bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Categories:

За воду для Крыма



Слегка простудился, побегав по делам. По каковой причине ночью спал плохо, пришлось вставать и пить таблетки. И пришло мне в голову за воду для Крыма...

Ребята, а ведь Крым можно поливать морской водой... :)

Да, я знаю. Нет, все вы порядке. Вот смотрите.

Первое, что нам нужно знать. В отличие от промышленных поставок электроэнергии, опреснение воды можно проводить тогда, когда электроэнергии в избытке и она дешевая. Например, ночью, когда у нас спад потребления. А днем, когда пик потребления - пользоваться накопленной водой. Таким образом, система промышленного опреснения может служить не только источником воды, но также и исполнять роль потребителя избыточной мощности в системах с непрерывной генерацией. К примеру, это позволяет строить в Крыму АЭС. Будучи непрерывным (по оптимальному режиму работы) генератором, АЭС требует либо дополнительных маневровых мощностей (ГЭС, ТЭЦ), либо потребителя, поглощающего избыток генерируемой мощности в нужное для АЭС время, в противном случае потребуется маневр тепловой мощностью реактора, причем в течении дня несколько раз, что снижает КПД паротурбинной части АЭС и требует установки избыточных мощностей генерации.

Таким образом, прерывистый потребитель электроэнергии, который может потреблять избыток мощности тогда, когда она есть, попутно осуществляя полезную деятельность - объективно увеличивает интегральную рентабельность энергетической системы. А дешевизна атомной энергии делает такое решение высококонкурентным и безальтернативным.

Способность (пока теоретическая и нами не обоснованная) опреснительных установок, в силу промежуточного накопления продукта их деятельности (пресной воды) в водораспределительной системе работать, когда есть избыток энергии, а не непрерывным циклом, также является показателем для использования альтернативной генерации. Главная проблема альтернативной генерации - нерегулярность источника энергии (ветра, солнечного света и т.д.), в случае работы на опреснитель уже не принципиальна, если процесс опреснения, конечно, позволяет прерывистое электропитание, тем самым решая проблему колебаний генерации в общей электросети.

Таким образом, процесс опреснения, точнее обессаливания, морской воды, может играть положительную роль в энергосистеме полуострова как регулятор, поглощающий избыточную генерацию полезным в хозяйстве способом.

Второе. В общем и целом, опыт промышленного опреснения воды есть уже в наличии. Насколько существующие технологии позволяют прерывистый цикл опреснения - это вопрос, так ка использовавшийся ранее процесс дистилляции испарением (например на Мангышлакском энергозаводе) такого не предполагает. Таким образом, оптимальной для прерывистого опреснения представляется безиспарительная технология. Хотя с другой стороны - возможность "включать-выключать" газ под "чайником", в силу тепловой инерции воды, существует, соответственно, непрерывность и равномерность здесь уже не особенно нужны.

Но мы за другое.

Поскольку речь идет об опреснении в действительно больших масштабах, нас интересует ресурсоемкость технологии. К примеру, опреснение с использованием нагрева требует большого расхода тепла, и это уже не есть хорошо, особенно в летнее время (в Крыму, особенно северном, и так летом жарко). А опреснение мембранными технологиями требует больших объемов фильтрации, также требуется промывка фильтров и очистка мембран, что достаточно дорого. Да и изготовление необходимого количества мембран для обратного осмоса - та еще задача. С точки зрения рентабельности оптимальной была бы технология, включающая низкотехнологические элементы, не требующие очистки либо крайне дешевые и простые в смысле этой самой очистки. При наличии таких элементов в промышленных масштабах задешево стоимость опреснения уже становится ниже.

Поскольку мы говорим за прерывистый характер электроснабжения, было бы весьма желательным, чтобы технология не предусматривала высокоэнергетических градиентных промежуточных состояний, так как естественные внутренние утечки снижают эффективность преобразования излишков энергии в пресную воду при частом прерывании процесса из-за отключения энергии.

Наконец, у нас встает вопрос с накоплением полученной воды. И здесь мы вспоминаем за Северо-Крымский канал, сам по себе представляющий из себя емкость для хранения воды. Правда, естественные утечки воды на испарение в этом канале достаточно велики, что однако, вполне поддается исправлению. Дело в том, что канал в любом случае, если планируется его использовать, требует проведения ремонтных работ. Если канал перекрыть поверху плитами, причем не обязательно на всем протяжении, а участками, например, с 70-% заполнением - это существенно снизит испарение. С учетом объема работ по бетонной облицовке затраты представляются вполне адекватными, и тот факт, что перекрытие имеет пониженные требования по водонепроницаемости и так далее относительно покрытия самого канала - делает его еще дешевле. Опять же, на отдельных участках перекрытие может быть усилено для выполнения роли мостов, у нас получается вполне себе "два в одном".

Учитывая скорость движения воды на входе в канал в лучшие его времена, можно без преувеличения считать, что емкость канала как накопителя играла существенную роль в водоснабжении полуострова, и вполне достаточна для исполнения функций водохранилища.

Иными словами, у нас уже есть (точнее, если слегка доделать, будет) пруд-накопитель, к тому же уже покрывающий интересующие территории. Осталось решить вопрос с фильтрацией и технологией.

Поскольку мы берем морскую воду, в которой много всяких медуз и гребневиков каждое лето плавает, вопрос фильтрации у нас животрепещет. И здесь у нас есть очень хороший вариант. В качестве первичного фильтра мы можем использовать само море. Дело в том, что на значительном протяжении береговой линии дно моря - это осадочные породы, в основном рассыпчатого типа. Песочек. Естественный фильтр, причем вполне себе большой толщины. Если забурить скважину под дно морское, и брать воду из такой скважины - она пройдет первичную очистку песчаным массивом. Причем поскольку объемы массива большие, и ток воды слабый - эффективность фильтрации будет достаточно высокая в течении длительного времени. При использовании под забор из скважины тубы с пористыми стенками (чтобы песок не забивался) большой протяженности мы почти не будем получать взвеси, так как она будет накапливаться в массиве пород дна. То есть первичный фильтр у нас уже неплохой.

Теперь за технологию. Очевидно, нам требуется технология многоступенчатого обессаливания с накоплением промежуточных результатов. И в данном случае наиболее любопытен способ обессаливания грунтов методами электромелиорации.

Представим себе следующую схему:



Коричневое - это материал-замедлитель. Просто грунт. Его задача - обеспечить капиллярную среду. Зеленое - поступление морской воды. Синее - поток обессоленной воды. Красное - течение солевого раствора. Голубенькое - места разрывов для промежуточных накопителей. Как это работает?

В больших установках нам требуется энергетически обеспечивать весь процесс. Сразу. Потому мы не можем работать на один процент мощности. Нам надо работать сразу на 100% мощности. Соответственно, большая установка является нерегулируемым потребителем энергии, и потому ее роль в качестве потребителя излишков генерации нулевая. Потому что излишки у нас непредсказуемые. Особенно - если в сети есть альтернативные источники энергии. Мы же используем много маленьких технологических элементов, каждый из которых (за счет промежуточных накопителей может работать отдельно от других.

Дали нам один процент энергии, мы включили первую ступень, немного обессолили, накопили. Затем мы переключаемся на вторую ступень. Обессолили накопленное - накопили. Затем третья ступень. Мы потребляем только то количество энергии, которое нам дают. Дали нам больше энергии - мы сразу на нескольких участках работаем. Дали всю энергию - работаем сразу по полному циклу. За счет постепенности и этапности переработки мы получаем возможность работать на той энергии, которая у нас есть.

Следующий момент. Эффективность обессаливания определяется процентным содержанием солей в исходном и результирующих растворах. Благодаря тому, что мы работаем по чуть-чуть, мы можем работать на наиболее эффективных участках графиков, то есть - получать наивысший КПД. Кроме того, поскольку мы работаем поэтапно, разница потенциалов на одной установке у нас может быть уменьшена относительно полного цикла одним куском. Что дает нам безопасность, и снижает требования к электрооборудованию.

Следующий момент. Мы идем тем же путем, какой используется в урановых центрифугах. Поскольку каждый реактор у нас маленький, он дешев в производстве и прост в обслуживании. К примеру, пятиметровую колонну еще поди разгрузи от заполнителя, когда пришло время его менять, а метровую - уже просто. Уменьшая компоненты, мы упрощаем технологию обслуживания, и делаем оборудование дешевым.

Следующий момент. Промышленная база. Сделать пятиметровый реактор может только крупное предприятие, а двухметровый - уже любое. Метровые же колонны мы можем клепать в любой мастерской. Вопрос оптимальности размеров, напряжений и режимов работы - это уже вопрос технической проработки проекта, но в целом разумный размер, который осуществим промышленностью в текущем состоянии, гораздо лучше размера, который неосуществим и требует вложений в инфраструктуру производства. А поскольку у нас таких реакторов много - у нас возникает серийность и падает себестоимость в производстве.

Наконец - самое любопытное. Известно, что высокотехнологическое производство как бы считается, что лучше технологического. Так вот, современные компьютерные технологии позволяют управлять большими массивами элементов в автоматическом режиме. Если мы собираем установку большой суммарной мощности - мы будем использовать (что сейчас все так любят) эти самые компьютеры и автоматическую систему управления и контроля.

Оптимизация по энергопотреблению и эффективности отдельного реактора с целью повышения КПД, низкая себестоимость при высокой серийности и простоте производства, отсутствие дорогих компонент (осмотические фильтры высокого давления), возможность эффективного компьютеризированного управления, простота в обслуживании установки и отдельных ее частей, а также возможность использовать такие установки для регуляции потребления в энергосети, в частности включающей альтернативные источники энергии, делают такой подход многофакторным и комплексным. Наличие исторически сложившегося накопителя конечного продукта (обессоленной воды) в лице Северо-Крымского канала снимает проблемы недопроизводства либо перепроизводства в отдельные периоды. И наконец - мы не делаем особо чистой воды для питья, так как нам эта вода нужна в основном для полива, то есть - у нас нет перерасхода ресурсов. Наконец, в силу минимальных вложений опытные мощности стоят недорого, и в принципе, могут быть разработаны и введены в опытную эксплуатацию даже силами местного бюджета.

В силу специфики процессов корпуса реакторов можно изготавливать из полимеров, что делает их практически вечными.

И да. Про проблему электрической изоляции каскадов друг от друга я в курсе. Так вот в емкостях-накопителях это может быть решено капельными методами. Проще говоря, в каждом баке-накопителе делается душ, и электризованная вода изолируется от основной массы (и следующего каскада) естественным образом. Разрушители мифов писали на рельсы. Даже в таком экстремальном варианте - током не бьет. Текущая заполненность баков определяется датчиками давления, насосы малой производительности и электроклапаны не проблема.

Вполне возможно, что можно применять и другие методы обессаливания. Однако мне кажется, что просто опреснительная установка - это не то, что нужно Крыму. Решение должно иметь комплексный характер, сочетающий простоту и дешевизну, масштабируемость, возможность дополнительных функций (роль регулятора потребления в энергосети) и повторного использования уже имеющихся ресурсов (емкость Северо-Крымского канала).
Tags: Мысли дилетанта, Неоднозначное
Subscribe

  • Синемафилическое

    Собственно говоря, это трейлер. Того, что я только что посмотрел. Что могу сказать по поводу того, что я только что посмотрел? В трейлер вошли…

  • Дизайнеры "будущего" против здравого смысла

    Встретил вот такое. Возрыдал, аки тать. Думал начать биться головой о батарею, но пожалел соседей. Выглядит конечно - отвал. Электросамолет,…

  • ...а водителем у него - Путин...

    Мдям. Это я к чему... Хорошее видео, я сильно смеялся. Ребята, вторжение посторонних лиц на сессию горсовета, в смысле - вторжение…

promo bigdrum february 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 32 comments

  • Синемафилическое

    Собственно говоря, это трейлер. Того, что я только что посмотрел. Что могу сказать по поводу того, что я только что посмотрел? В трейлер вошли…

  • Дизайнеры "будущего" против здравого смысла

    Встретил вот такое. Возрыдал, аки тать. Думал начать биться головой о батарею, но пожалел соседей. Выглядит конечно - отвал. Электросамолет,…

  • ...а водителем у него - Путин...

    Мдям. Это я к чему... Хорошее видео, я сильно смеялся. Ребята, вторжение посторонних лиц на сессию горсовета, в смысле - вторжение…