Все рубрики Обратная связь Карта сайта
Версия для слабовидящих
ICOНовостиЭкономика и бизнесИсследования и анализВсе материалы

Документы

18.07.2011

Неприкованная к земле автономно летающая ветроэлектростанция (ВЭС) и наземная станция

Изобретение венгерского ученого dr. Dobos Gábor, которое позволяет извлечь энергию воздушных рек тропосферы.

Идея о создании летающей ветряной станции, использующей энергию воздушных потоков тропосферы, которая больше в несколько сот раз, чем у поверхности земли, на первый взгляд кажется из области фантастики. Но это не так. Изобретение венгерского инженера, доктора Габора Добоша – «Неприкованная к земле автономно летающая ветроэлектростанция и наземная станция» – является альтернативой работающих сегодня наземных ветряных электростанций. Она существенно дешевле, эффективнее и не имеет известные недостатки. Летающая ветряная электростанция может работать в постоянном режиме и приносить тем самым инвесторам сверхприбыль в условиях существующей системы государственной поддержки использования альтернативных источников энергии в большинстве стран.

Эффективность производства электроэнергии с помощью современных ветряных электростанций значительно уступает тому потенциалу, которым обладает этот источник энергии. Причиной является то, что традиционные ветряные электростанции могут использовать только воздушные потоки у поверхности Земли, которые обладают незначительной плотностью энергии.

К тому же из-за непостоянства ветровых потоков их эффективность всего 20 процентов, что является проблемой для большинства энергетических сетей.

Автономно летающая ветряная электростанция и наземная приемная станция основываются на совершенно новом подходе к ветряной энергетике. Если хотели бы производить значительный объем энергии с использованием обычных ветряных электростанций, то требовались бы ветряки гигантских размеров, что является тупиком. Это можно продемонстрировать двумя фактами: например, турбины ветроэлектростанции Nordex N90 мощностью 2,3 МВт имеют общий вес 55 тонн, пока летающая часть ветроэлектростанция с такой же отдаваемой мощностью весит всего около 2 тонн! К тому же эффективность обычных станций всего 20–30 процентов из-за непостоянства ветровых потоков у поверхности Земли. Дополнительной проблемой является то, что энергосистема сама имеет неоднородность нагрузки, из-за пика и провалы энергопотребления, а выработка и потребление должны балансироваться. Поэтому идея об использовании энергии высотных потоков ветра давно назрела.

Но это непростая задача, так как нельзя построить ветряные башни в несколько тысяч метров. В настоящее время многие умные люди ищут разрешение этой проблемы. Объявленных результатов пока нет, но все известные концепции сводятся к тому, что все эти устройства как-бы плавают в воздухе и привязаны к земле. А вырабатываемая энергия передается на землю через кабели, расположенные параллельно с тросом.

Таким образом, проблемы, связанные с малой интенсивностью воздушных потоков у поверхности Земли могут быть забыты. Но сложности, связанные с непостоянством ветровых потоков остаются, плюс те осложнения, которые связаны с тросом.

Неприкованная к земле автономно летающая ветроэлектростанция и наземная станция представляют собой новую парадигму в использовании энергии ветра. Собирающие энергию летающие аппараты используют высоко интенсивные воздушные потоки атмосферы, но эти устройства не приковываются к земле. Произведенная энергия передается на наземную станцию с помощью накопительных устройств.

Все части альтернативной ветроэлектростанции основаны на уже известных и возможных технических решениях. Но система в результате синтеза известных элементов представляет собой новую концепцию использования энергии ветра.

Вместо статичных ветров изобретение использует динамические атмосферные явления. Например: восходящие потоки ветра (термики) и динамическое парение, используя разность скорости ветра на разных расстояниях от поверхности, подобно морским птицам.

Извлеченная энергия при необходимости будет временно запасаться на борту планера, потом дозированно передается на дальнейшее использование на наземную станцию. Другая составляющая часть системы – наземная станция. Она работает, как маленький аэродром, обеспечивая обслуживание автономно летающих аппаратов.

Во вторых, станция принимает выработанную энергию и при необходимости превращает ее в другую форму энергии, в том числе электроэнергию и доставляет ее потребителям. Эти две физически разделенные составляющие части образуют единую логистическую систему, обеспечивая осуществление изобретательской идеи. Данное решение избегает те проблемы, которые возникают при использовании воздушных потоков у поверхности Земли и ветров высокой атмосферы известными ВЭС. Тем самым открываются недоступные раньше возможности для использования энергии ветров.

Возникает вопрос: если речь идет о неприкованной к земле автономно летающей ветро- электростанции, то что обеспечивает противодействие давлению ветра, которое позволяет,чтобы ветер не уносил устройство? Тут открываются две возможности.

Один вариант – давно известная летная техника, это использование вертикального потока теплого воздуха в качестве источника энергии. Никто не оспаривает, что эта энергия извлекается из ветров без того, чтобы планер был прикован каким-то образом к земле. Исследователи NASA разработали систему и компьютерную программу для модельного планера. Система распознает вертикальные потоки воздуха издалека один за другим, а планер в автоматическом режиме подлетает к этим потокам и использует их энергию для подъема. С помощью этих инструментов планер намного дольше может находиться в полете.

Планер на высоте несколько тысяч метров имеет большой запас энергии. Если монтировать на нем пропеллер, то так называемый релативный ветер будет крутить пропеллер и с помощью электрического генератора может вырабатывать электроэнергию. Этот способ «регенеративного парения» позволяет преодолеть неблагоприятные для полета ветряные ситуации и удержаться достаточно длительное время в полете при помощи накопленной электроэнергии без использования какого-либо горючего.

Другая возможность открылась после анализа полета морских птиц. Известно, например, что альбатросы, не делая никакого движения крыльями при любом ветре могут летать в любом направлении. Для этого они не нуждаются в вертикальных потоках воздуха. Они используют ветер, а точнее два воздушных потока, скорость которых отличается. Они маневрируют и пролетают на их грани, приобретая тем самым энергию для полета.

Речь идет о том, что приближаясь к поверхности земли, скорость ветра разная на разных расстояниях от поверхности. Это используется птицами. Анимация на следующем линке прекрасно демонстрирует суть данной летной техники. Механические кинетические детали этого вида полета уже досканально известны. Полет птиц воспроизводится при помощи математического моделирования. Данная тема имеет подробную литературу. Заимствованная у птиц техника полета широко применяется современными планерами.

Обладая теорией, открывается возможность для планирования полетных траекторий динамического парения. Цель – выбирать из этих траекторий наиболее благоприятные с точки зрения энергетики. Поэтому исследования ведутся в том направлении, чтобы беспилотные летательные аппараты (БПЛА) или дроны и их управляющая система были «научены думать», как человек и принимать соответствующие решения. Для иллюстрации имеется интересная компьютерная программа.

Это и делают представители науки по биомиметики (biomimetic behavioral engineering), которые могут научить эти летающие роботы планерному полету, подобному тому, как летают морские птицы.

Об этом пишется в данной статье достаточно подробно, так как эта проблема является ключевым вопросом для проекта и не в последнюю очередь с точки зрения экономики и экономической эффективности. Жизнеспособность и осуществимость проекта зависит во многом от ответов на эти вопросы. Например, летчики будут сидеть не в планерах, а перед монитором компьютера на расстоянии многих километров от полета. Можно экономить на весе летчика, соответственно полезный груз может быть больше, сделая конструкцию планера проще и дешевле. Нет необходимости специальной гермокабины и не нужна обогреваемая спецодежда для летчиков, кислород и т. д., так как на высоте полета (на 10 тысяч метров) температура воздуха – 50 градусов Цельсия. На основе прилагаемого обширного списка научной литературы можно убедиться, что эти вещи существуют и данный проект осуществим по сегодняшнему состоянию техники и науки. Сложность проекта заключается в синтезе известных раньше рещений.

Возвращаясь к динамическому парению, следует объяснить, как можно достичь энергетический выигрыш на основе разности скорости ветра. Понять это поможет следующая анимация. Небольшой расчет тоже способствует этому, его можно найти на линке. Первые исследования по динамическому парению были проведены модельными самолетами. До сих пор многие увлекаются динамическим парением модельных планеров. На интернете множество съемок об этом. Подобные полеты очень полезны с точки зрения технического прогресса, так как миниатюрные модели используются и в других областях. Эти исследования свидетельствуют о том, что при помощи динамического полета планера через грань воздушных потоков с разными скоростями, можно развивать невероятную скорость. В умелых руках планер может достичь скорость, превышающую 300 миль/час. Это благополучно с точки зрения энергетики и бортовых оборудований, так как их размер можно значительно сократить.

Эти маневры можно совершить и пилотируемым планером и нет сомнений, что можно достичь энергетический выигрыш. Один из первых летчиков, совершивших этот маневр, был Рандел Гордон, капитан Военно Воздушных Сил США. Цитата из его диссертации:

"Основной целью этого полета было доказательство или опровержение того, что динамическим парением полномасшабного пилотируемого человеком планера возможно размножать его совокупную энергию. При помощи моделирования и проведения испытательного полета, математического анализа данное исследование предоставляло первое документальное доказательство этого энергетического выигрыша."

Что превращает устройство по использованию энергии ветра в ВЭС?

В силу предыдущей аргументации нет сомнений, что энергию движущегося воздуха можно использовать с помощью соответствующих непривязанных к земле летающих аппаратов. Есть несколько таких устройств. Пришло время поговорить об определении ветроэлектростанций. По каким критериям можно считать устройство по освоению энергии ветра ВЭС? Станция имеет не менее двух и не более трех критерий:

Извлечение энергии из ветра Передача извлеченной энергии для наземной станции или энергетической системы в целях дальнейшего использования. Если эти два процесса, указанные выше, не происходят синхронно,

то выработанная энергия должна запасаться временно.

Выше мы упомянули две основные концепции о возможном использовании энергии ветровых потоков большой высоты. Одна из них привязаная к земле, в то время как другая использует автономные, непривязанные планеры. Привязанные устройства передают энергию с «неба», но они не могут следить за ветром и не могут устранить колебания ветра. От необходимости использования троса исходит также дискомфорт.

Абсолютной новизной является этот новый подход к проблеме и ее разрешение изобретением, что документально подтверждается Всемирной Организацией по Интеллектуальной Собственности.

Суммарно можно констатировать, что до сих пор не существовала ветроэлектростанция, которая была бы основана на энергетическом использовании восходящих потоков и градиентов скорости ветра. Нет такой автономно летающей электростанции, которая запасала бы энергию, извлеченную из ветра, а затем передавала бы ее на приемную наземную станцию для дальнейшего использования.

Беспилотные летательные аппараты (БПЛА) получают широкое распространение сегодня. Они выполняют обычно опасные задания или такие, которые не нуждаются в участии пилота. Цена на современные БПЛА варируется от 10 (!) долларов до заоблачных. Сегодня множество производителей предлагают свою продукцию и их можно приобрести из разных источников.

Цена на компактные БПЛА, имеющие подходяшее управление, находится в диапозоне от 20 000 до 30 000 тысяч долларов. Иногда только одна система управления стоит таких денег. Сегодня имеется достаточно много готовых решений для данной цели и таким образом, легко построить автономно летающие дроны даже из запасных частей, которые продаются на авиационном рынке. Существуют профессионалы, которые могут эти планы осуществить. В случае с автономной летающей электростанцией, несколько дронов должны летать вместе. При этом все маневры ведущего планера должны повторять остальные. Подобные решения часто встречаются в военной авиации, которые следует адаптировать. Это знание постепенно находит применения в гражданской авиации.

Где найти полезные ветряные градиенты?

Если уже есть соответствующие летательние аппараты, вопрос только в том, что где искать подходящие воздушные потоки. Сейчас имеется огромное количество данных измерений радиозондов метрологических станций всего мира. Они содержат непосредственные данные о градиентах скорости ветра. К сожалению, пока нет карты этих градиентов в отличии от карт поверхностных ветров. В целях энергетического использования ветров у поверхности земли подобные карты были созданы за последние 10 – 15 лет в большинстве стран мира. Несмотря на это, с полной уверенностью можно считать, что в значительных частях Земли имеются перепады скорости ветра, которые пригодны для выработки энергии.

Воздушные реки (Jet Stream)

Для динамичного планерного полета крайне пригодными являются так называемые воздушные реки. Это узкие горизонтальные потоки воздуха с высокой скоростью. Воздушные реки находятся на высоте около 10 тысяч метров, где постоянно дует ветер. Cкорость его достигает 50–80 метров в секунду. Мощность потока 80 kВт/m2, а в их непосредственной близости скорость ветра намного ниже. Благодаря этому они однозначно пригодны для энергетического использования.

Воздушные реки часто имеют резкие воздушные ямы (САТ), которые опасны в авиации. Самолет, пролетающий через границу воздушных потоков, скорость которых резко отличается друг от друга, может резко без явных признаков снижаться или подниматься....

Источник: www.ruscable.ru

Энергетическая безопасность Прибалтики: от плена Газпрома - к рабству у Африки, Польши и Скандинавии - новости политики - газета

Каждая нация заинтересована в обеспечении безопасности своей экономики, то есть в создании таких внешних и внутренних условий, при которых она динамично развивается и доставляет ресурсы для решения возникающих социальных проблем.

Фундамент экономической безопасности - безопасность энергетическая, поскольку без энергии невозможно организовать любые виды производства, наладить бесперебойное протекание социальных процессов. Энергетическая безопасность сводится к стабильному обеспечению национальной экономики достаточным количеством энергии по приемлемым ценам, как за счет ее внутреннего производства, так и за счет импорта энергоресурсов, поскольку не все страны обладают собственными энергоресурсами в достаточном количестве.

18.07.2011
Поприветствуем Россию

Стратегия в области энергетики, которой придерживается федеральное правительство, базирующаяся на отказе от ядерной энергии, с одной стороны, и повороте к возобновляемым источникам энергии - с другой, приведет к углублению экономического сотрудничества с Россией. "Отказ от присуждения премии "Квадрига" российскому премьер-министру Владимиру Путину на этом фоне, - пишет в своей статье, опубликованной в Handelsblatt экс-председатель Восточного комитета немецкой экономики Клаус Мангольд, - является абсолютно неверным решением. Сейчас следует в экстренном порядке искать пути диалога с главой российского правительства".

19.07.2011
CA-NEWS: ЕБРР предоставит в этом году Таджикистану $50 млн

CA-NEWS (TJ) - Около 50 млн. долларов предоставит Таджикистану Европейский банк реконструкции и развития (ЕБРР) в этом году на развитие микрофинансового сектора республики.

По словам управляющего директора ЕБРР по Турции, Восточной Европе, Кавказу и Центральной Азии Оливье Декампа, совершившего в конце прошлой неделе визит в Таджикистан, ЕБРР продолжит работать в этом секторе, который «играет очень важную роль для дальнейшего экономического роста страны».

19.07.2011
Все статьи

Комментарии

В мире

137 274 411 548 685 685