку или совсем не имеют доступа к запасам безопасной по санитарным нормам чистой воды. А к 2050 году таких будет почти половина населения планеты. Об этом говорится в последнем отчете ООН по проблеме воды. Особо подчеркивается, что мир уже не сможет достичь ранее поставленной цели - обеспечить все население планеты чистой водой и приемлемым уровнем санитарии к 2030 году.

О том, что пресная вода будет не менее дефицитным ресурсом, чем нефть, и может стать причиной войн, специалисты предупреждают давно. Теперь эксперты ООН эти общие соображения облекают в конкретные картины и цифры. Названы две ключевые причины, которые приближают общемировую жажду: рост населения планеты и глобальное потепление. Львиная доля воды используется в сельском хозяйстве - около 70 процентов, 20 процентов - в промышленности, 10 - в бытовой сфере. И везде мало надежд на сокращение общего потребления. Хотя в последние годы темпы забора воды замедляются, но по-прежнему они выше, чем прирост населения планеты. А значит, капля воды будет становиться все дороже.

Около 60 процентов стока рек во Франции используется для охлаждения электростанций

Уровень жизни напрямую связан с ростом потребления энергии. По прогнозам, к 2050 году спрос на нее вырастет на 70 процентов. Что и понятно: землян становится все больше, все хотят жить комфортно, а за это приходиться платить, в том числе и водой. Выработка электроэнергии и добыча ископаемого топлива требует ее все в большем количестве. В частности, по данным экспертов, 60 процентов стока рек во Франции используется для охлаждения электростанций. И хотя энергетики говорят о масштабном переходе на альтернативные источники энергии, но опыт и анализ ситуации показывают, что они не смогут сколь либо серьезно сократить и даже приостановить расход воды. Также эксперты отмечают, что особо трудно будет жителям крупных городов. Причина очевидна: рост как самих городов, так и их населения.

Что же делать? Один вариант, казалось бы, очевиден - опреснение морской воды. Метод преподносится чуть ли не как универсальный, однако именно он потребляет наибольшее количество энергии. К примеру, Саудовская Аравия, обладающая наибольшими мощностями в мире для опреснения, вырабатывает ежедневно 5,5 миллиона кубометров воды. Но чтобы их получить, необходимо затратить энергию, эквивалентную 350 тысячам баррелей нефти в день. Такой вариант далеко не все страны могут себе позволить. По мнению ученых, главный акцент надо делать на применении современных систем полива и выращивания растений. Также необходимо разрабатывать технологии получения воды из воздуха, выведение растений, которым почти не нужен полив, делать упор на повторное использование сточных вод.

Однако и этих мер, по мнению экспертов, будет явно недостаточною. "Люди считают, что победить дефицит воды можно одними лишь технологиями, но не менее важно изменить наше собственное поведение и отношение к воде", - говорит немецкий эколог Мартина Флёрке. Более того, эксперты считают, что запасов воды на планете достаточно, чтобы удовлетворить потребности землян, но нужно кардинально изменить управление водными ресурсами, разработать для этого всеобъемлющую правовую основу. И конечено, вода требует серьезных политических решений, аналогичных тем, которые приняты по климату на Парижской конференции в 2015 году. Тогда 195 стран мира обязались сократить выбросы углекислого газа, чтобы остановить глобальное потепление. Только объединив усилия, осознав важность проблемы, человечество сможет избежать катастрофического дефицита воды, прогнозируемого во многих странах к 2050 году.

 

ПЕРСОНЫ.БОЛДЫРЕВ