Сергей Пантелеймонович Навроде / записи кандидата

7

АТМОСФЕРНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

Практическая реализация атмосферной тепловой машины до сих пор рассматривалась только гипотетически и только в привязке к горным вершинам. Однако применение привязного аэростата для обеспечения рабочего перепада высот позволяет создать атмосферную электростанцию, статически и динамически устойчивую даже под напором ветра ураганной силы. Это обусловлено масштабным фактором - для любой скорости ветра существует критический размер аэростата, начиная с которого реализуется его устойчивость. Действительно, прочность тросового крепления привязного аэростата, определяемая сечением, а значит, и весом троса, с увеличением размера аэростата при сохранении его геометрических и весовых пропорций возрастает пропорционально подъёмной силе аэростата, а поэтому линейно зависит от его объёма. В то время как действующая на аэростат ветровая нагрузка пропорциональна площади боковой поверхности и, соответственно, растёт с увеличением размера аэростата более медленным темпом.

Вертикальное положение атмосферной электростанции фиксируется при помощи двух аэростатов, соединяемых тандемом. Верхний аэростат удерживает конденсатор, нижний – испаритель, а прямой и обратный трубопровод закреплены за трос, соединяющий аэростаты. При этом электроэнергия поступает потребителям по кабелю, прикрепляемому к тросу, связывающему электростанцию с землёй. Противодействие ветровым нагрузкам обеспечивается, как пассивно за счёт избыточной подъёмной силы аэростатов, так и активно с применением винтовых воздушных движителей, равномерно размещённых по высоте электростанции и включаемых, когда её среднее отклонение от вертикали превысит критический угол - примерно 300. Система воздушных движителей работает за счёт мощности, вырабатываемой электростанцией. С её помощью также обеспечивается гашение продольных аэроупругих колебаний и транспортировка атмосферной электростанции своим ходом с завода-изготовителя.

Общая высота атмосферной электростанции ограничена высотными струйными течениями с экстремально высокой скоростью ветра и для средней полосы широт равна 7.4 км. При этом конденсатор размещается на высоте 7 км, а испаритель поднят на высоту 2 км, т.е. в среднем выше облачного покрова, чтобы предохранить испаритель от воздействия осадков, гроз, сильных ветров, а также сезонных и суточных колебаний температуры земной поверхности. Для рабочего перепада высот 2-7 км характерны относительно слабые геострофические ветры скоростью не более 10 м/с, благодаря чему существенно снижается также ветровая нагрузка на электростанцию в целом. Эпизодически, например, в случае атмосферной аномалии, тепловая система эвакуируется на безопасную высоту за счёт удлинения соединительного троса с использованием лебёдки. Благодаря этим мерам предосторожности допускается применение в качестве подъёмного газа водорода, который в отличие от дефицитного гелия производится прямо на месте в результате электролиза воды.

Модульная конструкция атмосферной электростанции существенно упрощает её монтаж. При этом сборка корпуса аэростатов производится из унифицированных баллонов, заполненных подъёмным газом и уложенных так, чтобы в продольном направлении в корпусе существовали сквозные каналы, через которые, как и в дымовой трубе, реализуется естественная конвекция воздуха, значительно увеличивающая объёмный расход воздуха через теплообменники. Вследствие чего возрастает выходная мощность электростанции. В теплообменники воздух стекает из окружающего пространства, таким образом, концентрируя атмосферный энергоресурс, - мощность атмосферной электростанции в расчёте на единицу площади максимального поперечного сечения примерно в 7 раз превышает среднюю интенсивность атмосферного потока тепла. В приложении (будет приведено в части №4) приведены результаты компьютерного моделирования параметров атмосферной электростанции выходной мощностью: 10, 30 и 100 МВт.

Гидравлический напор на входе в гидроагрегат создаётся столбом жидкости высотой 5 км. Поэтому для преобразования потенциальной энергии жидкости в полезную работу следует использовать либо объёмный гидропривод циклического действия, работающий по той же кинематической схеме, что и двигатель внутреннего сгорания, либо реактивную гидравлическую турбину непрерывного действия. Вращение турбины осуществляется под действием реактивных сил, создаваемых периферийными жидкостными струями. Причём строго контролируется, чтобы скорость струй была равна по величине, но противоположна по направлению, окружной скорости вращения турбины так, чтобы в лабораторной системе координат струи были бы неподвижны. В этом случае КПД турбины близок к 100%, а также предотвращается разрушение корпусных элементов высокоскоростными каплями жидкости. Применение газостатических подшипников вкупе с асинхронным генератором переменного тока в этом случае обеспечивает исключение механического контакта подвижных частей гидроагрегата. При этом с использованием долговечной аэростатической оболочки, например, на основе тонкоплёночного кварцевого стекла, обеспечивается практически неограниченный срок службы атмосферной электростанции.

Экологическая безопасность атмосферной электростанции обеспечивается отсутствием, как в процессе нормального функционирования, так и в случае нештатной ситуации химического загрязнения окружающей среды. Необходимо учитывать, что при работе атмосферной электростанции сверху вниз непрерывно транспортируется холод, что не только исключает тепловое загрязнение атмосферы, но и ослабляет парниковый эффект. Этим атмосферная электростанция выгодно отличается от всех известных источников энергии.


Деньги – детям, чиновникам – нары!

Голосуйте за Сергея Пантелеймоновича Навроде!

Голосуя за меня, вы вносите свой вклад в сбор средств для лечения детей-сирот.