moglobi.ru Другие Правовые Компьютерные Экономические Астрономические Географические Про туризм Биологические Исторические Медицинские Математические Физические Философские Химические Литературные Бухгалтерские Спортивные Психологичексиедобавить свой файл
страница 1
Самоходное судно-платформа с энергообеспечением от морских волн и ветра, а также аэродинамические здания-электростанции.
Русецкий Александр Николаевич (Московский физико-технический институт, Физфак МГУ) к.ф.-м.н., руководитель собственной лаборатории и строящегося плавучего инновационного Технопарка на базе платформы-тримарана;

г. Москва, 117036, ул. Дмитрия Ульянова 30-12; тел. (495) 124-9020; 8-903-192-6580; e-mail: swes-alex@mtu-net.ru www.ocean-power.narod.ru


Автором проведена оценка технико-экономической эффективности и разработана концепция автономных комплексов наземного и водного базирования, использующих для своего обеспечения энергией возобновляющиеся экологически-чистые источники - энергию ветра, морских волн и теплоту окружающей среды. Созданы также модели и макеты данных энергокомплексов.

Производились расчёт энергетических параметров указанных выше источников, коэффициенты использования их энергии с помощью соответствующих механизмов-преобразователей, а также оценка стоимости создания серийных промышленных образцов соответствующих энергоустановок. Рассматривались волновые энергоустановки собственной разработки (патент 2`150`021 РФ, 2000 г.), а в качестве ветровых – описанные в патенте США № 4`047`834, 1977 г. и модифицированные автором. Эти типы волновых и ветровых установок представляются ему на сегодня наиболее эффективными и перспективными.



В волновых установках потенциальная и кинетическая энергия волн с помощью «невесомых» поплавков (с грузами-противовесами) на рычагах-коромыслах и гибких кинематических связей, с помощью муфт одностороннего вращения, практически без потерь энергии, преобразуется в энергию вращения вала, связанного с генератором. К.П.Д. данной установки близок к 1. Данная технология выгодно отличается от используемых конкурентами технологий OWC и “качающихся змей” как более высоким КПД, так и возможностью получения энергии не только от крупных волн, но от волн высотой от 0,2 м. При высоте волн 1 м с 1 кв. м рабочей поверхности акватории можно «снимать» около 0,5 кВт мощности при периоде волн 5 сек. А при волнах 2 м – уже в 4 раза больше, т.е., около 2 кВт; при увеличении высоты волны в 2 раза мощность будет возрастать в 4 раза, т.е., по квадратичной зависимости (высота волн 4 м – мощность с 1 кв. м будет 8 кВт).

Оценка показывает, что данный тип волновых установок обладает рекордно низкой удельной стоимостью “установленной” мощности (т. е., удельных капитальных затрат на создание установок) - 100-400 $US/кВт, тогда как сегодня в мире считается нормой – 1500-2000 $US/кВт, а для плавающих атомных электростанций – до 7000 $US/кВт (из телерепортажа о заседании правительства РФ). Выходная мощность - от нескольких кВт до ГВт. Себестоимость электроэнергии составит не более 0,1-0,5 сUS/кВт*час, что является рекордным показателем - цена электроэнергии составляет в разных странах 4-35 сUS/кВт*час. Отсюда - высокая доходность, прибыльность – 80-150 %, ежегодно, от начальных одноразовых инвестиций, причём работать данные энерго-платформы могут более 30 лет. Срок окупаемости – 0,5-1 год.



Рассматриваемые ветровые энергоустановки представляют собой турбины с вертикальным многолопастным ротором, с направляющими экранами-дефлекторами по периметру вокруг ротора, которые независимо от направления ветра отклоняют воздушный поток, с образованием касательной составляющей вектора его скорости, на лопатки ротора и тем самым приводят его во вращение. В частности, сочетание этих турбин с тепловыми насосами и другими новыми технологиями использования Теплоты Окружающей Среды позволит создать высокоэффективные Гибридные Энергетические Комплексы для получения как электроэнергии, так и тепловой энергии для обогрева зданий и сооружений. Используя 1 единицу затраченной механической энергии от вала турбины, можно будет получать 3 и более единиц тепловой энергии, перекачивая её из окружающей среды – воздуха или водоёмов.

Согласно оценкам, себестоимость электроэнергии составит не более 0,3-1 сUS/кВт*час, что является неплохим показателем - цена электроэнергии составляет в разных странах 4-35 сUS/кВт*час. Стоимость единицы «установленной мощности» является также низкой - 600-900 $US/кВт, тогда как у конкурентов – порядка 2000-3000 $US/кВт. Срок окупаемости – 1,5-2 года.

Данная ветротурбина имеет явные преимущества перед заполонившими рынок «классическими» трёхлопастными ветроустановкми: в несколько раз более высокий коэффициент использования ветрового потока и большая мощность при тех же габаритах; абсолютная бесшумность вследствие оптимальной аэродинамики, низкооборотности ротора (не более 1-2 об./сек) и дозвуковых относительных линейных скоростей точек ротора и среды; значительно более низкая стартовая скорость ветра (0,5 м/сек. против 4-5 м/сек для упомянутых выше пропеллерных ветрогенераторов), при которой ротор начинает вращаться, эстетичный внешний вид и практическое отсутствие видимых движущихся частей.

Выходная мощность пропорциональна размерам ветро-установки, вернее, площади его вертикальной проекции, и может достигать сотен киловатт. Мощность ветрового потока составляет 650 Вт на один кв. м его перпендикулярного потоку сечения при скорости 10 м/с и растёт в третьей степени скорости ветра, поэтому, теоретически, мощность ветроустановки также растёт со скоростью ветра в третьей степени, по крайней мере, при скоростях до 10-30 м/с. Для оценок принимаем, что с одного квадратного метра вертикального поперечного сечения данного ветрогенератора можно «снимать» до 200-300 Вт при скорости ветра 8-10 м/сек. Правильность этих выводов покажут количественные испытания будущего опытно-промышленного образца. Данный ветрогенератор может найти эффективное применение во многих местах, привлекательных для размещения коттеджей, зон отдыха, кафе, дискотек, и где отсутствует подводка электроэнергии или там, где линии электропередач перегружены.

Автором была модифицирована конструкция данного ветрогенератора путём замены плоского листового дефлектора на объёмное тело обтекаемой в аэродинамическом смысле формы (наподобие утолщённого профиля дозвукового крыла самолёта), которым может являться имеющее такую форму наземное здание, сооружение, либо рубка судна. Это позволяет эффективно использовать модифицированные ветрогенераторы на плавучих платформах, в том числе для размещения гостиниц, фитнес-клубов и спортзалов, танцполов, кафе, производств по рыбопереработке, стоянки судов, яхт и др., а на суше – создавать революционно-новые типы зданий-электростанций, автономно снабжающих себя энергией от ветра исключительно за счёт своей особой аэродинамической формы.



Проведённый анализ привёл к идее создания плавающего энергокомплекса, т.е. к созданию нового типа недорогих судов, в виде каркасной платформы, поскольку каркас волновой установки представляет собой просторную, удобную полезную площадь для размещения различных потребителей энергии (как жилья, так и производств), а идея модификации дефлекторов привела к решению выполнять судовые рубки обтекаемой формы, делая их составной частью ветротурбины. Самоходная платформа-яхта 16х40 м, себестоимостью 35-50 тыс. $US, сможет выдавать до 200 кВт за счёт волновой установки, и до 25-30 кВт – за счёт ветротурбины, что даст возможность обеспечить её внутренние потребности и сделать её и экологически чистой, и автономной.

В настоящее время автор строит своими силами такую энерго-платформу-тримаран, готовность на сегодня 45-50%, и ищет бизнес-партнёров для скорейшего завершения строительства и продвижения указанных продуктов и технологий на мировой рынок. Это будет внедренческий Технопарк для продвижения технологий опреснения воды, производства водорода, а также других технологий, требующих больших энергетических затрат. Энергию для этого мы получим от неисчерпаемого ресурса – ветра и морских волн.
страница 1
скачать файл


Смотрите также: