ŹRÓDŁA ENERGII W SCHRONACH ATOMOWYCH
1.WSTĘP
Schrony atomowe, czy to znane wszystkim fanom Fallouta Krypty, czy też te prawdziwe mają jedną wspólną cechę. Aby dało się w nich normalnie i wygodnie żyć, to konieczne jest tam zainstalowanie odpowiedniego źródła energii. Z oczywistych względów odpada stosowanie w nich tradycyjnych pieców na węgiel, ognisk czy też użycie świec jako oświetlenia. No chyba, że potencjalni mieszkańcy schronu będą także fanatycznymi ekologami ;-) Jeśli jednak spędzenie w schronie kilku lat ma przebiec w miarę normalnych i wygodnych warunkach, to konieczne jest mieć do dyspozycji odpowiednie i wydajnie źródło energii.
2. WYKORZYSTANIE ENERGII
Schron atomowy powinien być miejscem, w którym da się normalnie pracować i żyć. "Współczesnym" ludziom potrzebne są do tego różne urządzenia ułatwiające codzienną pracę i życie. Każde z takich urządzeń musi być czymś napędzane - zasilane. Czyli musi być do niego dostarczona energia, która może występować w trzech postaciach:
- energii mechanicznej
- energii cieplnej
- energii elektrycznej
2.1. ENERGIA MECHANICZNA
Energia mechaniczna jest najłatwiejszą do uzyskania. Można zaprząc do kieratu parę pociągowych koni czy wołów i już możemy napędzać tym różne urządzenia. To oczywiście jest żart ale należy pamiętać, że w kopalniach jeszcze w okresie powojennym stosowano konie do prac pod ziemią. Oczywiście do schronu atomowego nikt będzie "zatrudniał" żadnych zwierząt pociągowych, choćby ze względu na zapewnienie im odpowiedniej ilości paszy. Poza tym samo wykorzystanie energii mechanicznej może sprawiać problemy. Bowiem konieczne jest tu zastosowanie pasków napędowych, wałów, przekładni, czyli urządzeń zajmujących sporo miejsca.
Energię mechaniczną można wykorzystać transformując ją w energię hydrauliczną. Niewątpliwe ciekawie wyglądałyby wnętrza i korytarze schronu, pełne ciągnących się przewodów z czynnikiem roboczym (olejem). Każda instalacja hydrauliczna ma to do siebie, że potrafi przeciekać. Wyjście na zewnątrz i dokupienie do niej oleju aby uzupełnić braki w instalacji z oczywistych względów nie będzie wchodzić w rachubę. Podobnie rzecz będzie się miała z zastosowaniem instalacji pneumatycznej. Nic nie będzie tu wyciekać - w końcu czynnikiem roboczym jest powietrze i zawsze go można pobrać z "zewnątrz". Nie wiem jednak, kto chciałby mieszkać w otoczeniu pełnym "syczących" maszyn i urządzeń.
Jednak plany takiego, jak powyższe wykorzystania energii nie są wzięte z sufitu. W połowie XIX wieku rozważano kwestię zasilania budynków w sprężone powietrze czy inne płyny robocze znajdujące się po ciśnieniem. Jednak oprócz technicznych wad takiego rozwiązania, pojawia się też kwestia najważniejsza. Są nią straty energii występujące podczas przesyłu oraz awaryjność takiego systemu. A przecież źródło energii ma pracować w schronie atomowym czyli miejscu gdzie wymagana będzie duża niezawodność i bezawaryjność. W końcu wszyscy wiemy co wynikło z awarii Hydroprocesora w Krypcie 13.
2.2. ENERGIA CIEPLNA
Energię cieplną można wykorzystać w bardziej przystępniejszy sposób. Oczywiście silniki i urządzenia parowe również nie wchodzą w grę. Należy jednak pamiętać, że czas powszechnej dostępności od energii elektrycznej zaczyna się dopiero na początku ubiegłego wieku. A przecież ludzie jakoś wcześniej dobrze sobie bez niej radzili. Mimo to energia cieplna może jednak znaleźć - i to bardzo duże - zastosowanie w schronie. Przede wszystkim do wytwarzania ciepłej wody do celów grzewczych i użytkowych, jak również w systemie wentylacji i klimatyzacji pomieszczeń schronu.
2.3. ENERGIA ELEKTRYCZNA
Najbardziej wygodną w użyciu, łatwą do przetwarzania jest energia elektryczna. Jej zaletą jest także duża łatwość "transportu", gdyż można to wykonać za pomocą cienkich przewodów miedzianych lub aluminiowych, a nie wałków, pasków, łańcuchów czy też instalacji przepływowych z czynnikami roboczymi.
Energię elektryczną można łatwo zamienić na pozostałe formy energii. Stosując silnik elektryczny uzyskamy energię mechaniczną, a użycie grzałek da nam energię cieplną. Napędem elektrycznym wprawimy w ruch obiegi hydrauliczne oraz pneumatyczne. W schronie zamontowane będą różne urządzenie, które aby mogły działać muszą być zasilane odpowiednim napięciem. Wymienić tu można przede wszystkim system oczyszczania i regeneracji powietrza, oświetlenie czy choćby urządzenia do zapewnienia szeroko pojętej rozrywki jego mieszkańcom.
3. JAKĄ MOC POWINNO MIEĆ ŹRÓDŁO ENERGII UMIESZCZONE W SCHRONIE ATOMOWYM
Aby odpowiedzieć na to pytanie, konieczne jest obliczenie zapotrzebowania na moc wszystkich urządzeń elektrycznych oraz cieplnych.
Zapotrzebowanie na moc cieplną schronie będzie się utrzymywać na w miarę stałym poziomie. Wynika to z tego, że na warunki życia w takim miejscu jak schron, nie będą miały wpływu zewnętrzne czynniki klimatyczne takie jak temperatura czy nasłonecznienie. W końcu to nie altanka stojąca na wolnym powietrzu, ale obiekt umieszczony pod ziemią lub wewnątrz masywu górskiego/ziemnego.
Zapotrzebowanie na moc elektryczną można w najprostszy sposób określić, sumując energię pobieraną przez wszystkie urządzenia zainstalowane w schronie. Trzeba jednak zauważyć, że obciążenie elektryczne nie będzie się utrzymywać przez cały czas na poziomie maksymalnym, ale będzie podlegać zmianom. Podobnie jak w rzeczywistym systemie elektroenergetycznym, w którym występują okresowe zmienności obciążenia. To znaczy, że w ciągu doby pracuje różna liczba urządzeń elektrycznych zależna od aktualnej aktywności ludzi.
Powyższe zagadnienia można dokładniej rozpatrzyć uwzględniając tryb życia jaki będą prowadzić ludzie mieszkający w schronie. Są oni przecież odizolowani od zewnętrznego otoczenia, więc takie kwestie jak choćby aktualna pora dnia nie będą miały dla nich większego znaczenia. Skoro jednak schron ma być miejscem, w którym człowiek ma w miarę normalnie przeżyć kilka lat, aby potem móc wyjść na powierzchnię, to warunki tam panujące powinny być maksymalnie zbliżone do rzeczywistych. To znaczy doba powinna trwać 24 godziny, powietrze powinno mieć odpowiedni skład, a ludzie powinni żyć i pracować w sposób zbliżony do warunków panujących na zewnątrz.
Stąd też właśnie, bardzo ważna będzie kwestia dobowej aktywności człowieka i związanego z tym zapotrzebowanie na energię elektryczną. A mając taką wiedzę można będzie określić niezbędną moc źródła energii elektrycznej.
4. ŹRÓDŁA ENERGII
W Krypcie 13 - jak podaje "Podręcznik przetrwania mieszkańca Krypty" - głównym źródłem energii jest system geotermalny, natomiast źródłem zapasowym jest reaktor jądrowy...
4.1. REAKTOR JĄDROWY
Właśnie!!! Najbardziej oczywistym źródłem energii do schronu wydaje się być reaktor jądrowy. I nie chodzi tu wcale o "zbieżność tematyczną" tych dwóch rzeczy. Po prostu użycie takiego źródła energii eliminuje nam zapewnienie dużej ilości paliwa oraz wyklucza pojawienie się produktów jego "przerobu" jak spaliny czy popiół.
Najbardziej rozpowszechnionymi w użyciu są ciśnieniowe reaktory wodne (PWR - Pressurized Water Reactor) i na ich przykładzie rozpatrzony zostanie aspekt zapotrzebowanie na paliwo. Stosowany jest w nich lekko wzbogacony uran o zawartości 2 ÷ 4% U 235/92. Reaktory tego typu cechują się sprawnością rzędu 30 ÷ 33%. Miarą efektywności wykorzystania paliwa jest tzw. wypalenie, czyli ile energii uzyskamy z jednostki masy paliwa. Dla reaktorów typu PWR wynosi ono 10 ÷ 30 (MW * d)/kg (0,864 ÷ 2,592 TJ/kg).
Aby określić przez jaki czas będzie można eksploatować taki reaktor, jednorazowo załadowany paliwem trzeba przyjąć następujące założenia:
- moc cieplna reaktora wynosi 1 MW (uzyskiwana moc elektryczna to 300 kW)
- masa paliwa w rdzeniu reaktora wynosi 1000 kg.
Mnożąc wypalenie razy masę paliwa, a następnie całość dzieląc przez moc cieplną reaktora uzyskamy czas działania tego urządzenia (w sekundach) z taką właśnie mocą znamionową. Dzieląc uzyskany wynik przez 86400 sekund, otrzymamy czas pracy reaktora na tej ilości paliwa, liczony w dniach. Dla powyższych parametrów i założeń wynik ten wynosi 10000 ÷ 30000 dni. Czyli od 27 do 82 lat. Oczywiście są to tylko czysto teoretyczne i przykładowe przeliczenia, nie uwzględniające szeregu rzeczywistych warunków pracy reaktora. Jednak w dobry sposób oddają one oczywiste zalety zastosowania reaktorów jądrowych gdy chodzi o zabezpieczenie odpowiedniej ilości paliwa do dalszego wytwarzanie energii.
Ale użycie reaktora jądrowego to nie tylko oczywiste zalety gdy chodzi o tzw. gospodarkę paliwową. Do jego poprawnej i właściwej pracy konieczna jest rozbudowa odpowiedniej infrastruktury. Czyli zastosowanie zabezpieczeń (osłon) przed promieniotwórczością oraz zainstalowanie wymienników ciepła. Pozwolą one na przekazanie ciepła i "odizolowanie" promieniotwórczego, gorącego czynnika roboczego wytwarzanego w reaktorze od czynnika, który zasilać (napędzać) będzie turbogenerator.
Poza tym użycie reaktora (jak i konwencjonalnych kotłów wytwarzających parę) wymaga stałego i nieprzerwanego dostępu do wody, która powinna chłodzić układy skraplaczy pary wychodzącej z turbin. Zakłada się, że dla elektrowni jądrowych na 1 MW wytwarzanej w nich energii elektrycznej, przez skraplacze powinno przepływać 0,053 metra sześciennego (53 litry) wody na sekundę. Stąd nasuwa się oczywisty wniosek, że schron musiałby być umieszczony w pobliżu rzeki czy też dużego zbiornika wodnego. Następnie systemem podziemnych rurociągów woda powinna być doprowadzana do urządzeń obsługujących reaktor.
Należy pamiętać jednak, że schron atomowy jest z reguły konstrukcja tajną (a na pewno powinien taki być). Dlatego też, ważną kwestią w takim przypadku byłoby umieszczenie ujęcia i spustu wody. Zwłaszcza, że temperatura wody spustowej dawałaby jasną informacje o tym, że w pobliżu pracuje jakieś "podejrzane" urządzenie. No i kolejna kwestia. Pompy dostarczające wodę do chłodzenia skraplaczy również pobierałyby pewną część produkowanej energii elektrycznej.
4.2. SILNIK SPALINOWY
Niezawodnym i prostym w działaniu źródłem energii w schronie atomowym może być silnik spalinowy. Grupa takich urządzeń może napędzać generatory prądu elektrycznego. Jednocześnie do dalszego "przerobu" można wykorzystać ciepło zawarte w spalinach czy w wodzie chłodzącej silniki. Magazynowanie paliwa do silnika raczej nie sprawia kłopotów. Raczej, gdyż kwestią do rozważenia jest, ile tego paliwa powinno się zmagazynować.
Do wytwarzania energii elektrycznej stosowane są silniki wysokoprężne, pracujące wg. obiegu Diesla. Silniki takie mogą być zasilane różnorodnym paliwem - od lekkiego do ciężkiego oleju ("bunker oil") napędowego. Silniki o małej mocy pracują przeważnie na lekkim oleju napędowym, a silniki średnie i duże na ciężkim oleju napędowym, który musi być jednak wstępnie odpowiednio przygotowany do pracy (usunięcie zanieczyszczeń stałych, podgrzanie w celu osiągnięcia odpowiedniej lepkości).
Aby określić ile paliwa trzeba by zmagazynować do pracy silnika pracującego w schronie, trzeba przyjąć pewne założenia. Otóż, tak jak w przypadku reaktora jądrowego zakładamy, że produkowana moc elektryczna będzie wynosić 300 kW. Silniki spalinowe stosowane w takich celach, osiągają sprawność rzędu 43%, więc moc mechaniczna takiego urządzenia powinna wynosić około 700 kW. Jednostkowe zużycie paliwa w takiego typu silnikach wynosi 200 ÷ 280 g/(kW * h). Wartość opałową paliwa można przyjąć na poziomie 42 000 kJ/kg.
Posiadając powyższe dane można określić godzinowe zużycie paliwa, które uzyska się mnożąc jednostkowe zużycie paliwa razy moc mechaniczną silnika. Po odpowiednim przeliczeniu jednostek uzyskamy wynik w kilogramach na godzinę. Dla przykładowego silnika spalinowego, który ma pracować w schronie atomowym, godzinowe zużycie paliwa wynosić będzie 140 ÷ 196 kg/h. Tak więc na całodzienną pracę silnika potrzebne będzie 3360 ÷ 4704 kilogramów paliwa.
Jeśli założymy, że gęstość paliwa wynosić będzie 0,9 kilograma na litr (gęstość zależy od rodzaju paliwa i wynosi 0,835 kg/l dla olejów lekkich, do 0,97 kg/l dla olejów ciężkich), to otrzymamy całodzienne zapotrzebowanie paliwa wyrażone w litrach. Dla powyższych danych wynosić one będzie 3733 ÷ 5226 litra na dzień. Czyli na miesięczną pracę potrzeba by zmagazynować od prawie 120 tysięcy do 155 tysięcy litrów paliwa.
Oczywiście powyższy wynik powstał przy założeniu, że silnik spalinowy napędzający generator prądu pracuje cały czas z najwyższą mocą. Jest to oczywiście nieprawda, gdyż zapotrzebowanie na moc elektryczną będzie się zmieniać. Powyższa ilość paliwa, które trzeba by zmagazynować, obrazuje problematyczność zastosowania silnika spalinowego jako źródła energii w schronie.
Zastosowanie układów odzysku ciepła zawartego w wodzie chłodzącej silnik czy też w spalinach tylko w nieznacznym stopniu poprawiło by uzyskiwany efekt energetyczny. Można z tego wyciągnąć jeden wniosek, że użycie silników spalinowych do wytwarzania energii w schronie podobnym do falloutowych Krypt byłoby nieopłacalne. Zarówno z technicznego jak i ekonomicznego punktu widzenia. Chyba, że taki schron byłby umieszczony w pobliżu dużego źródła ropy naftowej oraz miałby urządzenia potrzebne do jej przerobu. Wówczas problem dostępności paliwa byłby ostatecznie rozwiązany.
Należy jednak wspomnieć, że w rzeczywistych schronach stosuję się silniki spalinowe. Jak choćby w nieużywanym już kompleksie schronów w Greenbrier, przeznaczonych dla senatu Stanów Zjednoczonych. Zostały tam zainstalowane 3 silniki spalinowe o łącznej mocy 675 kW. Zapas paliwa jaki został do nich zmagazynowany wynosi prawie 160 000 litrów. Stąd przewidziany czas pracy to ponad 40 dni.
4.3. ENERGIA GEOTERMICZNA
Głównym źródłem energii w Krypcie 13, jak podaje "Podręcznik przetrwania mieszkańca Krypty", jest system geotermalny. Nie zawarto tam niestety więcej szczegółów na ten temat. Tak więc w dalszych rozważaniach, trzeba będzie uwzględnić obecny stan wiedzy na ten temat i praktycznie stosowane już rozwiązania.
Źródłem energii geotermicznej (energii wewnątrz skorupy ziemskiej) jest powolny rozpad pierwiastków radioaktywnych, takich jak uran czy tor. Pierwiastki te występują w bazalcie i granicie, czyli w podstawowych składnikach skorupy ziemskiej. Rozpadowi promieniotwórczemu towarzyszy wydzielanie się energii termicznej. Przeciętny przyrost temperatury przy posuwaniu się w głąb wynosi około 40K/km, a w niektórych regionach nawet i znacznie przewyższający wartość 80 K/km.
Zasoby geotermiczne dzielą się na:
- hydrotermiczne, czyli są to złoża wody, pary bądź mieszaniny parowo-wodnej o wysokiej temperaturze przekraczającej niekiedy 200 °
- petrotermiczne, gdzie magazynem energii cieplnej są suche skały o wysokiej temperaturze.
W praktycznych, a więc sprawdzonych już rozwiązaniach wykorzystuje się zasoby hydrotermiczne. Aby źródło można było wykorzystywać do produkcji energii elektrycznej, powinno ono spełniać pewne warunki. Przede wszystkim mieć określoną temperaturę dostarczanej ciepłej wody - powyżej 150 °. A także zapewnić możliwość wykonania drugiego odwiertu, którym wtłaczany będzie z powrotem czynnik z którego już odebrano ciepło. Zakładamy przy tym, że koszt wykonania samych odwiertów przy montowaniu takiego źródła energii w schronie, nie będzie brany jako czynnik decydujący. A sama decyzja o wykorzystaniu geotermii powinna jednocześnie zapaść wraz z decyzją o lokalizacji schronu atomowego.
Do produkcji energii elektrycznej (napędu turbogeneratora) można wykorzystywać parę uzyskiwaną bezpośrednio z powierzchni eksploatowanej studni geotermicznej. Jednak takie rozwiązanie niesie za sobą możliwość wystąpienia awarii turbiny. Wraz z wydobywaną z głębi ziemi parą i gorącą wodą, na powierzchnie wydostają się też różne agresywne gazy (głównie siarkowodór). Będą one osiadać na powierzchni łopatek turbiny przyspieszając ich korozję. Aby temu zapobiec stosuje się zespoły wymienników ciepła, które komplikują i pogarszają sprawność pracy całego zespołu. Inną metodą wykorzystania ciepła zawartego w wodzie czerpanej z głębin, jest zastosowanie turbin pracujących na czynniku niskowrzącym (płyn odparowujący już w temperaturze pokojowej). Wodą wypływająca ze studni głębinowej oddawać będzie ciepło takiemu czynnikowi w specjalnym wymienniku ciepła.
Przy wyborze oraz źródła energii do schronu atomowego można założyć, że koszty jego wykonania i instalacji będą raczej na drugim miejscu. Zwłaszcza jeśli ma ono pracować na okres dłuższy niż jeden miesiąc. W takim przypadku można zastosować różne układy kombinowane. W przypadku geotermii może być to budowa układu wykorzystującego oba opisane powyżej metody odbioru ciepła z czynnika wydobywanego z ziemi. W skład takiego systemu weszłyby więc dwa turbogeneratory: na parę geotermiczną oraz na czynnik niskowrzący. W stosownych już rozwiązaniach sprawność takiego zespołu wynosi około 34 %.
Trzeba jednak zauważyć, że taki układ pracy turbin zbliżony jest swoim działaniem do konwencjonalnych turbin zasilanych parą wodną wytwarzaną w kotłach bądź reaktorach jądrowych. Dlatego też w takim przypadku konieczne jest zastosowanie układów skraplaczy chłodzących wychodzące z turbin czynniki. A to wymaga dostępu do bieżącego źródła wody. Można to też rozwiązać stosując chłodzenie konwekcyjne - ciepło odbierane w skraplaczach będzie oddawane do atmosfery w specjalnych chłodniach kominowych. Jednak należy cały czas pamiętać, że źródło energii ma pracować w obiekcie, którego istnienie powinno być jak najbardziej zamaskowane. Wydobywające się z góry strużki pary na pewno dałyby postronnym obserwatorom jasny sygnał, że w pobliżu mieści się jakiś tajny obiekt.
Na koniec warto wspomnieć, że o wiele mniej skomplikowany jest układ ciepłowni geotermicznej. Jego zastosowanie miałoby np. sens w przypadku użycia jako głównego źródła energii silników spalinowych. Napędzałyby wtedy one główne generatory prądu elektrycznego, a kwestie związane z ogrzewaniem rozwiązywałaby energia geotermiczna.
5. INNE ROZWIĄZANIA
Źródło energii zainstalowane w schronie atomowym powinno się cechować przede wszystkim dużą niezawodnością działania oraz możliwie maksymalną sprawnością w wytwarzaniu energii elektrycznej. Jeśli założymy, że koszty instalacji źródła energii są na drugim miejscu, to pojawia się przed nami dużo możliwości wprowadzenia modyfikacji i usprawnień.
5.1. MODYTFIKACJA UKŁADU Z SILNIKIEM SPALINOWYM
W przypadku zastosowania silników spalinowych można zastosować obieg skojarzony ze sprężarkową pompą ciepła. W skrócie, pompa ciepła jest urządzeniem, które wykorzystując dostarczaną z zewnątrz energię (napędzającą sprężarkę), niejako transportuje ciepło zawarte w "dolnym źródle" (np. woda w jeziorze, rzece) do "górnego źródła" (np. grzejniki, inne odbiorniki ciepła). W układzie z silnikiem spalinowym, napędzany przez niego generator zasilać będzie sprężarkę pracującą w obiegu pompy ciepła. Dodatkowo można też wykorzystać ciepło zawarte w wodzie chłodzącej silnik, oraz i ciepło zawarte w spalinach opuszczających silnik.
Na ten ostatni aspekt warto zwłaszcza zwrócić uwagę. Otóż odbierając ciepło zawarte w spalinach obniżamy też ich temperaturę. A skoro takie urządzanie ma pracować w schronie atomowym, to na pewno by nam zależało aby temperatura spalin wychodzących na zewnątrz była jak najmniejsza. Wtedy ryzyko wykrycia schronu metodami termolokacji również byłoby znacznie mniejsze.
Jednak w takim przypadku pojawia się problem tzw. "korozji niskotemperaturowej". Otóż zawarta w paliwie siarka będzie również w spalinach w postaci różnych tlenków. W niskiej temperaturze tlenki te w połączeniu z parą wodną będą tworzyć cząsteczki kwasu siarkowego, który może przyspieszyć korozję elementów odprowadzających spaliny na zewnątrz.
5.2. WYKORZYSTANIE BIOMASY
W schronie atomowym będzie przebywać przez cały czas stała liczba osób. Wycieczki na zewnątrz raczej nie będą codziennością. Zwłaszcza jeśli takim schronem będzie Krypta 13, mająca swego wyjątkowo upierdliwego Nadzorcę :-) W takim przypadku można pomyśleć o wykorzystaniu biomasy wytwarzanej przez ludzi do produkcji biogazu. Dla niewtajemniczonych - biomasa - to po prostu "produkty" jakie wydalać z siebie będą ludzie mieszkający w schronie, a także odpadki powstające m.in. podczas przygotowywania posiłków.
Cała biomasa po zebraniu do specjalnych pojemników, podlega tzw. fermentacji metanowej. Udział mają w tym różnego rodzaju bakterie, które przyspieszają procesy produkcji biogazu. W jego skład wchodzi metan (55 ÷ 70 %), wodór (1 ÷ 3 %), tlen (0,5 ÷ 1 %) oraz dwutlenek węgla (do 40%). Z fermentacji 1 tony biomasy można uzyskać paliwo gazowe w ilości 350 ÷ 500 metrów sześciennych, o cieple spalania 18000 ÷ 24000 kJ/m3.
Czy ludzie mieszkający w schronie "wyprodukują" tyle biomasy? I w jakim czasie? Na pewno tak wytwarzane paliwo (i w tak małej ilości) nie będzie raczej służyć do napędu turbiny gazowej pracującej w jakimś skojarzonym obiegu z np. silnikiem spalinowym. Jednak produkowany gaz można wykorzystywać do przygotowywania ciepłej wody np. do celów sanitarnych.
5.3. OGNIWA PALIWOWE
W ogniwach paliwowych występuje bezpośrednie przetwarzanie energii chemicznej paliwa na energię elektryczną. Ogniwo paliwowe produkuje energię elektryczną z paliw węglowodorowych. Uzyskany z takiego paliwa gaz bogaty w wodór jest doprowadzany do anody ogniwa paliwowego, do katody zaś doprowadzany jest tlen zawarty w powietrzu. Wodór i tlen reagują z elektrolitem, w którym dzięki przewodności jonowej płynie prąd, którego obwód zewnętrzny jest zamykany poprzez odbiornik. Ogniwo paliwowe pracuje więc bez przerwy jeśli tylko wodór i tlen są dostarczane do jego elektrod.
Problemem w budowie elektrowni opartej na takim źródle energii jest oczywiście dostępność do wodoru. Trzeba przy tym zauważyć, że do uzyskania wodoru metodą klasycznej elektrolizy zużyje się więcej energii niż otrzyma z jego spalania. Istnieją co prawda metody uzyskiwania wodoru przy pomocy wysokiej temperatury (termoliza, termochemia) jednak wymagałoby to zainstalowania dodatkowego źródła energii.
Inaczej sprawa się ma jeśli będzie wykorzystywany wodór zawarty w węglowodorach czyli np. w gazie ziemnym. W takim układzie jednocześnie wytwarzany jest prąd elektryczny, a pozostała część gazu ziemnego jest spalana w zwykłym kotle. Uzyskana w ten sposób para może napędzać turbogenerator (turbina parowa + generator prądu) oraz być wykorzystana do celów grzewczych. Ogniwa paliwowe wytwarzają prąd stały, natomiast turbogenerator prąd zmienny. Aby oba urządzenia mogły pracować w tej samej sieci energetycznej, konieczne jest przetworzenie prądu stałego na zmienny. Wymaga to użycia zespołu falowników oraz transformatora, co podraża koszt użycia takiego systemu.
Trzeba również rozważyć kwestię skąd będzie się czerpać gaz ziemny. Jeśli schron byłby umieszczony w pobliżu jego złoża, wtedy problem jest rozwiązany. Gaz ziemny nie jest jednak "królikiem z kapelusza" i nawet dobry "magik" nie sprawi by pojawił się on w miejscu przez nas oczekiwanym. Poza tym samo złoże musi posiadać odpowiednie warunki umożliwiającego jego eksploatację.
6. PODSUMOWANIE
Wybór odpowiedniego źródła energii do schronu atomowego nie jest rzeczą błahą i prostą. Głównym czynnikiem, który trzeba uwzględnić jest czas przez jaki energia (przede wszystkim elektryczna) ma być produkowana. A zależeć to będzie od przeznaczenie schronu. Czy ludzie będą w nim mieli tylko przeczekać skutki uderzeń jądrowych czy też zamieszkać tam przez kilka lat. A już zupełnie czymś innym jest użycie schronu podobnego do falloutowych Krypt - samowystarczalnych "arek Noego", mogącym zapewnić przez kilka pokoleń byt żyjącym w nich ludzi.
Użycie energii jądrowej oraz energii geotermalnej będzie miało sens tylko w przypadku dłuższej niż kilka lat eksploatacji schronu. Natomiast silniki spalinowe napędzające generatory prądu są powszechnie stosowane w tego typu obiektach. I jest to rozwiązanie ze wszech miar sprawdzone w kilkudziesięcioletniej już praktyce.
Reasumując - każdy obywatel powinien jednak zwracać uwagę, jak kształtuje się budżet swojego państwa. Kto wie, czy niedaleko Waszego miejsca zamieszkania nie jest budowany właśnie taki obiekt jak Krypta, a Wy nie macie o tym nawet pojęcia. Parafrazując słowa z opowiadania Roberta J. Szmidta "Ognie w ruinach" można powiedzieć, że "rząd mógł wydać miliardy na jakiś pieprzony podziemny schron, a miliony emerytów nie miały za co wykupić swoich lekarstw".
Tak więc miejmy świadomość co się dzieje wokół nas i pamiętajmy, że Fallout tak do końca nie jest fantastyczną fikcją.
Literatura
© 2004 Marek 'Squonk' Rauchfleisch