Источник энергии над головой

Page 1
background image

Page 2
background image

76

СЕТИ  РОССИИ

В

ыживание

 

человечества

 

в

 XXI 

веке

 

зависит

 

от

 

того

как

 

бы

-

стро

 

люди

 

ликвидируют

 

недо

-

статок

 

чистой

 

пресной

 

воды

а

 

возобновляемые

 

источники

 

энергии

 

заменят

 

сегодняшние

 

традиционные

вызывающие

 

экологическое

 

и

 

тепло

-

вое

 

загрязнение

 

природы

В

 

начале

 XX 

века

 

гениальный

 

изобретатель

 

Никола

 

Тесла

 

написал

 

статью

 «

Энергия

 

воды

 

как

 

идеальное

 

средство

 

использования

 

энергии

 

солнца

», 

в

 

которой

 

высказывалась

 

мысль

 

о

 

том

что

 

использование

 

энергии

 

облаков

 

как

 

одной

 

из

 

частей

 

наиболее

 

мощного

 

земного

 

процес

-

са

 

в

 

природе

 — 

круговорота

 

воды

 — 

является

 

наиболее

 

перспективным

 

источником

 

возобновляемой

 

энер

-

гии

Можно

 

добавить

что

 

и

 

наиболее

 

мощным

 

источником

 

пресной

 

воды

.

Круговорот

 

потребляет

 

до

 

четвер

-

ти

 

всей

 

энергии

 

Солнца

воспринима

-

емой

 

поверхностью

 

Земли

и

 

его

 

по

-

тенциальные

 

возможности

 

на

 

много

 

порядков

 

превышают

 

энергоресурсы

 

гидро

и

 

ветроэнергетики

Если

 

при

-

нять

 

среднюю

 

высоту

 

облаков

рав

-

ную

 3 

км

то

 

каждый

 

килограмм

 

воды

доставленный

 

без

 

потерь

 

на

 

землю

обладает

 

сконцентрированной

 

энер

-

гией

эквивалентной

 

примерно

 300 

атм

что

 

на

 

несколько

 

порядков

 

пре

-

вышает

 

ее

 

концентрацию

 

в

 

гелио

-, 

ветро

-, 

гидро

и

 

приливных

 

источни

-

ках

и

 

приближается

 

к

 

концентрации

 

энергии

 

в

 

дизелях

 

или

 

паротурбинных

 

установках

Соответственно

 

снижают

-

ся

 

габариты

 

и

 

стоимость

 

установок

использующих

 

сконцентрированную

 

энергию

Однако

 

только

 

технологии

 

XXI 

века

 

позволили

 

осуществить

 

пред

-

ложение

 

Теслы

.

Практическое

 

опробование

 

пред

-

ложения

разработанного

 

с

 

учетом

 

последних

 

достижений

 

техники

воз

-

можно

 

на

 

небольшой

 

и

 

недорогой

 

пилотной

 

установке

 

малой

 

мощно

-

сти

 

с

 

использованием

 

выпускаемого

 

сейчас

 

оборудования

 

и

 

материалов

.

Установка

 

мощностью

 2800 

кВт

 

(

см

рис

.) 

располагается

 

на

 

корабле

-

танкере

 (1) 

водоизмещением

 

около

 

тыс

т

  (

возможно

 

с

 

электроприво

-

дом

 

винта

), 

находящемся

 

в

 

море

чтобы

 

над

 

ними

 

были

 

облака

 

и

 

он

 

дрейфовал

 

со

 

скоростью

 

их

 

пере

-

мещения

С

 

этого

 

судна

 

к

 

облаку

 

поднимается

 

с

 

помощью

 

трех

 

или

 

более

 

гелиевых

 

привязных

 

аэро

-

статов

 (2) 

типа

  «

Ягуар

» 

или

  «

Пума

» 

российской

 

фирмы

  «

РосАэроСисте

-

мы

» 

с

 

полезной

 

нагрузкой

 1,2—1,7 

т

 

конусообразный

 

сборник

 (3) 

из

 

про

-

мышленной

 

аэроткани

 c 

радиусом

 

основания

 

около

 50 

м

  (

это

 

при

-

мерно

 

площадь

 

футбольного

 

поля

). 

Круговая

 

форма

 

наружного

 

края

 

сборника

 

обеспечивается

 

прикре

-

пленным

 

кольцевым

 

баллоном

 (4), 

наполненным

например

гелием

 

под

 

небольшим

 

давлением

Тросо

-

вая

 

аэростатная

 

обвязка

 

поддержи

-

вает

 

сборник

 

и

 

центральную

 

трубу

воспринимая

 

вертикальные

 

и

 

боко

-

вые

 

усилия

Четвертый

 

аэростат

 (5) 

с

 

экологически

 

чистыми

 

мелкоди

-

сперсными

 

реагентами

  (

например

 

сухим

 

льдом

поднимается

 

выше

 

облака

С

 

него

 

по

 

команде

 

с

 

зем

-

ли

 

эти

 

вещества

 

разбрасываются

 

в

 

облако

вызывая

 

искусственный

 

ливень

Для

 

пополнения

 

запаса

 

рас

-

ходуемых

 

реагентов

 

необязательно

 

спускать

 

этот

 

аэростат

 — 

можно

 

ис

-

пользовать

 

саморазгружающееся

 

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

 над головой 

В ближайшее время бурное развитие нанотехнологий и их использование при из-
готовлении высокопрочных материалов сделают еще более экономически выгод-
ной реализацию предложения гениального изобретателя Николы Теслы.

Александр БАЙБИКОВ, д.т.н.

подъемное

 

устройство

поднимаю

-

щееся

 

по

 

специальному

 

тросу

сое

-

диняющее

 

этот

 

аэростат

 

с

 

кораблем

В

 

течение

 

получаса

 

в

 

обычном

 

ливне

 

выпадает

 

до

 25 

мм

 

осадков

Поэто

-

му

 

объем

 

воды

попадающей

 

в

 

сбор

-

ник

 

за

 

это

 

время

равен

 175 

м

3

По

-

тенциальная

 

энергия

 

этой

 

воды

 

при

 

высоте

 

расположения

 

облака

 3 

км

 

равна

 1430 

кВт

ч

Вода

 

стекает

 

по

 

поверхности

 

сборника

 

и

 

собирается

 

в

 

трубе

 (6) 

из

 

аэроткани

 

у

 

вершины

 

конуса

При

 

угле

 

конуса

 

около

 60

о

 

та

-

кой

 

сборник

 

и

 

прикрепленная

 

трех

-

километровая

 

труба

выполненные

 

из

 

современной

 

аэростатной

 

обо

-

лочечной

 

ткани

будут

 

весить

 

около

 

700 

кг

Вес

 

ткани

 

сборника

 

может

 

Рис

Установка

 

получения

 

электроэнергии

 

из

 

облаков


Page 3
background image

77

№ 3, ноябрь-декабрь, 2010

быть

 

уменьшен

 

по

 

сравнению

 

с

 

обычной

 

аэротканью

так

 

как

 

от

-

сутствует

 

необходимость

 

снижения

 

проницаемости

 

для

 

удержания

 

лег

-

ко

 

текучего

 

гелия

Свободно

 

па

-

дающая

 

вода

  (

например

в

 

трубе

вообще

 

ничего

 

не

 

весит

а

 

по

 

ткани

 

сборника

 

она

 

стекает

 

слоем

 

в

 

доли

 

миллиметра

Сила

составляющая

 

некоторую

 

часть

 

от

 

веса

 

воды

дей

-

ствующая

 

на

 

стенки

 

трубы

 

и

 

сбор

-

ника

в

 

основном

 

возникает

 

от

 

сил

 

трения

 

между

 

тканью

 

и

 

водяным

 

потоком

Для

 

уменьшения

 

трения

 

воды

 

о

 

стенки

 

трубы

 

целесообраз

-

но

 

водоотталкивающее

 

покрытие

например

 

фторопластом

Для

 

вос

-

приятия

 

тяжести

 

оболочки

 

сборника

 

и

 

других

 

нагрузок

 

можно

 

использо

-

вать

 

систему

 

канатов

соединяющих

 

кольцевой

 

баллон

сборник

 

и

 

об

-

ласть

 

около

 

вершины

 

конуса

ана

-

логичную

 

обычной

 

обвязке

 

аэро

-

статов

Центральная

 

труба

 

сборника

 

гибко

 

прикреплена

 

к

 

тросу

 

четвер

-

того

 

аэростата

 (5). 

Нижний

 

конец

 

его

 

крепится

 

к

 

кораблю

Небольшие

 

перемещения

 

корабля

 

относитель

-

но

 

сборника

 

тянут

 

за

 

собой

 

трос

но

 

возникающие

 

усилия

 

не

 

передаются

 

на

 

гибкую

 

трубу

Также

 

центральный

 

трос

к

 

которому

 

прикреплена

 

тру

-

ба

воспринимает

 

боковые

 

ветро

-

вые

 

нагрузки

Под

 

действием

 

силы

 

тяжести

 

жидкость

 

в

 

трубе

 

по

 

мере

 

приближения

 

к

 

поверхности

 

Земли

 

разгоняется

 

до

 

скорости

 200 

м

/

с

и

 

поэтому

 

проходной

 

диаметр

 

трубы

 

должен

 

уменьшаться

 

примерно

 

от

 

200 

до

 25 

мм

 

в

 

соответствии

 

с

 

рас

-

ходом

 350 

м

3

/

ч

Безусловно

потери

 

на

 

трение

 

в

 

компактном

 

потоке

 

не

-

сравнимо

 

меньше

чем

 

при

 

падении

 

отдельных

 

капель

Из

 

центральной

 

трубы

 

вода

 

направляется

 

в

 

сопло

 

(7) 

и

 

затем

 

на

 

рабочие

 

лопатки

 

ков

-

шовой

 

гидротурбины

 (8), 

располо

-

женной

 

на

 

корабле

При

 

такой

 

кон

-

центрации

 

гидравлической

 

энергии

 

потока

 

у

 

нижнего

 

конца

 

трубы

 

це

-

лесообразно

 

использовать

 

россий

-

ский

 

опыт

 

создания

 

высоконапор

-

ных

 

высокооборотных

 

гидромашин

 

и

 

высокоэкономичных

 

бесконтакт

-

ных

 

вентильных

 

генераторов

выра

-

батывающих

 

постоянный

 

ток

Поэто

-

му

 

диаметр

 

этих

 

машин

 

не

 

превысит

 

0,5 

м

Современные

 

статические

 

устройства

 

могут

 

преобразовать

 

его

 

в

 

переменный

 

ток

 

промышленной

 

частоты

который

 

передается

 

по

 

раз

-

матывающемуся

 

кабелю

 

на

 

сушу

Безусловно

кабель

 

привязыва

-

ет

 

энергокорабль

 

к

 

определенному

 

району

Реально

 

сейчас

 

аккумули

-

ровать

 

энергию

 

в

 

виде

 

водорода

 

(

экологичного

 

топлива

 

с

 

высокой

 

те

-

плотворной

 

способностью

), 

который

 

получается

 

в

 

результате

 

электролиза

 

имеющейся

 

на

 

борту

 

дистиллиро

-

ванной

 

воды

Водород

 

можно

 

хра

-

нить

 

в

 

сжатом

 

виде

 

в

 

современных

 

металлогидридных

 

или

 

углеродных

 

(

из

 

нанотрубок

аккумуляторах

В

 

этом

 

случае

 

корабль

подобно

 

па

-

русным

 

суднам

без

 

добавочного

 

топлива

 

может

 

двигаться

отслежи

-

вая

 

только

чтобы

 

периодически

 

над

 

ним

 

было

 

облако

К

 

тому

 

же

 

на

 

нем

 

всегда

 

будет

 

запас

 

пресной

 

воды

После

 

выработки

 

потенциальных

 

осадков

 

на

 

одном

 

участке

 

облака

 

для

 

продолжения

 

генерирования

 

энергии

 

корабль

не

 

опуская

 

при

-

вязных

 

аэростатов

 

и

 

сборника

мо

-

жет

 

передвигаться

 

вдоль

 

большого

 

облака

 

или

 

направляться

 

к

 

друго

-

му

Помимо

 

электроэнергии

 

такой

 

энергокорабль

 

получает

 

в

 

трюм

 

за

 

полчаса

 

еще

 175 

т

 

чистейшей

не

 

загрязненной

 

пылью

 

низких

 

слоев

 

атмосферы

 

пресной

 

воды

Эта

 

вода

 

сама

 

по

 

себе

 

является

 

ценнейшим

 

ресурсом

Известно

что

 

от

 

недо

-

статка

 

качественной

 

пресной

 

воды

 

уже

 

сейчас

 

страдают

 

около

 1 

млрд

 

человек

 

и

 

в

 XXI 

веке

 

прогнозируются

 

большие

 

войны

 

за

 

перераспределе

-

ние

 

речных

 

стоков

.

Для

 

защиты

 

корабля

 

от

 

атмосфер

-

ного

 

электричества

 

тросы

 

содержат

 

токопроводящую

 

часть

Отводимую

 

электрическую

 

энергию

 

также

 

мож

-

но

 

полезно

 

использовать

.

Преимуществом

 

подобных

 

уста

-

новок

 

является

 

то

что

 

для

 

сбора

 

воды

 

и

 

энергии

 

может

 

использовать

-

ся

 

не

 

только

 

суша

но

 

и

 

гораздо

 

бо

-

лее

 

обширные

 

акватории

 

Мирового

 

океана

Надо

 

отметить

что

 

водный

 

транспорт

 — 

один

 

из

 

самых

 

эконо

-

мичных

 

средств

 

доставки

а

 

зоны

 

дождей

 

в

 

океане

 

и

 

прибрежные

 

за

-

сушливые

 

районы

где

 

человече

-

ство

 

страдает

 

от

 

недостатка

 

пресной

 

воды

располагаются

 

относительно

 

недалеко

Безусловно

в

 

дождливых

 

местах

 

могут

 

использоваться

 

суще

-

ственно

 

более

 

простые

 

и

 

дешевые

 

аналогичные

 

стационарные

 

уста

-

новки

 

без

 

устройств

 

для

 

вызова

 

до

-

ждя

 

и

 

с

 

непосредственным

 

отводом

 

электричества

 

и

 

воды

 

в

 

сеть

 

и

 

ком

-

мунальный

 

водопровод

.

№ 3, ноябрь-декабрь, 2010


Читать онлайн

В ближайшее время бурное развитие нанотехнологий и их использование при изготовлении высокопрочных материалов сделают еще более экономически выгодной реализацию предложения гениального изобретателя Николы Теслы.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(69), ноябрь-декабрь 2021

Применение систем накопления электроэнергии для повышения коэффициента использования установленной мощности электростанций на базе возобновляемых источников энергии в составе электрических систем

Возобновляемая энергетика / Накопители
Булатов Р.В. Насыров Р.Р. Бурмейстер М.В.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(69), ноябрь-декабрь 2021

Нормативные проблемы разработки схем выдачи мощности электростанций на базе возобновляемых источников энергии

Возобновляемая энергетика / Накопители Учет электроэнергии / Тарифообразование / Качество электроэнергии
Дворкин Д.В. Антонов А.А. Кошкин И.Ю.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 6(69), ноябрь-декабрь 2021

Координированное управление напряжением и реактивной мощностью в сетях с ветроэнергетическими станциями

Управление сетями / Развитие сетей Возобновляемая энергетика / Накопители
Закутский В.И. Гаджиев М.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 5(68), сентябрь-октябрь 2021

Использование сегментированной статической характеристики по частоте для поддержания уровня заряда системы накопления электроэнергии

Возобновляемая энергетика / Накопители
Илюшин П.В. Шавловский С.В
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»