Презентация. Атомные COOLERs для реабилитация прибрежных аридных территорий. Авторы: Рогожкин В.В., к.ф-м.н, (докладчик) Вализер Н.А., Потапов К.А., Мошков. - презентация

1 Презентация. Атомные COOLERs для реабилитация прибрежных аридных территорий. Авторы: Рогожкин В.В., к.ф-м.н, (докладчик) Вализер Н.А., Потапов К.А., Мошков К.В. Все - ОАО «СПбАЭП». Коленов Е.В., Ленинградский металлический завод «Освоение пустынных зон Земли великая задача, возможно это предмет новой конкисты» А.Самсонов, гл.ред. журнала «Экология и жизнь».

2 Пейзажи Северо-Запада России.

3 Пустыни (Ближний Восток).

4 Пустыня Симпсона (Австралия).

5 Пески Сахары переносятся в сторону Канарских островов.

6 Домик в пустыне.

7 ВВЕДЕНИЕ. Пустыни Тезисы 1: Парадокс пустыни - пустыня как геообъект есть двумерная природная аномалия, тонкая и плоская – уже на высоте 5 км от жары нет и следа, под землей в пещерах тоже вполне сносно, а между этими «холодами» – зной, безводье и горячий песок, глина, камень. Эта природная аномалия устойчива, агрессивна и успешно расширяется, захватывая всё новые и новые земли, этакий «стригущий лишай» планеты. Кругооборот воды в зоне пустынь практически отсутствует, температуру приземного воздуха определяет температура поверхности пустыни.

8 Пустыни на земном шаре.

9 Пустыни зимой и летом. В зимне-весенний период в пустынях выпадают осадки, возможны даже наводнения, пустыня «зеленеет». Рост уровня солнечной радиации (во второй половине весны) быстро обезвоживает землю и уничтожает «зелень травную». Занимают пустыни уже более одной пятой части всей земной суши, случаи природной конверсии пустынь в степи (леса, джунгли) неизвестны. Более 1 миллиарда людей живут на территории пустынь, не имея возможности вести регулярное сельское хозяйство и своим трудом кормить себя и семью на своей родине.

10 Пустыни и глобальное потепление: Мнение International Alert. Группа борцов за мир International Alert пришла к выводу, что вызываемые изменением климата эрозия почв, повышение уровня мирового океана, таяние ледников и усиление штормов приведет к новым вспышкам военных действий и социальных потрясений в большей части Африки, Азии и Южной Америки. Европа тоже находится в зоне риска. Средиземноморье станет слишком жарким для отпусков, а снег и лед с Альп исчезнут, что приведет к огромным экономическим последствиям. Ученые сделали для землян очень неутешительный прогноз. Несколько миллиардов людей могут погибнуть в результате политического хаоса и массовых миграций, вызванных глобальным потеплением.

11 Пустыни и глобальное потепление: Мнение International Alert. Однако самым худшим является то, что большинство государств будут испытывать дефицит водных ресурсов и недостаток стабильности, это и будет им мешать справиться с глобальным потеплением. Многие страны будут испытывать недостаток в земле и воде и подвергаться ударам все более жестоких штормов в условиях отсутствия правительства, достаточно эффективного, чтобы обеспечить принятие необходимых мер. Люди будут организовываться в отряды самообороны, начнутся столкновения. Австралийскому Сиднею грозит настоящий апокалипсис. Климатические расчеты прочат Сиднею значительный рост смертности от жары, опустошительные лесные пожары и гигантские волны, которые смоют морские пляжи и разрушат дома.

12 Пустыни – прямая угроза цивилизации. Пустыни – прямая угроза существованию человечества, причина социальной и международной напряженности, нищеты, антисанитарии и болезней. Пустыням не место на планете. Зарождение пустынь, их развитие обусловлено как природными факторами, так и безрассудным отношением людей к наземной флоре ( леса, тайга и джунгли), способной противостоять солнечной радиации и обезвоживанию земли. Прибрежные пустыни граничат с акваторией морей и океанов, имеющей неисчерпаемые запасы пресной воды в виде водяного пара в атмосфере. Этот основополагающий факт и возможности современной атомной энергетики дают шанс населению прибрежных регионов на возрождение обширных сельскохозяйственных угодий на месте пустынь и снижению миграции.

13 Жизнь на поверхности земли защищена зеленым листом. Лист своей тенью не дает солнцу отобрать у земли пресную воду – основу жизни. Листья защищают и кормят животных. Лист, в отличие от песка и глины пустыни, потребляет и расходует солнечную энергию на прирост биомассы, а не на подогрев атмосферы, что принципиально важно. Земля без листьев беззащитна перед солнцем: сначала сохнут болота, мелеют и исчезают реки, затем выветривается чернозем, оголяются слои глины, песка и осадочных пород. Возникает пустыня, которая сама себя и защищает и воспроизводит. Многие пустыни испещрены сухими руслами рек, в прибрежных горных пустынях сохранились выходы рек к морю, остались рисунки на скалах. Когда-то там люди ловили рыбу и охотились на оленей и птиц.

14 Инфраструктура жизни. В Книге Бытия сказано: «Я дал вам всякую траву, сеющую семя, какая есть на всей земле, и всякое дерево, у которого плод древесный, сеющий семя; вам сие будет в пищу. А всем зверям земным, и всем птицам небесным, и всякому пресмыкающемуся по земле, в котором душа живая, дал Я всю зелень травную в пищу; и стало так. И увидел Бог все, что Он создал, и вот, хорошо весьма. И был вечер, и было утро: день шестой». В зоне пустынь сейчас нет многого из того, что было дано в День шестой. Следует ли людям, наполнившим землю и обладающим ею, восстановить то, что было хорошо и вернуть данную изначально инфраструктуру жизни? Вопрос риторический.

15 Наша цель Наша цель: восстановить кругооборот воды в зоне пустыни и зазеленить ее, создав на месте пустыни сплошной покров растительности; сделать территории пустынь пригодными для ведения регулярного сельского хозяйства. Наше средство: По нашему мнению, достижение поставленной цели возможно на основе целенаправленного использования неограниченных запасов пресной воды в виде пара в атмосфере над акваторией морей, граничащих с аридными территориями.

16 Туман в море – одна из форм пресноводной влаги моря.

17 Туман в море на закате.

18 Морской дождь - типичный исход для атмосферной влаги акватории моря.

19 Водяной пар в атмосфере морей-1. В году наблюдается в среднем для Земли 45 циклов испарение - осадки, а водной пар в атмосфере обновляется через каждые суток. Это время жизни водяного пара значительно короче времени жизни многих других находящихся в атмосфере газов. К примеру, время жизни в атмосфере двуокиси углерода составляет несколько десятков лет, кислорода - около 3000 лет. Несмотря на относительно короткое время жизни, водяной пар переносятся на огромные расстояния от места испарения до места выпадения в виде осадков. Скорость переноса водяного пара воздушными течениями по широте (зональный перенос) составляет в среднем 220 км/сут (15 м/сек). При этом среднее число смен водяного пара за один оборот вокруг Земли равно 13,5.

20 Водяной пар в атмосфере морей-2. За год в виде различных осадков из атмосферы выпадает км 3 воды. На испарение такого количества воды затрачивается много тепла. Для всей земной поверхности это составляет Дж/год, т.е. 25% солнечной энергии, поступающей на Землю. При конденсации водяного пара в атмосфере это тепло возвращается в атмосферу в форме скрытого тепла конденсации. В атмосферных процессах водяной пар и продукты его конденсации во многом определяют погодные условия, не только вследствие развития облачности и выпадения осадков, но и участвуя в энергетических процессах. Водяной пар как активный поглотитель инфракрасного излучения земной поверхности и атмосферы определяет наряду с СО 2 формирование теплового режима земной поверхности и атмосферы, являясь важнейшим фактором парникового эффекта. Более того, водяной пар - это основной парниковый газ и за счет него приземная температура, более чем на 20°С выше, чем была бы в его отсутствии.

21 К продвижению на рынке атомно-энергетических технологий предлагается проект: Стационарный атомно-энергетический комплекс- утилизатор атмосферной влаги морей «LAND-COOLER» («охладитель земель»). Морское базирование комплекса: 1.Остров ; 2.Полуостров ; 3.М орской берег.

22 Сущность проекта Вопросы: 1) Как превратить лето над пустыней в весну ? Лет на 10, чтобы выросли деревья, кусты и травы, восстановились озера, реки и болота? 2) Как разрушить специфическую структуру атмосферы пустыни, препятствующую проникновению влажных масс морского воздуха на ее территорию? Нужный эффект достигается, например, длительным снижением (на %) уровня солнечной радиации над территорией пустыни с помощью создания маловодной техногенной высотной облачности (ТВО) необходимой площади и плотности. На Р ис.1 (а, б) схематически показан принцип подавления барьера из горячих («инверсионных») слоев воздуха с последующим проникновением на прибрежную территорию с моря природных маловысотных форм обычной дождевой облачности.

23 Сущность проекта Р ис.1а Р ис.1б

24 Для практической реализации нужны три составляющие: (1) собственно техногенная высотная облачность (ТВО), маловодная, относительно долгоживущая; (2) средство для перемещения ТВО в заданном направлении; (3) средство для заброса необходимых для создания ТВО объемов влагосодержащего воздуха на заданную высоту. Облака - универсальное природное средство для регулирования в широких пределах уровня падающей на землю солнечной радиации. Известно, что высотные облака, порожденные деятельностью вулканов, существенно влияют на климат Земли. Сущность проекта

25 Для наших целей подойдут облака верхнего яруса, доминирующие на высоте свыше 6км. Картина 4: Высотные облака различных типов. Рис.2а. Облака перистые плотные (Ci sp). Рис.2б. Облака перисто- слоистые (Cs).

26

27 Перистые облака Тезисы 4: 1 - Перистые облака (Cirrus). Образуются в атмосфере на высоте 715 км, где в течение всего года температура воздуха порядка °С., состоят из ледяных кристаллов. 2 – высотный (6-15 км), стабильный по скорости и направлению ветер («геострофический»). 3 - техническое средство «LAND-COOLER» - «охладитель земель»

28 Атомно-энергетический комплекс «LAND-COOLER» островного базирования Инжектор Рис.3Рис.4

29 Тезисы 5: «LAND-COOLER» (далее - COOLER ) : Основа Coolers - инжекторы (Рис.3) – пустотелые железобетонные сооружения цилиндрической формы высотой 600м и более, диаметром ~ 100м и более, содержащие винтовентиляторы и конструкции для подогрева и заброса увлажненного воздуха на расчетную высоту ~ 10км. Потребляемая электрическая мощность (расчетная ) - от 70 МВт и более. На Рис.4 показан вариант COOLERа с 8 инжекторами. В качестве источников энергии для COOLERа могут использоваться АЭУ мощностью 200÷1000 МВт. COOLER представляет собой атомную энергетическую установку, работающую на свои градирни-инжекторы. LAND-COOLER

30 COOLERs полностью управляемы, могут оперативно менять структуру техногенной высотной облачности, а также свой режим работы вплоть до остановки генерации облачности, не прекращая работу в качестве производителя и поставщика конденсата морской атмосферной влаги (Рис.5). При этом COOLERs позволяют получать высокочистую пресную воду дождевого качества в промышленных объемах (от 1 – 10 тонн воды в секунду), достаточных для реанимации водной инфраструктуры прибрежных аридных территорий.

31 Рис 5. Башня для забора морского воздуха Рис 6. «LAND-COOLER» - поставщик конденсата атмосферной влаги

32 Параметры «LAND-COOLER» (1 инжектор) Ø130м: v 0 =20м/с; N=120MВт; w 10км = 1.60м/c; Q*~260тыс.м 3 /сек. Ø100м: v 0 =25м/с; N=72MВт; w 10км = 1.66м/c; Q*~ 200тыс.м 3 /сек. Ø80м: v 0 =40м/с; N=176MВт; w 10км = 1.94м/c; Q*~ 200тыс.м 3 /сек. * ) – потребление воздуха с влагосодержанием 20г/м 3. Производительность (на 100МВт): 1) по ТВО ~ 100тыс. км 2. 2) по атмосферному конденсату ~ 4 куб.м/сек.

33 Выбор мощности реакторного модуля на уровне 100 МВт(э) обеспечивает высокую серийность производства, возможность полного заводского изготовления модуля и его доставки на площадку АЭС не только автомобильным или водным, но и железнодорожным транспортом. Возможность сооружения на базе единого унифицированного реакторного модуля энергоблоков большой, средней и малой мощности различного назначения.

34 COOLER должен удовлетворять следующим основным требованиям: Поставлять только продукт природного взаимодействия моря и солнца; Работать длительно (9-12 месяцев) и бесперебойно; Быть энергонезависимым; Не зависеть от направления и силы приземных ветров; Иметь морское (островное) базирование; Обладать надежной защитой от цунами и других водных стрессов; Вырабатывать дополнительно пресноводный конденсат; Быть подконтрольным международному сообществу. LAND-COOLER

35 «LAND-COOLER» использует влагосодержащий воздух (содержание воды = 5÷30 г/м 3 ) акватории морей для генерации техногенной высотной маловодной облачности (ТВО) (содержание воды 0.01 г/м 3 ) заданной плотности, площади и направления перемещения. Техногенная высотная облачность является средством регулирования уровня теплового воздействия солнца на земную поверхность и обеспечения условий для проникновения с моря на аридную территорию природной дождевой маловысотной облачности и выпадением атмосферных осадков.

36 Другой функцией комплекса «LAND-COOLER» является конденсация природных форм атмосферной влаги и передача пресноводного конденсата по трубопроводам на аридный континент для обводнения региональной водной инфраструктуры и сельскохозяйственных угодий. Комплексы «LAND-COOLER» предоставляют возможность эффективно использовать в качестве источников энергии как плавучие АЭС, так и стационарные автономные модульные АЭУ малой и средней мощности. Энергоблоки должны располагаться вблизи основного оборудования «LAND-COOLER» на общей территории. Расстояние от места дислокации «LAND-COOLER» до ближайшего береговой линии континента должно быть достаточным для обеспечения необходимого качества воздуха, отбираемого для конденсации водяного пара.

37 Конструкции комплекса «LAND-COOLER» должны быть гарантированно устойчивы к цунами и другим морским стрессам. Основные характеристики комплекса «LAND-COOLER»: 1. Габариты инжекторов:высота 600 ÷ 800м, внутренний диаметр сопла 80 ÷150м. 2. Потребляемая электрическая мощность:100 МВт/инжектор. 3. Площадь/высота техногенного облачного покрова: более 100 тыс.км 2 / более 6 км. 4. Производительность 1 инжектора по пресной воде (атмосферный конденсат): более 2т/сек. 5. Режим эксплуатации: круглогодичный.

38 К перспективным для применения комплекса «LAND- COOLER» регионам относятся в первую очередь омываемые с запада морями аридные территории Австралии, пустыни стран Ближнего востока и Аравийского полуострова, Ирана, Индии, пустыни Северной и Южной Америк, Южной Африки, а также прибрежные зоны пустыни Сахара. Площадь защищаемых территорий зависит от количества работающих «LAND-COOLER» и может составить 300 тыс.км2 и более, что сопоставимо с площадью Большой пустыни Виктория (Австралия), пустынями Руб-эль-Хали, Большой Нефуд (Саудовская Аравия) и др.

39 Корректировка климатических изменений. Комплексы «LAND-COOLER» могут использоваться не только для восстановления кругооборота воды на прибрежных аридных территориях, но и в качестве средства корректировки нежелательных климатических изменений на условно благополучных территориях юга Европы, нуждающихся в стабилизации климата, снижении максимальных летних температур и т.п. Влияние «LAND-COOLER» на климат суши может ощущаться на расстоянии до 600км от берега.

40 Тезисы 6: Краткосрочной (3-5лет.) перспективой работы станций «LAND-COOLER» станет снижение среднегодовых температур, сокращение засушливого периода, снижение дефицита пресной воды, расширение площади сельскохозяйственных угодий. Долговременной (5 – 30 лет.) перспективой работы станций «LAND-COOLER» будет восстановление кругооборота воды и ликвидация (озеленение) пустынь на континенте, а также возрождение лесов, естественных водоемов, распространение комфортного климата на территории бывшей пустыни. ПЕРСПЕКТИВЫ «LAND-COOLER»

41 Станции «LAND-COOLER» и продовольственная безопасность. «Если мы на глобальном уровне не предпримем никаких действий, направленных на борьбу с климатическими изменениями, то фермеры по всей Африке – да и в других частях света, включая Америку, – будут вынуждены оставлять свои угодья. Результатом этого станет массовая миграция, растущий дефицит продовольствия, разрыв социальных связей и даже политическая нестабильность». Кофи Аннан, бывший Генеральный Секретарь ООН. Нехватка пресной воды станет наиболее острой проблемой человечества в предстоящем десятилетии, к таким выводам пришел, например, главный научный советник британского правительства Джон Беддингтон. Особый интерес представляет его прогноз по характерным временным этапам на 2025 и 2050 гг.

42 Количество стран с большим дефицитом воды к 2025 г. увеличится до 51, включая: Китай, Камерун, Доминиканская Республика, Эфиопия, Гана, Индия, Иран, Нигерия, Пакистан, Перу, Судан, Сирия, Танзания, Того, Уганда, Зимбабве. Через четверть века почти весь африканский континент будет зажат в тиски дефицита пресной воды. Следующий этап 2050 г. – еще 17 стран пополнят ряды испытывающих нехватку воды: Бельгия, Бенин, Кот де Вуар, Сальвадор, Ирак, Ямайка, Мали, Мавритания, Мозамбик, Нигер, Северная Корея, Сенегал, Шри-Ланка, Таиланд, Турция, Соединенное Королевство. Проблема пресной воды становится глобальной. Станции «LAND-COOLER» и продовольственная безопасность.

43 Тезисы Решению о строительстве станций « LAND-COOLER » будут предшествовать предпроектные изыскания для определения розы высотных ветров, наличия стабильных воздушных течений, определение оптимальных параметров техногенной облачности и т.п. 2. На выбранной территории будет собран и запущен опытный инжектор-метеотрон на основе турбовентиляторных двигателей, подтверждающий результаты предпроектных изысканий. 3. Строительство инжекторов COOLER, доставка плавучих или строительство стационарных ЯЭУ, наращивание мощности и количества инжекторов. 4. Параллельно должна проводиться систематическая работа по озеленению пустынных территорий. Строительство «LAND-COOLER»

44 Тезисы 8: Струйное перемещение больших объемов воздуха может сопровождаться низкочастотным шумовым фоном (его горизонтальной составляющей над водной поверхностью). Конструкция инжектора должна максимально компенсировать указанные акустические эффекты. Зона струйного перемещение воздуха (радиусом несколько километров вокруг станции COOLER) естественно должна быть закрыта для использования авиатранспорта. Воздушные струи могут представлять опасность для пернатых, летающих над морем на высотах свыше 600м. Детальный анализ экологических последствий применения технологии «LAND-COOLER» предстоит выполнить специализированным организациям (в т.ч. РГГМУ), с учетом требований Конвенции об изменении климата (Рио-де-Жанейро, 1992) и Протокола об ограничении выброса парниковых газов (Киото, 1997). ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПОСЛЕДСТВИЯ использования технологии «LAND-COOLER»

45 Можно придумать много веских причин, чтобы ничего не делать с нестабильностью климата, а только наблюдать, оценивать, приспосабливаться и терпеть. Но человек – не растение и не жертва! (1) Человечество не должно пассивно переживать климатические аномалии, принявшие глобальный наднациональный характер. Сказано: «Наполняйте землю, и обладайте ею, и владычествуйте над всею землею». Мы обязаны использовать данное нам право разумно корректировать меняющиеся условия жизни на вверенной нам планете. Не адаптироваться к климату, но адаптировать климат! (2) Человечество должно уже сегодня сооружать, использовать и совершенствовать стационарные технические средства региональной коррекции температурных аномалий земной поверхности и воздуха. ВЫВОДЫ:

46 (3) Целью регионального техногенного воздействия должно быть обеспечение стабильного природного кругооборота воды в проблемных регионах. ОПРЕСНЕННАЯ МОРСКАЯ ВОДА ИЗ КРАНА НИКОГДА НЕ ЗАМЕНИТ ЛЮДЯМ ОБЫКНОВЕННОГО ДОЖДЯ! (4) Оптимальным средством для региональной коррекции климата является техногенная высотная облачность. (5) Необходимо принять международные соглашения о пределах природного дискомфорта, требующего регионального регулирования климата. ВЫВОДЫ:

47 (6) Необходимо интернационально финансировать проектирование, строительство и энксплуатацию станций типа «LAND-COOLER» как средства снижения климатического дискомфорта и восстановления кругооборота воды на территории проживания народов.

48 СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ. Владимир Рогожкин. Николай Вализер. Кирилл Потапов. Кирилл Мошков. Евгений Коленов. Контакты: Тел.: