Лоутек возобновляемая энергетика
Apr. 28th, 2019 01:58 pm![[personal profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/user.png){kind=small}
vashu11Лоутек здесь употребляется в смысле - без солнечных элементов. По мотивам дискуссии.
Потребление энергии в Англии. 1800-1840 - 60 ГДж/человека, 1870-1900 - 60 ГДж/человека(другие страны сильно отставали - см. Power to the People Energy in Europe over the Last Five Centuries, стр. 278).
Сколько нам могут дать возобновляемые дрова(о возобновляемой металлургии, coppicing)?Грубо - 100 м3 на га за 10 лет, 1000 тонн леса в год с км2. С 30 человек на км2 и шестой частью территории под лес - 5 тонн дерева на человека, 60 ГДж/чел. Если брать по 3 тонны сухого(18 МДж/кг) дерева с гектара в год(см. обсуждение в комментариях), то при плотности 30 человек на км2 и третью территории под лес у нас будет 60 ГДж/чел(100 Вт механической энергии при КПД 5%, 400 Вт при 20%).
30 человек на км2 - плотность населения европейской части России в начале 20-го века, уровень вполне нормальный для средневековья, но втрое меньше уровня Англии 1850.
===
Россия потребляет 854 Вт электричества на человека, 16% - ГЭС. Итого 140 Вт гидроэнергии на человека.
Насколько быстро окупается ГЭС?
Красноярская ГЭС. "Годовая выработка электроэнергии - 18,350 млн кВт⋅ч В ходе строительства Красноярской ГЭС было переработано 9,45 млн м³ мягких грунтов, извлечено 6,4 млн м³ скальных пород, уложено 5,765 млн м³ бетона и железобетона, смонтировано 118 тыс. тонн металлоконструкций, механизмов и оборудования."
Итого получаем 70 ПДж в год. 5 млн м3 бетона при 500 МДж на м3 - 3 ПДж, 200 кило арматуры на м3 бетона - получаем порядка миллиона тонн стали.
На выплавку 1 т стали расходуется в среднем 700 - 800 кВт ч электроэнергии(электросталь) или полтонны кокса, 3 ГДж и 15 ГДж соответственно. Берем по максимуму - 15 ПДж энергии.
В общем EROI явно отличный. Может это какая-то ошибка или исключение?
Саратовская ГЭС "Годовая выработка электроэнергии - 5400 млн кВт⋅ч В ходе строительства Саратовской ГЭС было произведено 69,7 млн м³ выемки и 38,4 млн м³ насыпи мягкого грунта, 2,3 млн м³ каменной наброски, фильтров и дренажей, уложено 3,09 млн м³ бетона и железобетона, смонтировано 42,55 тыс. т металлоконструкций и механизмов."
Получаем 20 ПДж в год. Расход на бетон - 3 ПДж, сталь - 7 ПДж. Неплохо.
Потребление энергии в Англии. 1800-1840 - 60 ГДж/человека, 1870-1900 - 60 ГДж/человека(другие страны сильно отставали - см. Power to the People Energy in Europe over the Last Five Centuries, стр. 278).
Сколько нам могут дать возобновляемые дрова(о возобновляемой металлургии, coppicing)?
30 человек на км2 - плотность населения европейской части России в начале 20-го века, уровень вполне нормальный для средневековья, но втрое меньше уровня Англии 1850.
===
Россия потребляет 854 Вт электричества на человека, 16% - ГЭС. Итого 140 Вт гидроэнергии на человека.
Насколько быстро окупается ГЭС?
Красноярская ГЭС. "Годовая выработка электроэнергии - 18,350 млн кВт⋅ч В ходе строительства Красноярской ГЭС было переработано 9,45 млн м³ мягких грунтов, извлечено 6,4 млн м³ скальных пород, уложено 5,765 млн м³ бетона и железобетона, смонтировано 118 тыс. тонн металлоконструкций, механизмов и оборудования."
Итого получаем 70 ПДж в год. 5 млн м3 бетона при 500 МДж на м3 - 3 ПДж, 200 кило арматуры на м3 бетона - получаем порядка миллиона тонн стали.
На выплавку 1 т стали расходуется в среднем 700 - 800 кВт ч электроэнергии(электросталь) или полтонны кокса, 3 ГДж и 15 ГДж соответственно. Берем по максимуму - 15 ПДж энергии.
В общем EROI явно отличный. Может это какая-то ошибка или исключение?
Саратовская ГЭС "Годовая выработка электроэнергии - 5400 млн кВт⋅ч В ходе строительства Саратовской ГЭС было произведено 69,7 млн м³ выемки и 38,4 млн м³ насыпи мягкого грунта, 2,3 млн м³ каменной наброски, фильтров и дренажей, уложено 3,09 млн м³ бетона и железобетона, смонтировано 42,55 тыс. т металлоконструкций и механизмов."
Получаем 20 ПДж в год. Расход на бетон - 3 ПДж, сталь - 7 ПДж. Неплохо.
![[identity profile]](https://www.dreamwidth.org/img/silk/identity/openid.png){kind=small}
no subject
Date: 2019-04-29 06:41 am (UTC)// Contemporary surveys suggest an annual yield of at least 30 cords of wood from an acre of coppice (Hammersley 1973, 605).
Гугл говорит что cord это минимум тонна, звучит неправдоподобно много.
Тут http://dx.doi.org.sci-hub.tw/10.1484/M.RURALIA-EB.3.1147
https://www.dropbox.com/s/mnto9e8g691esyo/coppice_yeild.png более разумные цифры. Засуха указывается как главный ограничитель. При условии достаточной влажности - 10-15 м3 на гектар. Правда для Италии (
Продуктивность могла еще ограничиваться выращиванием строевого леса вместе с дровяным https://www.dropbox.com/s/dwzyxcsx9gx2b3y/coppice_standarts.png
--
У цифр поста есть запас для роста. Отводить весь лес на дрова(постройки разбирать под конец службы) и использовать половину площадей = утраиваем выход.
С другой стороны знания и организация позволяют экономить. ДВС вдвое экономичней паровой машины. В средневековье на кило железа тратили минимум 40 кило дров, сейчас полкило кокса.
no subject
Date: 2019-04-29 07:03 am (UTC)https://books.google.ru/books?id=XnYHkSIeh_4C
Biomass and Bioenergy: New Research
By Michael D. Brenes
первая ссылка что-то не открывается
для экваториальных стран видел цифры под 40 т/га, ссылки потерял правда
no subject
Date: 2019-04-29 07:37 am (UTC)// для экваториальных стран видел цифры под 40 т/га
На странице 8 в этой книге указываются 200 тонн в год на гектар в тропиках, 4 тонны в засушливых.
20 t dry lowland - 300 moist lowland
Стр 9 - плантации в 3-10 раз эффективнее просто леса. Но тут непонятно какую часть обеспечивают современные виды. Если простые пестициды еще можно худо бедно вписать в лоутех, то массовые удобрения явно не пролезают.
// http://icolog.ru/lekcii/produktivnost-ekosistem.htm
В северных лесах, как известно, продуктивность (6–10 т/га)
Таки думаю что на 5 тонн рассчитывать можно, так что пролезаем.
====
Потребление дров в Англии было грубо постоянным в 17-18 веках и упало лишь в 1800х - порядка 20 ПДж. http://www.softmachines.org/wordpress/wp-content/uploads/2015/10/coal_vs_firewood-e1444640602113.jpg 3.5 Гдж на человека - на порядок меньше нашей "цели"
То есть примерно 2 миллиона тонн дров. При площади Великобритании 250 т км2 получаем и покрытии порядка 7% https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c6/Woodland_as_a_percentage_of_land_area_in_England.png
получаем цифру порядка 120 т с км2 в год.
Но тут надо учитывать "плодородие" Шотландии и то что не все леса были coppicing, особенно при конкуренции с дешевым углем. Ну и 7% - показывают что на лес положили х.
Думаю минимум втрое-вчетверо(400-500) с км2 было при организованном разведении.
Тогда если берем 30% леса и весь coppicing - 4х 2х = 40 ГДж на человека - почти достигаем цели.
no subject
Date: 2019-04-29 07:50 am (UTC)про тополя страница 51
>200 тонн в год на гектар
>В северных лесах, как известно, продуктивность (6–10 т/га)
это наверное полная биомасса -- с ветками листьями и т.п.
no subject
Date: 2019-05-03 08:01 am (UTC)no subject
Date: 2019-04-29 08:00 am (UTC)no subject
Date: 2019-05-03 07:58 am (UTC)no subject
Date: 2019-05-06 08:26 am (UTC)no subject
Date: 2019-05-07 01:03 am (UTC)еще по нашей теме http://www.softmachines.org/wordpress/?p=1453
// A well managed system of coppiced hardwoods would produce between 5 and 10 tonnes of wood per hectare sustainably, giving an energy yield of perhaps 75-150 GJ per hectare per year.
...
// But by 1850 England and Wales’s consumption of coal had already reached 1.7 million TJ. This amounts pretty much to the theoretical energy yield if the whole land area of England and Wales was devoted solely to growing firewood. Coal in effect released England from the constraint of its finite land area.
О чем я и говорю - гипотетическая Англия с населением в треть от 1850 и третью площади под coppicing имела бы потребление биомассы сравнимое с углем 1850го.
no subject
Date: 2019-05-07 08:13 am (UTC)no subject
Date: 2019-05-08 12:10 am (UTC)no subject
Date: 2019-05-24 05:36 am (UTC)http://afe.easia.columbia.edu/chinawh/web/s6/s6_2.html
т.е. 5-7.5 т/га
хотя ссылки на источник нет
попробую письмо написать ему
вот еще
если поленница (cord) это 2 тонны, выходит 2.5-3.125 т/га
https://archive.org/details/CAT87201492/page/n47
Forestry for farmers by Fernow, Bernhard E. 1898
вероятно более релевантно
no subject
Date: 2019-05-25 05:19 am (UTC)Те порода выбирается не самая продуктивная по джоулям, а самая продуктивная по массе на цену. Учитывается только ствол и только крупных деревьев.
Если посмотреть Reports on forest management, 1873 https://books.googleusercontent.com/books/content?req=AKW5Qacff0cQgiiReW-rloXYmj2ikkghCoU6-fx7nlGoG46H_bSNFSGh9rdLS_avC93qdxHzqN8gsgvAJLpN2GOsYOnSAA-Z7Lcjpi68hnGEmHFYb32DfvjGMAd6nYAZle-DvnR_GV8fNhQ971F0YYDVpEjui73sF0Y0dZ_DrdL1AZdORKbr8M0gEBwWZgvVaXuU88IsejKz5YUeBJqEeeJmgtnEpBP1eibAVnVLq4pc3fXOsSlCdw4HCfoQxG5dx-0L_7MnVN6d1p3WDJv9v-lvsLjRlg1VXIQrybKNSXn3bm154hizsDk
видны сравнимые цифры(стр 3 11 22 30 48 51) - 15-75 кубических футов timber на акр в год = до 5.2 кубометров на гектар в год. Что-то похожее на 3.75 т/га
no subject
Date: 2019-05-25 08:49 am (UTC)написано что они выращивали в основном хвойные (spruce, fir, silver fir), плотность 450 кг/м3 и менее
специально на дрова похоже не выращивали, в Баварии 4.4 м3/га, при этом 80% приходится на faggots
т.е. дрова получались как побочный продукт строевого леса (хотя по массе основной)
самый большой выход в Юре -- 7 м3/га silver fir = 2.9 т/га, в исключительных условиях
чем больше лес тем меньше выход, в Пруссии с 8М га лесов, 2.1 м3/га (1 т/га) на равнине и в 2 раза больше в холмах, а в среднем около 1.25 т/га -- я думаю эту цифру можно брать за средний выход строевого леса на большой территории. Вопрос во сколько раз дровяной лес более продуктивен.
если в 2-3 раза то получатся как раз цифры американской фермы
no subject
Date: 2019-05-25 08:54 am (UTC)no subject
Date: 2019-05-25 09:30 am (UTC)Почитал немного про энергетические леса https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%AD%D0%BD%D0%B5%D1%80%D0%B3%D0%B5%D1%82%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BB%D0%B5%D1%81 - 10.1016/j.biombioe.2008.01.002 и 10.1111/j.1469-8137.2008.02396.x и понял что я не хочу это читать :) Гребанная биология
Интересный момент оттуда - нормальные удобрения никто не юзает, невыгодно.
// A possible explanation for the lack of fertilization ofcommercial willow plantations is to consider it as a result of logical economical considerations by the farmer.
хотя кто-то юзает sewage sludge
Но в целом с современными знаниями агротехники и пестицидами 10 odt выглядят достижимо и, имхо, в таком лоутеке с ГЭСами пестициды будут.
no subject
Date: 2019-05-25 03:45 pm (UTC)10 odt это в теории. в последней статье дают среднюю коммерческую продуктивность 3.8 odt в швеции, ~6 odt у 25% лучших
азот может не нужен т.к. он возвращается в почву с листьями?
что применяется, чего не было в 19 веке:
- гмо сорта (худший дал всего 2 odt)
- гербициды
- заборы от зайцев и оленей
- ивы вместо более серьезных деревьев
последнее я думаю связано с трудозатратами. сейчас иву собирают спец харвестеры и рубят в щепки заодно. поэтому могут очень плотно высаживать, 10-20к растений на гектар, и применять ротацию всего в 4-5 лет. кстати в экспериментах ротация еще короче, 3 года, но наверное экономически это уже не выгодно т.к. хотя продуктивность земли увеличивается но и трудозатраты растут. в древности могла быть выгодна более длинная ротация, лет может 7-10.
no subject
Date: 2019-05-27 09:26 am (UTC)odt мне кажется это полностью просушенное.
// Абсолютно сухие дрова лиственных пород выдают около 5 кВт·ч тепла на килограмм дров. Абсолютно сухие дрова хвойных пород дают около 5,2 кВт·ч
// - заборы от зайцев и оленей
В "The forester; a practical treatise" пишут что заборы были.
// 3.8 odt в швеции, ~6 odt у 25% лучших
Где эта Швеция. На глубоком севере...
Ладно. У меня наверное уже предубежденность работает или как там это называется. Пять так пять )
no subject
Date: 2019-05-27 10:02 am (UTC)в экспериментах швеция наоборот больший урожай показала чем англия (1 и 3 колонки)
no subject
Date: 2019-05-25 09:42 am (UTC)Из статей про энерголес интересна https://www.dropbox.com/s/ux07jysgklgf57n/coppice_10.1111%3Aj.1469-8137.2008.02396.x.jpg те в целом по Англии желтый преобладает и размазан равномерно. Найти бы такое же для всей Европы...