ОСВОЕНИЕ НАКОПЛЕННОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

С ЧЕГО НАЧАТЬ?

Часть 2. идейное продолжение темы "ОСВОЕНИЕ НАКОПЛЕННОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ"

Посмотреть часть первую

«Лазая» в Интернете в канун нашествия урагана «Густав», обнаружил ряд интересных фото из космоса. Привожу одно из них с тем умыслом, чтобы обратить внимание читателей на проявление накопленной солнечной энергии.

На фото - ураган «Густав» уже над Карибами. От него идёт цепочка облачных образований в направлении севера Африки. Объясняется это тем, что огромная масса нагретого воздуха в силу своей инерционности смещается в сторону Атлантики. Над её океанскими просторами воздух пустынь, чрезвычайно плотно насыщенный положительно заряженными ионами и пылевыми частицами, движется с образованием огромного множества грозовых ячеек. Грозовые ячейки сбиваются в циклоны. При определённых условиях несколько мощных циклонов могут привести к образованию урагана, что наглядно подтверждается присутствием урагана «Густав» на снимке.

Каждая грозовая ячейка «забрасывает» на высоты в 12000…15000 метров по 2000…4000 тонн в секунду охлаждённого воздуха с водяным паром. Холодный воздух нескольких грозовых ячеек представляет собой уже массу ядра циклона. Под действием центростремительных сил вращения Земли массы охлаждённого влажного воздуха, обладающие большей по значению плотностью, смещаются к Северному полюсу. На фото эта траектория движения отчётливо видна.

Если я прав в своих рассуждениях, то на их основании можно оценить хотя бы в «попугаях» (в одном из советских мультфильмов длину Удава измеряли телом Попугая) мощность эпизодических проявлений накопленной солнечной энергии.

Итак, при взрыве 1 кг тротила выделяется около 15 МВт тепловой энергии. Соответственно, при взрыве 1 килотонны тротила выделяется 1500 МВт тепловой энергии. Мощность взрыва атомной бомбы над Хиросимой оценивается в 10…15 килотонн тротилового эквивалента.

Мощность разрушения одного смерча или торнадо специалистами оценивается примерно в половину хиросимской бомбы. Одна грозовая ячейка может породить 3…4 смерча, - будем считать мощность грозовой ячейки равной мощности 2 хиросимских бомб. Циклон складывается примерно из десятка грозовых ячеек, то есть мощность не менее 20 хиросимских бомб. Ураган объединяет 3…4 циклона…

ВЫВОДЫ: Простой арифметический расчёт даёт цифровое значение мощности, развиваемой ураганом средней величины, а именно: около 1000000 МВт или 1000 гигаватт (ГВт) или 1 тераватт (ТВт). Суммарная установленная мощность всех электростанций мира вряд ли превышает значение в 2 500 ГВт (к сожалению, у меня нет под рукой статистических данных по мировой электроэнергетике). Природа шутя и играючи выдаёт подобные «эпизодические» мощности. При этом, она не прибегает к каким-то высоким скоростям или давлениям или сверхкритическим температурам: работают только огромные массы и разность температур в десяток-другой градусов по Цельсию между их составляющими, - ничего больше.

Главный вывод заключается в том, что накопленной солнечной энергии на Земле так много, что наша цивилизация сможет жить и развиваться долго и беззаботно, если сумеет её освоить и научится преобразовывать её в привычные для себя виды. Например, в электрическую энергию.

Месяца три назад мне поручили выполнение одного, весьма интересного задания. Фирма купила земельный участок на черноморском побережье Болгарии и взялась строить там небольшую гостиницу с яхт-клубом для отдыха состоятельных россиян. В мае этого года в Болгарии был принят закон в соответствии с экологическими требованиями Евросоюза, по которому государством очень серьёзно поощряется строительство альтернативных источников тепловой и электрической энергии. Достаточно сказать, что государство почти полностью компенсирует затраты на строительство и затем выкупает энергию по тарифам в 5 раз большим средней цены электроэнергии, произведённой традиционным способом. Естественно, наши предприниматели очень этим заинтересовались. Мне было поручено разобраться с вопросами комплектации солнечных автономных источников электропитания и предстоящими расходами.

Начав работу в этом направлении, я даже не ожидал, что в России существует такое огромное количество фирм, занимающихся разработками в солнечной энергетике. Больше того, разместившись под крылышками всевозможных оборонных НИИ и КБ, эти фирмы имеют такие технологические достижения, что японцы с американцами и европейцами попросту отдыхают! Широкому распространению на рынке подобных технологий мешает одно – закрытость тематик, обусловленных требованиями законодательства России по гостайне. При средних в Европе установившихся расходах в 10 евро на 1 ватт электрической мощности солнечных электростанций, за счёт широкого использования российских комплектующих можно довести эти расходы до 5 евро на 1 ватт! Мне, Фоме неверующему, демонстрировали наши отечественные сборки с полными экономическими выкладками, которые работают и добывают электроэнергию уже годами. Они работают даже зимой на широте Нижегородской области!

Занимаясь этими вопросами, я узнал много нового. Например, по уровню показателей инсоляции широта городов Москва, Нижний Новгород и Казань не уступает таким же показателям Испании. А показатели Германии и Великобритании - даже превосходит!

А ведь мы могли бы добывать электроэнергию за счёт преобразование солнечной энергии в электрическую и совершенно другими способами, - более простыми и более эффективными. Я не случайно начал разговор с рассуждений о мощности ураганов.

До освоения накопленной солнечной энергии ещё достаточно далеко: нужны годы проработок и исследований, экспериментов и опытов промышленной эксплуатации. Хотя при щедром финансировании сроки могут быть сокращены на порядок. В мировой практике есть прецеденты, когда, например, при разработке ядерных технологий, целевое государственное (весьма щедрое!) финансирование резко, - в разы, - увеличивало темпы освоения новых достижений. Уверен, если возникнет острейшая нужда в срочности освоения накопленной солнечной энергии, то эта задача будет решена в течение пяти лет.

Сейчас, в ходе своих рассуждений, я хотел бы обратить внимание читателей на другое. А именно:

Поскольку ураган представляет собой гигантское вихревое образование, которое, в свою очередь, сложилось из множества вихрей размерами поменьше, то надо задуматься о способности этого вихревого образования концентрировать рассеянную, рассредоточенную, «размазанную» в нём по объёму кинетическую энергию в очень небольшом объёме. Действительно, размеры объёма урагана более чем внушительные. Диаметр – от 1000 до 1500 километров. Высота – от 15 до 25 километров. Но высвобождение сконцентрированной энергии идёт в объёме кольца (эту зону урагана называют «глазом»), размерами – внутренний диаметр – от 100 до 150 километров; наружный диаметр которого больше на 20…30 километров; высота кольца – та же, то есть, от 15 до 25 километров. Несложные арифметические подсчёты показывают, что объём кольца примерно в 150 раз меньше объёма вихря урагана. Под термином «высвобождение концентрированной энергии» я имею в виду ураганный силы ветер, скорость которого может достигать значение в 35…40 метров в секунду, развивающийся именно в объёме кольца. В остальных частях ураганного вихря идёт простой дождь с довольно-таки слабыми ветрами. То есть, речь идёт о сравнительно примитивной форме механической энергии от быстрого перемещения (вращения) значительных масс переувлажнённого воздуха.

Почему бы ни использовать эту способность вихря для преобразования сконцентрированной им кинетической энергии в электрическую энергию путём простейшего и давно проверенного машинного способа?! Солнечную энергию использовать для закрутки вихревого потока. К ней чуть-чуть добавить ветровую энергию, которая нужна, скорее всего, для более быстрого и устойчиво-стабильного закручивания потока. А с внутренней области концентрации энергии снимать энергию для вращения, например, турбинной ступени, выходной вал мощности которой соединить с валом электрогенератора через посредство повышающего планетарного редуктора. Что тут сложного?! Обычная конструкторская работа с достаточно примитивными расчётами.

Тем более, что существует практика древних инженеров, которые использовали энергию вихревого потока для получения воды из атмосферного воздуха пустынь и полупустынь (см. по ссылке: http://moiidei.com/nauka-obschestvennyie/osvoenie-nakoplennoy-solnechnoy-energii.html). Их конструкцию колодца остаётся дополнить ветровым конфузором для поддержания работы вихря в ночных условиях. Только и всего. Что я и проделал два года назад, готовя очередную статью в один научно-популярный журнал.

А в ходе недавнего выполнения поручения по комплектации солнечных источников электроэнергии для строящейся в Болгарии гостиницы (когда меня интенсивно «образовывали» по части преобразования солнечной энергии в электрическую), родилась дерзкая мысль. Почему бы не попробовать использовать солнечную энергию в наших широтах для раскрутки вихря в сравнительно небольшом объёме с тем, чтобы потом снимать сконцентрированную им кинетическую энергию для преобразования её в электрическую? Если уровень инсоляции позволяет использовать фотоэлектрические преобразователи с тем же эффектом, что и в Европе, почему он не должен работать в солнечно-вихревой электростанции (СВЭС)?

Далее – всё просто. Я выполнял дизайнерские работы по оформлению одного инвестиционного проекта по строительству 16-ти этажного дома в одном из провинциальных городов по реальному московскому проекту. Смоделировать дом с точностью до 10 мм – для меня нормальная практика. Ну, а «установить» на крыше этого дома готовую модель СВЭС, труда не составило.

Эти картинки – перед Вами, досточтимые читатели. Несмотря на внушительность геометрических размеров СВЭС, её масса (масса стальных конструкций) не превышает 150 тонн, поскольку СВЭС, в основном, - пустотелая конструкция. Формируется из листового и прочего стального проката. Хотя для 150 тонн всё равно конструкцию жилого дома, его несущий каркас придётся усиливать.

Мощность СВЭС - от 50 КВт до 1 МВт. Значительность разброса значений мощности, естественно, объясняется неравномерностью нагрузки от времени суток и времён года. В условиях пустынь, например, Саудовской Аравии, неравномерность нагрузки менялась бы от 50% до 100%. В наших широтах – намного больше.

По самым осторожным прикидкам, расходы на 1 ватт мощности для СВЭС не превысят 0,7…0,8 евро, что на порядок меньше, нежели расходы на 1 ватт солнечной электростанции с фотоэлектрическим преобразованием. Кроме того. Для создания мощности в 1 МВт потребуется площадь в 9500 квадратных метров, на которых разместится 27000 штук панелей типа PSM6-37 (на сегодня – это лучший показатель для солнечных панелей зарубежного производства). Для СВЭС мощностью в 1 МВт потребуется площадь всего-то в 500 квадратных метров. Делайте выводы сами, досточтимые читатели.

http://www.inbitech.ru/