АЛЬТЕРНАТИВНАЯ ЭНЕРГЕТИКА.


 
ТЕХНИКА И НАУКА

08.09.2012.

К альтернативной энергетике естественного происхождения относятся: солнечная ветровая и энергия волн. Остальные виды применяются ещё реже, и их я рассматривать не буду. Для полного изложения того с чем я сталкивался приведу часть старой статьи о ветродвигателях. 
 
ВЕТРОЭНЕРГЕТИКА. 
В 1982 году в журнале изобретатель и рационализатор появилось объявление о конкурсе для изобретения ветродвигателя, использующего энергию слабого ветра. Не углубляясь в изучение теории и не зная о наличии в городе патентного архива я за короткий срок 21 09 1982 "изобрёл" карусельный ветродвигатель с вертикальной осью вращения, который отличался тем, что лопасти прямоугольной формы закреплялись шарнирно на спицах ступицы, и при холостом движении против ветра становились к направлению ветра ребром. Радость творчества омрачилась после посещения патентной библиотеки и поверхностного изучения теории. Теория смущала низким КПД карусельных конструкций, а в библиотеке я нашел французский патент похожего изобретения десятилетней давности , но более совершенного по той причине, что лопасти за счёт ограничения поворота становились под нужным углом относительно направления ветра, но на фазе движения против ветра. Привычный оптимизм преобразовал предшествующее состояние творческого подъёма в понимание потенциальной возможности дальнейшего прогресса основываясь на том, что если я могу повторить изобретение, значить изобретать умею. Понимая, что надо дело довести до конца я занялся усовершенствованием своей модели. Форму лопастей изменил на близкую к пропорции самолётного крыла и изготовил трёх- крылую модель с диаметром ротора пол метра и крыльями из гетинакса. Первые испытания этой модели показали что она работает не как изобретали по карусельному типу, а за счёт аэродинамических свойств подъёмной силы вертится как ротор Дарье! То есть при разгоне крылья становятся перпендикулярно оси вращения, и больше угол сильно не меняют. 
Зная, что роторы Дарье в рабочее состояние раскручиваются с помощью дополнительных конструкций, и это их серьёзная проблема, я понял что у меня есть изобретение. Дело в том, что КПД ветродвигателей, использующих подъёмную силу в три раза выше чем у карусельных. Карусельные годятся для перекачки воды из колодца и для декоративных целей. Знание приоритета привело меня к ощущению законченности моего участия в ветроэнергетике, и я включился в автоматизм программы;- что бы ещё изобрести! Но что ещё интересней , так это то, что в конце 80 в журнале " Изобретатель и рационализатор" появляется стать о новом изобретении в СССР ветродвигателя такого же как на рисунке французского патента, но с формой крыльев как у меня на модели…Я сделал три вывода;- карусельные двигатели изобретают все кому не лень и им чихать что КПД 10% , в СССР авторское свидетельство дают без патентной экспертизы, потому, что от него прока нет кроме суеты. Последний вывод о том, что изобретатели модели не всегда делают, а надеются на логические выводы.  
Это ещё не всё! Есть инфа, что в СССР построили опытный ветродвигатель в натуральную величину представляющий собой рельсовое кольцо с движущимися тележками, на которых стояли большие крылья. Хоть им и было чихать на КПД, но ветряк не довели до ума из за резонансных вибраций неправильной конструкции. Заявку на предпатент в России от Колесникова я увидел три года назад на точно такой же ветродвигатель как у меня, но уже описывался как ротор Дарье с автоматическим разгоном. А в прошлом году в Казахстане выдали патент на ветродвигатель, такой же как французский, только крыльев больше… 
 
У ветрогенераторов кроме одного большого достатка в том, что купил, и потекла дешевая энергия, есть серьёзные недостатки 
1 Нужен дополнительный источник энергии или система аккумулирования для периодов отсутствия ветров. 
Теоретически ветер есть 30% времени, но загвоздка в том, что однажды я целый месяц не мог посмотреть как вертится моя новая модель, потому, что весь август ветер дул или ночью, или в другом городе… 
2 Установочная мощность примерно 1000 долларов за киловатт. 3 Правильная синусоида тоже денег стоит… 
 
Более 20 лет анализируя возможные пути рационализации конструкции я решил бороться с проблемой по частям: 
1 Генератор с КПД 0,8 стоит треть установки. Нужно применять автопромовские генераторы с КПД 0,5 которые стоят на порядок меньше, делать конструкцию дешевого генератора, увеличить радиус ротора (ометаемую площадь). Экономически целесообразнее для установки 1 кВт добавить длину лопастей.  
2 Лопасти с Китая тогда не возили, и я решил разработать технологию, удешевляющую ротор, который тоже стоил одну треть установки. 
Так как дерево и пластмасса меня мало устраивала, я научился делать деревянную болванку лопасти и обтягивать её алюминием 0,8 мм. Шов клепал заклёпками, так как было лень делать точечную сварку большущей мощности. 
В кожух вставлял деревянный брус и заливал пустоту пеной из баллончика. При этой процедуре главное предусмотреть излишки расширения пены при высыхании. В общем лопасти испытал, и решил считать их идеально технологичными и почти дармовыми без подозрений на малолетний срок эксплуатации. 
На этом эпопея по лопастям не кончилась. Однажды я понял, что длина лопасти от широкой части которая крепится в втулке и до середины почти никчёмная… только для трогания, так как ометает всего 25 %!!! ометаемой площади. Я это счёт издевательским оскорблением, и решил вместо классической формы применять прямоугольную конфигурацию с углом атаки 3 градуса по всей длине. А проблема старта с нагрузкой прекрасно решалась реле генератора, которое включало ток подмагничивания только на больших оборотах. Таким образом лопасти стали крылышками от маленького самолётика… 
Редуктор от генератора я ставил цепной, потому, что цепь не создавала нагрузки на вал, в отличии от ремня со шкивом.  
3 Аккомулирование и синусоида привели к следующему: Попытка самому сваять инвертор с синусоидой надоела через месяц, и я стал думать чем можно заменить аккумулирование… Школьная привычка подгонять ответы к задачам направила мысленные усилия в то русло, что нафига целый киловатт с синусоидой. Можно обойтись постоянным током для слаботочных нагрузок а для переменки сойдёт готовый блок на пол киловатта для холодильника и телевизора с компьютером. Дальше больше: Зачем потребителю столько электричества, когда ему тепло нужно для отопления!? Тепло генератор даст с кпд почти 1,0 и тепло легче аккумулировать в бойлере горячей водой. Вертится ротор, трением греет тосол, который циркулирует в контуре бойлера. 
А если ветром выкачивать воду из колодца, то в сильный ветер можно налить много лишних бочек с водой… СТОП! 
-Эврика я не кричал, потому что жил в квартире. 
Ветром само выгодно опреснять морскую воду! Осенила гениальная догадка, и я забросил проблему электрической аккумуляции, зная что выходы и так есть. Или дизель-генератор, или отдавать лишнюю нагрузку в сеть… 
 
Прямое применение ветроустановки для опреснения тогда не использовалось, и похоже сейчас применяют промежуточное использование электрогенератора, теряя 20% КПД. Если применить вихревой теплогенератор Потапова, то получится экологический прорыв на планете и у меня будет золотая жила, на которую я построю ОКБ и экспериментальное производство.  
 
После долгих раздумий изложив на листе коммерческое предложение, нанёс визит директору бывшего дизельного завода, который толком не работал, и который все кому не лень пробовали поднять. Директору и главному инженеру все понравилось, пока я не дошел до вихревого теплогенератора с высоким КПД…Они стали задумчивыми и директор вызвал энергетика. Энергетик рассказал, что год назад они позарились на рекламируемые 200% кпд и накупили для столярки два агрегата. Агрегаты издавали звук на 200% громче мощного калорифера, а вода получалось слегка тёплая…После мучений по доводке это уродство убрали на склад и купили инфракрасные излучатели. 
Через пять минут я откланялся, начисто забыв, что есть другие способы греть с кпд 100%. Так по вине Потапова не родился первый в мире ВЕТРООПРЕСНИТЕЛЬ. 
 
Больше я никуда не ходил и решил заняться способами увеличения КПД ветродвигателя. Мне опять повезло. До кризиса 2008 года я перепробовав несколько вариантов концентрации потока остановился на других способах. 
Оказалось, что если Н-образный ротор Дарье реализовать в виде кольцевого рельсового пути, который поднять на эстакаду метров на 12 и по кольцу с большим радиусом пустить тележки с прямоугольными лопастями аэродинамического профиля, то получается, что один и тот же объём ветра два раза пересекает лопасти. А это в принципе равносильно удвоению ометаемой площади, и по идее увеличение КПД больше чем в формуле Жуковского. 
Пока длительно раздумывал где собака зарыта, удалось найти и другие методы, в том числе и для горизонтально осевых роторов.  
Это ещё не всё. 
УСЛОВИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ. 
Эффективность, это рациональное использование возможностей: комбинирование, сбережение ресурса, рекуперация, регенерация. 
Комбинация:  
Пример с сетями инженерных коммуникаций города:- холодная вода, горячая вода, вода отопления, канализация. 
Можно схему упростить, если вместо воды трёх типов подавать питьевую, но горячую. Труба должна быть из нержавеющей стали и большего сечения. В каждой квартире должен стоять бойлер на 200 литров для запаса горячей воды или её остывания. Летом можно подавать холодную воду, отключив в квартире отопление, а раз в три дня горячую. 
Возникает ЭКОНОМИЯ при эксплуатации инженерных сетей. 
Можно затеять рекуперацию тепла из системы канализации, и можно строить жильё по схеме термоизоляции. Другой вариант,- многоэтажки располагать в длину к солнечной стороне и вместо окон витринное остекление для применения системы солнечного подогрева. 
 
Проблема активного использования естественной энергии солнца, ветра, волн в периодическом отсутствии источника. Аккумулирование повышает стоимость применения на треть. Эта проблема рационально решается в масштабах широкого комплексного применения на промышленном уровне.  
Допустим в Казахстане с ветром всё нормально. Если построить три ветропарка в трёх разных местах с наиболее высокими ветровыми условиями,(предгорье, ущелье, берег моря. то теоретически ветер будет всегда. Более того, в районах с сильными ветрами стоимость установочной мощности снижается за счёт уменьшения радиуса ротора с учётом суммарной ветровой нагрузки. 
Если вместо самолётов и танков настроить ветропарки, то практически на 90 % энергетическая проблема решается ветрогенераторами, включенными в единую сеть страны. 
 
Энергия волн на побережье моря на порядок предпочтительнее в использовании, чем ветер, хотя волны как раз и являются следствием ветра. Дело в том, что энергия волны высотой до метра может нести в себе более 15 кВт кинетической энергии, которую реально преобразовать с КПД около 0,8 в механическую, или около 0,7 в электрическую. 
Стоимость киловатта установочной мощности энергетической установки может быть 200 долларов по моим подсчётам для установок до 1000 киловатт. Такую установку легче монтировать на мелководье побережья. Если найдётся реальный заказчик на конструкцию я бы взялся её изготовить, или передать ноу-хау. Я патентный поиск не делал, но раз нет в ю тубе значит не время 
Для стран, нуждающихся в пресной воде лучше способа не придумать, чем опреснять воду энергией воды…  
 
СОЛНЦЕ наш главный источник энергии, которую преобразовать в электрическую пока хлопотно из за маленького КПД элементов и высокой стоимости. Получать тепло для обогрева помещений проще, но и дома нужно проектировать под использование тепловой энергии солнца. 
Заслуживает внимания тепло земли, которая на большую глубину не промерзает, но тепловые насосы и теплообменники пока дороги, хотя состоятельными гражданами применяются. 
Также заслуживает внимание такая причудливая рационализация, как строительство дома в глубину земли на два этажа с стеклянным куполом вместо крыши. Такая конструкция будет иметь некоторые неудобства по части отсутствия окон, кроме прозрачного потолка под стеклянной крышей, но проблемы отопления вообще не будет! 
В принципе, от окон можно отвыкнуть или перед сном побыть на стеклянном чердаке, или другое название мансарде… Не буду обсуждать проблему тепло или гидроизоляции, но в инженерном отношении такое решение наиболее рациональное в плане энергопотребления. 
В общем получается, что в перспективе ТЭЦ должны вытесняться альтернативными энергоресурсами.
О метафизических способах генерации альтернативной энергии я напишу в другой статье. 
 

Rambler's Top100