veda_cong | Про экологию, энергетику и транспорт)

...и новый век дирижаблей как воздушных грузовиков:) Тут очень милый ролик есть, я им, пожалуй, поделюсь для начала, ниже будет вольный пересказ. Там на английском, но субтитры в принципе можно включить и они понятные, перепроверяла буквально в паре мест https://www.youtube.com/watch?v=ZjBgEkbnX2I

Знаете, тут была дискуссия, там много всего было, но одна тема насчет «нам придется ли переходить на веганство и придется ли вообще принуждать людей к всяким довольно тоталитарным штукам, которые они не хотят, ради сохранения экологии?»

Я не вполне уверена, откуда эта тема точно вышла, но мы глядели статью вики про выбросы CO2. Речь шла про то, что их увеличивает потребление, кажется, красного мяса, и вообще чем больше людей тем... И я тогда сказала вещь, которая мне очевидна, если вчитаться. Упирается-то все в транспорт, на самом деле, то есть все в то же пережигание углеводородов. Куча племен в истории питалась только мясом или только рыбой. Ну, есть фактор просто перенаселения. Но все-таки мое предположение — все это, ну в зависимости от степени морожености, но приходится перевозить быстро. Самолетом, дорого (см. сравнение в ролике разных видов транспорта: самолетом до сих пор самое дорогое, но и самое быстрое, поэтому перевозится ничтожная доля товаров, там на порядки разница стоимости. Потому и дорогое такое все). И при этом все еще на нефтепродуктах, ничего не попашешь. Да и вообще транспорт в основном все равно не весь атомный и точно не электро) Так что основной вклад в загрязнение — это все-таки топливо. Просто к тем выбросам, что вызваны развитием автопрома и личными авто, добавляются собственно перевозочные.

Более того, извините, но бананы из тропиков вам тоже придется доставлять транспортом и относительно быстро. Веганская диета вам не поможет, потому что в северных широтах вам просто придется кушать один салат. И яблоки может. А где-то и без этого. Хотя в принципе можно... есть сырую рыбу. Подходит? Присоединяйтесь к эскимосам с инуитами, у них проблем авитаминоза нет, а рыбы в северных широтах как раз завались, вот только я не уверена, что для этого не надо веками желудок перестраивать:)

С другой стороны, если б решена была проблема энергетики, а заодно и транспорта, то можно устроить и теплицы с гидропоникой и подсветкой, и корм для скота, и, простите, даже цифра населения, которую может Земля прокормить, перестала бы быть актуальной для перенаселения. На Солнце было бы плевать. А создать среду можно было бы хоть на холодном астероиде, кстати, хотя на нормальной планете комфортнее. Тем паче в Сибири. И, кстати, их больше не пришлось бы так далеко перевозить вообще.

Я буквально с попкорном готовлюсь наблюдать, что получится раньше: нормальный термоядерный синтез или лазерный ТС. Второе ко всему прочему еще и миниатюрнее и проще строить. Проблемы есть там и там, но ясно было, что все это задача на десятилетия. При этом ЛТС догоняет. Недавно вышли на уровень еще не совсем превышения выхода энергии над тратой, но уже порядка того. Нам рассказывали, показывали карты установок: единичные, но по всем более-менее крупным странам, включая Японию, Китай, Индию, нас... ну и кучку европейских. Тут можно смотреть с оптимизмом. Про термоядерный синтез есть неплохой ролик у Якутенко в научпопе, тоже советую. Лазерный — см. проект NIF, но он там, кажется, упоминался.

Но проблема транспорта в энергетике не менее важна. Потому что электростанцию с собой не утянешь. Фактически — это проблема либо аккумуляторов, либо водородной энергетики. (О последней я знаю маловато, учтите)

Вот прогресс аккумуляторов частично прекрасно любому виден и по линейке мобильников, и по линейке ноутов. Они все емче при тех же или меньших габаритах, я не уверена, виден ли там предел. Но у меня как наглядное доказательство на даче у стеночки стоит еще линейка косилок:) Двадцать лет назад это была штука с разматываемой бухтой провода. Потом — «возилка», тяжелая, но хорошо по площадям относительно ровным — и уже с килограммовыми аккумуляторами. Зато на каждом из них часок точно косить можно. А потом буквально год за годом пошли ручные триммеры, и каждый следующий — со все более мелкими и емкими аккумуляторами, хоть засекай.

Двадцать лет назад, когда нам читали экологию, в перспективах электромобилей сомневались и считали, что аккумуляторы так просто такие мощные не сделаешь. Но сейчас это хоть и дорого, но в принципе уже почти на уровне, хотя бы гибридно. Пришлось экологам надавить на автопром, потому что те ни в какую не хотели переходить. Не слишком рентабельно. Впрочем, как рентабельно внедрить новую технологию, хорошо показано в видео. Заполнять ей те рынки, где ничем другим не получится. Космическая отрасль тоже резко рванула за счет космического туризма.

Но факт, что экология в общем-то упирается в замену транспортных движков на электрические. Конечно, это совсем не скоро, но мы видим, что прогресс очень даже обнадеживает.

Вообще, есть еще вопрос пластика. Он тут оффтопом, но спешу обрадовать. Хотя пластик зарыт в наши земли и обнаруживается в рыбах и в нашей крови, но я еще пару лет назад видела, что найдены бактерии, которые его жрут. И нефть тоже. Вопрос, как сделать так, чтоб они не сожрали ничего полезного, но даже экосистема ухитряется сама приспосабливаться, так что тут надежда есть, что обратно можно почистить. Но мы не про сортировку отходов и их культуру и это все, а про транспорт.

___

Проблема транспорта, ребята, конкретно для одной Очень Большой Страны стоит просто ребром. Мы возвращаемся вот к ролику, которым я поделилась, и к дирижаблям. Мы имеем транспортную проблему афигенных масштабов, которую ничем, кроме этих самых дирижаблей, не закроешь. Мы имеем бОльшую часть территории, состоящую из жестких по климату нежилых неудобий, в которую еще и дороги и города фиг впихнешь: плывет все ежегодно. Или надо глубоко забуриться. Т.е. проблема самой дороги, по которой чо-та там можно доставить. Разве что к побережью и по морю, побережье можно было бы развивать, а вот в глубине всё плохо. Я читала немножко ситуацию с развитием Камчатки где-то с нулевых. Рыбный центр страны, кажется, вообще. Была впечатлена. И тем, что хоть что-то с этим пытаются делать, и глубиной проблемы. Почитайте, это по-моему чуть не на официальных сайтах есть, местные политики когда-то пытались отчитаться о достижениях.

Недавно было еще сообщение о том, что в одном из северных городов (Мурманске? Потеряла ссыль) храм на сваях удачно поставили: это преподносится как достижение, на минуточку. А представляете себе, что такое тянуть железную или автомобильную дорогу и ЛЭП? При этом там, на этих территориях, дикое количество ресурсов тех самых (и дары тайги и моря, и ископаемые, и вообще). Добывать еще немножко получается, но развивать вокруг серьезные производства прям возле добычи — нереально просто потому, что не доставишь ни кучу нужного, ни производимое так, чтоб окупилось. Несколько десятилетий — едва достаточно, чтоб мы рывком из аграрности вынырнули и в нормальные дома переселились, да с плановой экономикой, освоить вот это все — точно перспектива только.

Водная доставка. О, моря. Схема использования транспорта, рассказанная в ролике, для грузовых перевозок, такова: самолеты — страшно дорого, зато быстро, поэтому самые такие товары, которым надо. Грузовики — медленно, но надежно и дешево. И вода — тоже дешево, но побыстрее. Ж/д наша фишка, там в расчетах не указано, но точно хуже воды у нас же. Т.о. перевозки по воде, если она доступна — это очень важно и эффективно.

У нас длиннющее северо-восточное побережье. И дело совсем не в климате самого моря. Дело в том, что зерно из центральных земель туда фиг доставишь, да еще и быстро! По отсутствующим или слабопропускным дорогам. Как минимум нерентабельно. А в итоге имеем конфликтные Черное, немножк Каспийское (там вокруг дороги тоже только щас строят) и Балтийское моря, за которые у всех жесткая конкуренция. То есть если бы снять эту проблему, существенно уменьшилась бы напряженность. (И да, за ресурсы, за те же углеводороды весь мир конфликтует. Я не могу на это смотреть спокойно, поэтому я говорю, что оно все тем быстрее полегчает, если не закончится, чем больше вкладываться в энергетику. Причем не тормозя ее самими конфликтами, массаракш вас всех за ногу). Кстати, у Таджикистана при хуже всех бывших республик развитой экономике нет выхода к морю, что сильно доставляет, соответственно.

____

Так вот, о дирижаблях. Основные моменты, но и с моей рефлексией. Да, я фактически говорю «надо было вчера, и нам это выгоднее всех», если чо. Это ИМХО. Другие еще тоже только начинают и не решили технические проблемы.

Это реально воздушный грузовик. Он, конечно, медленнее самолета, но зато грузоподъемность может быть сильно больше, а расход топлива — меньше. Потому что подъемная сила. Развиваемая скорость под сто км/ч, на уровне и лучше грузовика. Причем: сопротивление растет как площадь, а грузоподъемность как объем, т.е. быстрее. То есть чем он больше, тем меньше расход топлива и загрязнение среды, а не только тем быстрее перевозки:) Предел, конечно, есть. Какой точно — никто не знает (все-таки он не должен стать тяжеловат и у материалов прочность к давлению конечная), но озвученные в ролике проектные цифры, скорей всего, достижимы, а это очень неплохо, реально небесные киты:). Там нужно нечто с жесткой оболочкой, а не воздушный шарик, тогда масштабируется хорошо. Масштабирование идет добавлением внутрь секций с газом, т.е. давление не увеличивается, при этом оно может быть длинной каракатицей.

Существенно то, что это огромный вертолет по свойствам. Ему пофиг, суша, горы, море или болота внизу, мы опять отрываемся от дорог. Он может зависать. Он может садиться, кажется, куда проще самолета. Он может разгружаться на весу, впрочем, там есть некоторые технические проблемы, но они решаемы (думаю, способов ориентации относительно земли с точностью до миллиметра сейчас хватает, лазеры и прочие радары, в этом я немножко шарю. На интерференции, на высоте в несколько метров? Полагаю, запросто). И он может тащить нечто громадное. В ролике — лопасти ветряков, которые по дорогам фиг вообще развернешь. Но это гигантские возможности.

Там были какие-то моменты про климат. Я не уверена, где использование легче. Но у нас климат там, где надо, сильно континентальный ваще.

Но про рентабельность начальных огромных расходов: вот как раз у нас, по описанному, дирижабли просто естественным образом ложатся в незаполненную никем нишу освоения недоступных земель и транспорта к удаленным деревням, которую там озвучили! Ничем больше туда эффективно не достать, а выход сразу огромен.

Изначально самолеты просто оказались быстрее, и тогда, на заре, дирижабли, как и прочее воздушное, легко попадали в катастрофы. При наполнении водородом оно еще и взрывается, так что водород запрещен, но в ролике это обсуждается. Если аккуратно рассмотреть, то, во-первых, вопрос надежности: и самолеты падали радостно, и когда сломался дирижабль с гелием, жертв было как бы не больше. А сейчас самолет — чуть не самое безопасное средство передвижения. Кстати, в автокатастрофах гибнет не меньше народу, кого это останавливает, если есть смысл? Короче, это они, не я: гелий тупо дороже. Он реже. Подъемная сила примерно одинакова. Кроме того, как я понимаю, в случае выпуска этого гелия в атмосферу... короче водород хоть и рванет, но от него останется водичка. А там — загрязнение. Хотя и не очень критичное(?). Но для грузоперевозок водород может оказаться рентабельнее.

___

А вот это уже моя достройка, прошу заметить: я не агитирую больше, чем в самом ролике. Но они там обсуждали проблему подъемной силы. Когда дирижабль загружается или разгружается, то он просто упадет или улетит, если не будет компенсации. Один вариант — заменять один груз на другой. Или, например, на землю, воду, что угодно, но это надо заранее как бы иметь везде этот балласт. Другой озвученный — дирижабль, который держится за счет газа, но есть дополнительная самолетная подъемная тяга. Это рентабельно только для малых грузов, но пожалуй, для пассажирских перевозок или скажем экстренного спасения и экстренной доставки помощи — это даже безопаснее. (А еще, думаю, можно часть газа все-таки стравливать в хранилище или доставать, можно фиксировать дирижабль в землю тросами, но это что мне сходу приходит в голову, вариантов конструкционных тут тьма)

Но вот тут уже чистая моя фантазия: водородная же энергетика. (Разумеется, в тех же рамках, что в ролике: если разрешат). То есть ты тащишь груз, а за тобой на прицепе болтается второй дирижабль с водородом. Имхо, во-первых, для грузовых перевозок опасность водорода еще ниже, чем пассажирских. Во-вторых, прицеп нужен прочный, но если улетит или взорвется, можно тупо сбросить балласт. (Если обеспечить аэродинамику, конечно, для самого передвижения, но он у тебя в кильватере, если летишь именно ты). Если он взорвется, то тебя почти не затронет, он может быть на автоматическом управлении вообще. А, еще идея: не надо тросов. Ты летишь может вообще на вертолете, кто контролирует, или на головном дирижабле стаи. Остальное — на радиоуправлении. Если мы уже и дронами успешно управляем, и даже об автоматически управляемых автомобилях, да в городском плотном и опасном трафике, идет, то «стая» вполне нормальна — ты же достаточно недалеко, чтобы контролировать, можно заложить что-то типа самоуничтожения или просто увести в сторону от населенных пунктов. Груз, компенсирующий водород, тоже несет «стая».

Суть в том, что вот про водородную энергетику я щас сходу не соображу. Но кажется, перерабатывать его на земле попроще, чем именно топливом для транспорта вообще. А генерировать — если в ролике говорят, что его дешевле производить, чем гелий, то вполне возможно и рентабельно вообще станет. А тут он еще и сам себе транспорт. И суть все в том же: если куда-то дорогу не протянешь, то ЛЭП тоже. Аккумуляторы такими большими не бывает. А тут ты воздушным шариком тащишь с собой кучу топлива! И если для развития водородной энергетики тоже не хватает применимости — в транспорт не годится — то вот как большой аккумулятор для доставки по миру оно великолепно применимо.

Вот тут в моей голове рисуется фантастическая картина, остальное считайте игрой воображения. Есть ГЭС на Енисее. А, ну да, там их уже целый каскад. Или АЭС. Или чуть не одна на страну, дорогущая, но мощная термоядерная установка. Ну или даже место добычи нефти и газа, но пережигать их на месте — экологичнее и проще экологию обеспечить, а еще можно делать из них хоть сразу топливо, хоть медикаменты. И во все стороны от нее, куда надо, по воздуху летят шарики с водородом, поднагруженные для равновесия еще произведенными на этой энергии полезными товарами, вплоть до продукта теплиц с обогревом и подсветкой! А обратно тоже летят и товары, и техника, и любые конструкции, все, что нужно для жизни, для строительства заводов и теплиц. И вокруг этого места вырастает город. Более того, дирижабли в силах доставлять хоть сваи для городов (может быть — прочные стержни, вбуривающиеся глубоко, широкие плиты по принципу лыж, да что угодно), хоть целиковые опоры ЛЭП, хоть все нужное для строительства дорог к концу построенного куда быстрее (и людей развезти по городам после смены). И вокруг еще и растет цепочка локальных дорог и городов куда проще.

Или есть рудник с добычей просто редких ресурсов, не связанных с получением энергии. Он спокойно может снабжаться и топливом вот в виде водорода, и всем нужным. А обратно идет добытое. Или даже не добытое, как и в первом случае. А результаты производства, потому что строить прямо рядом с добычей — рентабельнее, проблема упиралась именно в транспорт. В общем, в результате в бескрайней тундре просто вот вспыхивает жизнь, чуть не с висячими садами.

Я закончила фантазировать:) Но не совсем фантазировать, целый ряд штук тут правда на грани воплощения и это обнадеживает, мне кажется, стоит серьезно подумать. Надеюсь, этот пост поднял вам немного настроение и заставил с надеждой смотреть в будущее, что еще поживем:) Ролик серьезно рекомендую, очень интересно.

PS Я попыталась выяснить про водородную энергетику цифры вообще сколько там энергии получается. Нашла вот это https://www.eprussia.ru/epr/447/5007481.htm#:~:text=%D0%9D%D0%B8%D0%B7%D1%88%D0%B0%D1%8F%20%D1%82%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%BE%D1%82%D0%B0%20%D1%81%D0%B3%D0%BE%D1%80%D0%B0%D0%BD%D0%B8%D1%8F%20%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%BE%D0%B3%D0%BE%20%D0%BA%D0%B8%D0%BB%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D0%BC%D0%BC%D0%B0%20%D0%B2%D0%BE%D0%B4%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B4%D0%B0%20%E2%80%94%20120%20%D0%9C%D0%94%D0%B6%20(33,%2C3%20%D0%BA%D0%92%D1%82%E2%80%A2%D1%87).

То есть сама идея, что водород в регионах, питаемых дорогим привозным топливом, достаточно рентабелен — она вон она. Не мне одной в голову пришла.

На электролиз (самая экологичная штука) энергии придется потратить всего в два раза больше низшей теплоты сгорания (причем, для теплоты сгорания там диапазон, т.е., КПД можно еще и повысить). Конечно, у вас должен быть хороший возобновляемый источник энергии. Или вам должно быть достаточно не жалко потратить обычный газ или нефть на это, потому что их доставить далеко трудно, а вот водород просто. При этом оказывается, что водород (правда, по массе или в сжиженном виде) аж более емкий, чем газ/нефть. Почему, собственно, и транспорт на водородном топливе (для экологичности) тоже не считается совсем фантастикой. И, кстати, где-то в вики указано, что аж в 1940х кто-то предложил использовать водород из бывших дирижаблей заграждения для снабжения энергией при восстановлении мирной жизни, успешно, как понимаю.

Значит, этот 1 кг водорода, который несет минимум 33 кВт*ч, занимает 12 кубических метров. (в сети почему-то 12 с копейками, поправки на неидеальность газа я прикинуть на ходу не могу, идеальный у меня получается 11.2, т.е. порядок правильный. 1 моль идеального газа это 22.4 л, водород 2 г/моль) Дирижабль, наверно, может быть раз в десять больше так точно.

На сколько это можно потратить, сколько энергии? Вот тут считается для транспорта https://habr.com/ru/articles/466129/ — я так поняла, где-то 15 кВт*ч это 100 км пробега машины, т.е. полкило водорода — это полный бензобак) Дирижабль несет двадцать бензобаков. Там, кстати, в каментах упомянута технологическая проблема — водород же это голые протоны, он запросто просачивается сквозь все, включая кристаллические решетки металлов. Утечки великоваты. не знаю, насколько решена проблема оболочки и ее деградации. Там говорят альтернативно что вполне уже есть все. И, кстати, подтверждают мысль, что прогресс аккумуляторов вообще был за счет ноутов и мобильников и их востребованности, так что, когда я пишу этот пост, приближаю светлое будущее:)

Среднесуточная норма расхода энергии, глянула на наши же цифры счетчика, для одной квартиры на 3 человека около 500 кВт*ч в месяц. Но, правда, это наши средние широты, а не Север, это летом все на даче, зимой отопление надо, летом нет, причем отопление от батарей и водоснабжение считать надо отдельно, ну не думаю что там больше чем в два раза (я зимой вынуждена гонять обогревалку, например) То есть на самом деле дирижабль несет на месяц электричества на одну квартиру. Поэтому чтоб снабжать город-миллионник, ежедневно придется довольно много шариков, наверно, в него отправлять. Ну давайте прикинем: в день 1 дирижабля тогда хватит уже на 30 квартир и сотню (я о порядках) людей. Десять тыщ дирижаблей в день? Летящих разными маршрутами, чтоб не толпились? В час прибывает 500 дирижаблей, на разные площадки? А не слишком ли много для неба, и с такой плотностью аварии уже не столь безвредны? Но тут вопрос еще в том, а насколько многочисленны попервости будут эти города. Для освоения и сотни человек в локации-деревушке достаточно. К тому моменту, когда они разовьются, с помощью дирижаблей можно будет, возможно, и эффективно ЛЭП протянуть. А миллионник очевидно изначально надо строить возле электростанции:) Да и сколько сейчас доставляется скажем цистерн с топливом по дорогам, это еще сравнивать надо. И в любом случае прокормить энергией свои же окрестности электростанция точно сможет. Насчет доставки в Москву, конечно, вряд ли:) Но между условной ГЭС и условным месторождением поблизости точно можно наладить поставки достаточные, чтоб работники и инфраструктура нормально там жили и даже выращивали сами себе пищу. Кстати, еще одно: при налаженной структуре этого будет довольно сложно кому угодно кому угодно устроить гуманитарную катастрофу...

Но, технически, на дирижаблях топливо можно доставлять в каком угодно виде, хоть сжиженного водорода, хоть каких-то продвинутых аккумуляторов, и наверняка в значительно бОльшем количестве и безопаснее. Тут вопрос вот полезной компенсации подъемной силы:) Но часть торговли все равно будет по принципу «на один шарик грузим равный вес товаров, потребляемых городом/производимых городом»:)