16+
Регистрация
РУС ENG
Расширенный поиск
http://www.eprussia.ru/epr/51/57.htm
Газета "Энергетика и промышленность России" | № 11 (51) ноябрь 2004 года

Гигаватты - от морских волн и ветра

Наука и новые технологии А. Н. Русецкий, канд. физ-мат. наук

Сегодня в рамках конкурса «Новые промышленные технологии: разработки и исследования» мы представляем материал кандидата физико-математических наук А. Н. Русецкого.
Автор задался целью получения дешевой (в несколько раз по сравнению с традиционными способами) полезной энергии путем промышленного освоения практически не используемого сейчас экологически чистого и возобновляющегося энергоресурса - энергии морских и океанских волн, а также ветра и солнечного излучения в качестве дополнительных источников.
Для решения этой задачи была разработана простая, надежная и высокопроизводительная поплавковая установка модульного типа. Установка в различных вариантах исполнения и функционального назначения защищена патентом РФ на группу 25 изобретений «Способ утилизации энергии возобновляющихся источников и модуль энергостанции мощностью до мегаватт для его осуществления» (патент № 2150021, май 2000 г.).

Серийных и даже экспериментальных аналогичных установок поплавкового типа в мире нет, но есть множество патентов, которые в большей или меньшей степени являются аналогами. Однако они существенно менее рентабельны. В мире сегодня есть 3 организации (в Японии, Великобритании и в Португалии), которые реально продвигаются в разработках волновых энергоустановок и имеют экспериментальные образцы, но все они используют в качестве технической основы принцип создания воздушного потока для вращения турбины путем вытеснения либо засасывания воздуха из резервуара при набегании или при спаде волны. Это громоздкие сооружения, рассчитанные только на крупные волны гладкой океанской зыби высотой 2-3 и более метров. КПД их невысок.

Предлагаемая же автором волновая установка является простой, быстрособираемой из серийных комплектующих каркасной конструкцией из стальных труб и металлопроката, с крупными поплавками размером с легковой автомобиль и очень простым механическим энергопреобразователем. Она способна работать как при малых волнах (от 0, 2-0,4 м), так и при штормовых волнах любой интенсивности - до 15 и более метров высотой. Полезная энергия на выходе будет пропорциональна квадрату высоты волны.

Волновые установки могут быть поплавкового типа с использованием гибких связей и преобразователей движения с механизмами одностороннего вращения либо построены по типу «осциллирующих водяных колонн» (OWC) с пневматическим приводом воздушной турбины. В поплавковой установке автора используется множество поплавков, колеблющихся при волнении водной поверхности вверх и вниз относительно опоры. При этом поплавки посредством гибких связей с грузами натяжения и преобразовательного механизма соединяют с валом отбора мощности. Механическую энергию от вращения утилизируют. В качестве опоры используют жесткий, объемный каркас. Возможны прибрежные и плавающие варианты исполнения установки.

В результате задача получения от волн промышленно значимых мощностей порядка МВт и ГВт сводится к тому, чтобы создать прочный плавучий каркас-остров модульного типа с сотнями крупных поплавков (на рычагах) размером с автобус и больше. Конструкция должна быть выполнена таким образом, чтобы силовые несущие элементы, т.е. собственно несущий каркас, по возможности были максимально «прозрачными» для прохождения волн и не вызывали бы гашения их и рассеяния. Размеры установки могут составить, например, 250х300 метров, высотой порядка 30-60 м.

Автор предлагает свою оригинальную конструкцию в виде плавающего «острова». На таком «острове» могут быть размещены любые производства, требующие больших энергозатрат.

Плавучесть таких установок предлагается обеспечивать путем использования в основании каркаса параллельно установленных (с промежутками для размещения рабочих поплавков на рычагах) стальных труб диаметром от 1 до 3 метров, заваренных с торцов и заполненных через технологические отверстия пенопластом в качестве герметика. Даже при появлении трещин или сквозной коррозии стенок труб такие понтоны останутся на плаву. Для минимизации паразитного гашения волн установку необходимо установить таким образом, чтобы все трубы-понтоны были ориентированы вдоль направления распространения волн.

В авторской конструкции поплавки представляют собой стальные конструкции, форма которых близка к форме прямоугольного параллелепипеда, - это жесткий каркас, обшитый стальным листом. Поплавки также заполняются пенопластом. Их крепят к жесткому валу (возможны и другие схемы подвески поплавков), имеющему возможность вращения в подшипниках относительно каркаса. Важным моментом является то, что собственный вес поплавков уравновешен с помощью балансировочных грузов противовесов относительно оси вращения. Вследствие этого даже небольшая волна высотой от 0,2-0,4 м уже будет вызывать колебательные движения поплавка относительно каркаса и с помощью преобразовательного механизма вращать вал отбора мощности, т.е. совершать полезную работу. Выходная мощность при этом будет, разумеется, во много раз ниже, чем при крупных многометровых волнах.

При высоте волн океанской зыби 10 м (это не редкость в районах Японии или Камчатки, а также Баренцева и Северного морей, а также в Атлантике) такая установка способна давать до ГВт мощности, что по ценам Японии ($0,15/кВт-ч) даст за сутки работы прибыль в виде произведенной электроэнергии в $3600000. Стоимость разработанной автором гигантской установки указанных выше размеров - «плавучего острова» - порядка $35000000. Расчетная самоокупаемость - 10 дней эксплуатации в штормовых условиях при амплитуде волн 10 м. Таким образом, по среднемировым ценам ($0,1/кВт-ч) установка окупится при десятиметровых волнах - за 2 недели, а при трехметровых волнах - за 5 месяцев.

Просмотрев сотни патентов по данной теме, автор статьи обратил внимание на абсолютное отсутствие во всех этих материалах расчетов мощностей предлагаемых волновых энергоустановок. Если учесть непостоянство интенсивности и непредсказуемость волн как природного явления, а также высокую стоимость работ на море или на прибрежном шельфе, становится понятно, почему данный вид энергии до сих пор не вошел в практику. Слишком большой финансовый риск, и непонятно, какие выходные параметры волновых энергостанций при этом удастся получить.

Поэтому, разрабатывая собственный подход к вопросу обуздания энергии морских волн, автор исходил в первую очередь из рентабельности будущей энергоустановки, из критериев снижения ее себестоимости, простоты изготовления деталей, монтажа и эксплуатации.

Вариантов полезного использования новой разработки много – электростанция, например, может использоваться как «кафе-ресторан» или гостиница на воде с автономным энергообеспечением от волн, для подогрева воды в бассейнах зимой, для обогрева жилищ. Крупные установки можно использовать как нефтяные платформы и нефтезаводы, рыбозаводы, авианосцы, плавучие доки, опреснительные и насосные станции, в том числе - и для приморских гидроаккумулирующих электростанций (постройка водохранилища на высоком берегу моря и закачка туда воды с помощью насосов, а затем использование этой воды для работы обычной гидротубины).

С использованием прибрежных волновых энергоустановок можно организовать работу зарядно-аккумуляторных станций для экологичного городского и курортного электротранспорта.

Кроме того, крупные установки могут служить попутно волногасителями, волноломами, поглощая энергию волн на выполнение полезной работы, - для многих регионов это довольно актуально, особенно для курортов и приморских городов и портов.
Реальна постройка станции размером в несколько гектаров с получением гигаватт мощности и прибылью 300-1000 долларов за каждый период крупной океанской волны, т.е. за каждые 10-12 секунд! За 1 час такого «волнения» прибыль может составить до полумиллиона долларов. При этом цена самой станции составит всего 40-50 млн. долларов!

Одна-две такие платформы могли бы обеспечить энергией Камчатку или Сахалин либо Мурманскую или Калининградскую область.

Поскольку при реализации проекта можно получать в промышленных масштабах водород и использовать его как обычное газообразное топливо и для теплоэлектростанций, и для работы транспортных средств, то заинтересованными потребителями можно считать огромное число людей во всем мире. Водород с кислородом, например, можно использовать для резки корпусов старых кораблей на морских свалках.

Можно производить энергоустановки и продавать как товар. Можно эксплуатировать установки и продавать электроэнергию, водород и кислород (газообразный или сжиженный), продавать опресненную воду для прибрежных потребителей и предприятий сельского хозяйства.
Условия конкурса «Новые промышленные технологии: разработки и исследования»

1. Объем материала не должен превышать 20 000 знаков (одна полоса газеты). Редакция оставляет за собой право сокращать объем публикации, предварительно связавшись с автором.

2. Материал не должен содержать в себе рекламной информации (реквизиты предприятий и организаций).

3. Материал должен строго соответствовать тематике конкурса. Статьи, имеющие целью не рассказ о новых технологиях, изобретениях, открытиях, а продвижение на рынке товаров и услуг, не принимаются и не рассматриваются.

4. Материал не должен содержать в себе рекламы имиджевого характера (рассказа о предприятии или организации).

5. Материал должен быть авторским. Рассказы о чужих разработках и исследованиях не рассматриваются.

6. Материал не должен содержать в себе некорректного отношения к другим производителям или разработчикам.

Наиболее интересные с точки зрения редакции материалы размещаются на страницах нашей газеты. Авторы будут награждены полугодовой подпиской на газету «Энергетика и промышленность России» и информационной поддержкой их разработок и изобретений на страницах нашей газеты с момента публикации материалов. Итоги подводятся один раз в год. Победители получат ценные призы.

Материалы, соответствующие условиям конкурса, но не опубликованные в газете, будут размещены для ознакомления на нашем веб-сайте (http://www.eprussia.ru).

Вы можете высылать материалы по обыкновенной или электронной (center@lek.ru) почте с пометкой «На конкурс».

Отправить на Email

Для добавления комментария, пожалуйста, авторизуйтесь на сайте

Также читайте в номере № 11 (51) ноябрь 2004 года:

  • Гигаватты - от морских волн и ветра
    Гигаватты - от морских волн и ветра

    Сегодня в рамках конкурса «Новые промышленные технологии: разработки и исследования» мы представляем материал кандидата физико-математических наук А. Н. Русецкого. Автор задался целью получения дешевой (в несколько раз по сравнению с традиционными способами) полезной энергии путем промышленного освоения практически не используемого сейчас экологически чистого и возобновляющегося энергоресурса - энергии морских и океанских волн, а так...

  • Египет: «ЛУКОЙЛ Оверсиз»: экспортный нефтепровод на западном побережье Красного моря

    «ЛУКОЙЛ Оверсиз» пустил в эксплуатацию экспортный нефтепровод на западном побережье Красного моря по маршруту Хургада – Рас Эль Бихар – Гебель Аз Зейт протяженностью 100 км. Трубопровод предназначен для транспортировки нефти, добываемой на месторождениях концессии WEEM (Хургада, Египет), на терминалы Рас Эль Бихар и Гебель Аз Зейт (принадлежат соответственно египетским компаниям GPC и Geisum). Пропускная способность трубопровода – 2...

  • Эффективность систем пожаротушения
    Эффективность систем пожаротушения

    Противопожарная безопасность – одна из составляющих общей безопасности предприятия. В настоящее время производство определяется высокой концентрацией точной механики и средств автоматизации. На предприятии также задействуется большое количество полимерных материалов, которые используются при строительстве и все больше пополняют номенклатуру выпускаемой продукции. Поэтому возникновение пожаров на крупных предприятиях подобного типа зачас...

  • РАО «ЕЭС России» приватизирует Болгарию
    РАО «ЕЭС России» приватизирует Болгарию

    РАО «ЕЭС России» собирается вкладывать деньги в болгарскую энергетику. Сотрудничество сторон в этом направлении было «гвоздем» программы двухдневной официальной поездки премьер-министра Российской Федерации Михаила Фрадкова в Софию. В рамках визита была подписана программа долгосрочного сотрудничества России и Болгарии в сфере энергетики....

  • Регистратор (измеритель) показателей качества электроэнергии «Парма РК 3.01»
    Регистратор (измеритель) показателей качества электроэнергии  «Парма РК 3.01»

    «ПАРМА РК 3.01» устанавливается на границе балансовой принадлежности энергоснабжающей организации и потребителя. Область применения – контроль параметров электрической энергии на предприятиях промышленности и энергообъектах; – обязательная сертификация электроэнергии, приобретаемой и потребляемой гражданами; – экспертизы качества электроэнергии, связанные с возможными исками по договорам электроснабжения; – поверка ТН на месте установ...