10 Марта 2016 К списку

Чтобы вода поделилась мощностью почти даром...

Для развития альтернативной энергетики на северных реках изобретателям необходимо приспособиться к их замерзанию

Рубрики: Изобретения

В мире много говорят об альтернативной энергетике. Это солнечные батареи, ветроэлектростанции, производство альтернативного топлива и так далее. Во всех случаях речь идет о производстве электроэнергии, как универсального средства, обеспечивающего человеческие потребности жизнедеятельности.

Но в чем собственно суть этих инновационных предложений и почему возникла потребность в них? А истина проста: сегодня потребителя не удовлетворяет цена киловатта электроэнергии, которая производится традиционным способом.

 Катапульта для ценника

 Для начала надо сказать, что традиционные технологии производства электроэнергии отличаются низким коэффициентом полезного действия (КПД). При всех ухищрениях общий КПД лучших бензиновых двигателей (с искровым принудительным зажиганием) не превышает 25-30 процентов, а КПД лучших дизельных моторов в их самых экономичных крупногабаритных вариантах (у которых множество сложных дополнительных устройств) многие десятилетия  не может перевалить за 40-45 процентов. У малых дизелей КПД процентов на 10 ниже. В целом, чем выше КПД двигателя, тем больше в нем различных прибамбасов, что катапультирует цены на эти двигатели на  заоблачные высоты.

КПД лучших паровых турбин, на которых производится большая часть электроэнергии в мире, застыли на отметке чуть выше 30 процентов.

Не следует забывать о том, что на цену киловатта электроэнергии влияет цена энергоносителя – газа, мазута, угля, бензина, дизтоплива и т.д. Отсюда начинаются истоки поиска альтернативной энергетики. Поэтому, когда речь заходит о ее потенциальных источниках, то подразумевают, прежде всего, бестопливную энергетику – то, что имеем даром, бесплатно.

По этой части очень много информации о ветроэнергетике (ветропарках, ветростанциях), солнечных батареях и так далее. Но очень мало говорится о бесплотинной гидроэнергии, хотя суть и той, и другой одинакова: трансформировать энергетический потенциал, бесплатного светового потока, бесплатного ветра или бесплатного течения воды в электрическую энергию. Всем известны плотинные ГЭС, но на их строительство уходят гигантские материальные затраты по строительству и мало данных по поводу негативного влияния на экологию.

В информационных потоках сегодня явно превалирует ветроэнергетика. На рынке огромное число готовых изделий и еще больше рекламных предложений.

Но все не так просто, как в рекламном проспекте.

 Сравним две стихии

 Ветряки имеют одно бесспорное преимущество – простоту конструкции. На одном валу находятся привод и генератор.

Но Ветер – стихия  вертлявая, он дует с одной стороны, а через время – с другой. При этом редко имеет постоянную скорость. Изменился порыв воздуха — замедлилось или ускорилось вращение колеса и связанного с ним вала, через который вращение колеса передается электрическому генератору. Поэтому указанная мощность ветроэлектростанции  не достижима  в реальности при длительной эксплуатации.

Конструкции ветро- и гидростанций почти одинаковы. Но с водяной стихией проще. Реки имеют почти постоянную скорость и направление течения. Кроме того, плотность воды почти в 800 раз выше воздуха. Таким образом,  с одного квадратного метра (а это эталон в обоих расчетах) рабочей поверхности привода можно снять в сотни раз большую мощность для генератора. Кто-то напомнит, что в России зимой реки покрываются льдом и как с этим быть? Это не аргумент возражения, а задача для пытливых умов инженеров, ведь реки текут и под зимним панцирем. К тому же российский ум таков: чем труднее задача, тем выше удовольствие после ее решения.

 Что говорят изобретатели

 Для использования бесплотинных ГЭС в зимнее время, например, Виктор и Сергей Кремлевы из Приморского края предлагают установки карусельного и мельничного типа располагать на дне водоемов в местах наиболее интенсивного течения.

 Энергетическая установка карусельного типа

Основой гидро- и ветроэнергетической установки являются 3 Т-образные лопасти (рис. 1), шарнирно закрепленные на оси ротора, как показано на рис.2, лопасти имеют одну степень свободы относительно ротора, могут вращаться вокруг своей оси. Причем угол поворота ограничен и равен 90 градусов. Благодаря такой конструкции, при набегании потока воды или воздуха, лопасти автоматически занимают такое положение, при котором одна сторона создает максимальное сопротивление потоку, а с другой – минимальное, относительно оси ротора. В результате чего создается вращающий момент на валу отбора мощности.

 image001.png

Рис.1

Для легкости вращения лопасти статически сбалансированы относительно своей оси с помощью грузов (рис.2). А чтобы не было слишком резких ударов при развороте лопастей, лопатки имеют асимметричное расположение относительно своей оси.

 image003.png

 Рис.2

 Конструктивно установка может быть выполнена хоть правого, хоть левого вращения.

Генератор для гидроэнергетической установки, работающей под водой, должен быть выполнен с вращающимся статором и иметь свойства водолазного колокола. Это даст возможность избавиться от всякого рода уплотнительных устройств. Внутрь генератора требуется закачать водород, который будет являться не только защитой от проникновения воды во внутреннюю полость генератора, но и уберегать детали генератора от коррозии. Во время работы установки генератор может постоянно подпитываться водородом, получаемым тут же небольшим электролизером.

Энергетические установки предлагаемого типа (особенно бесплотинные) могут с успехом конкурировать со всеми известными типами электростанций. Они отличаются высокой технологичностью и простотой изготовления, обладают высокой удельной мощностью и абсолютной экологической чистотой.

 Энергоустановка «мельничного» типа

В качестве другого типа бесплотинной энергетической установки можно предложить установку мельничного типа, дооборудованную специальным водонепроницаемым кожухом (рис. 3).

 image005.png

 Наличие кожуха позволяет закачать в его нижнюю часть воздух или газ, тем самым, вытеснив воду. В этом случае верхняя часть лопастного аппарата при вращении почти не будет испытывать сопротивления. Под капотом можно установить друг за другом через определенное расстояние, как показано на рисунке, несколько лопастных аппаратов. Валы отбора мощности посредством обгонных муфт соединяются с генератором.

 Гидростанция Н.И.Лунева

 В очень простом изобретении Н.И.Лунев предлагает оригинальный, ранее не задействованный ни в одной из существующих конструкций способ использования энергии как водного потока любого вида (рек, ручьёв, приливов, морской волны и т.д.), так и движения воздушных масс. При этом в работу вовлекается естественный поток, без предварительного преобразования (строительства дамб, каналов, напорных труб).

  image007.jpg

 Данный способ отъёма мощности водного потока является наиболее выгодным и с экологической точки зрения. Он совершенно не нарушает естественного русла реки, занимая от 1 до 10 процентов площади, и тем самым, не препятствуя свободному перемещению речной фауны и флоры в отличие от существующих ГЭС.

В заключение добавим, что рассмотренные проекты – малая часть предложений, с которыми выступают отечественные Кулибины и Черепановы. Почти бесплатную электроэнергию способны давать все наши реки ЯНАО: Обь, Полуй, Надым, Пур, Таз, Войкар, Сыня, Куноват, Щучья. Электростанции допустимы как плавающие, так и подводные, их можно устанавливать на дно и на лед. И снимать с них от десятков киловатт до десятков мегаватт дешевой электроэнергии.

Производить гидроэлектроэнергию могут даже канализационные стоки многоэтажных домов, возвращая энергию, затраченную на подъем воды. Надо только шевелить мозгами.

Владимир Швецов,

председатель Совета ЯНРОО

 «Рационализаторы и  изобретатели Ямала»