Вэму: свернутые вкольцо парусники обещают запрячь тайфун
Прекрасные белые башни с пропеллерами неспешно заполняют Великие прерии, берега и шельф Северного моря. О них принято сказать, что вот это и имеется будущее возобновляемой энергетики.
Но так ли это?
Кончики лопастей громадных пропеллерных ветряков движутся со скоростью подсотню метров в секунду —многократно стремительнее ветра — и испытывают от этого ожесточённые перегрузки. Проходя перед башней, любая лопасть попадает в аэродинамическую тень и приобретает как бы маленький удар, благодаря чего в ней накапливается усталость; конструкция шумит, теряет энергию.
Быстроходный электрогенератор (лишь его возможно разместить на красивой башне) делает неизбежным использование мультипликатора, создавать что в состоянии практически считанные компании в мире. Всё это требует дорогих материалов, безукоризненного рассчета и безукоризненного изготовления — цена технической красоты громадна..
Но стоит нарушить хрупкое равновесие (повысить ли размер установки, применить менее компактный генератор либо вынести пропеллер дальше от башни) — и конструкция отвечает ещё громадным ростом цены!
Так, оптимальные энергетические и экономические параметры в принципе для пропеллерной ветроустановки недостижимы, авозможен лишь весьма напряженный компромисс между ними..
Кратко резюмировать недочёты самой распространённой схемы ветроэнергетической установки (ВЭУ)с горизонтальной осью возможно одним словом: «дорого». Но инженеры и учёные из ДВФУ/ ДВО РАН идут в собственной критике пара дальше и говорят о пропеллерных ветроустановках,что это легко тупиковый путь!
Посудите сами: пропеллер с башней был изобретён большое количество сотен лет назад и употреблялся для перекачки воды;в данной роли оптимален и по сию пору, но какое количество-нибудь важное масштабирование с сохранением всех главных частей установки порождает столько неприятностей, что ответ их делает повышение мощности весьма дорогим удовольствием. Десятки, много киловатт — нормально, а дальше — целые неприятности. Возможно заявить, что пропеллерная установка действенно сопротивляется повышению собственного размера.
Итак, «вылизаны» аэродинамические профили, применены самые идеальные и дорогие композиты, самые компактные и правильные мультипликаторы, электронные преобразователи и генераторы тока.. И однако, ценой невиданных упрочнений, возможно сообщить, инженерного подвига, не удаётся достигнуть мощности одной установки большей, чем 10-12МВт. Притом, нисколько не уменьшились издержки и риски обладателей каждого пропеллерного ветряка: он по-прежнемудорог, требователен к параметрам ветра, неудобен в транспортировке, обслуживании и монтаже, подвержен катастрофическим разрушениям, очень не хорошо интегрируется в сеть из-за собственной малой мощности.
Многие члены научного и технологического сообщества признали: физический предел данной концепции достигнут, понижение цены киловатта ветроэнергии — закончилось. Такая вялая возможность провоцирует люббистов ископаемого горючего заявлять: «Возобновляемая энергетика?! — да это скорее извращенный метод доставки энергии! Обычная ветроустановка не производит столько энергии за срок собственной работы, сколько израсходовано на её производство!»…
В общем, что-то должно случиться в данной «зачищенной до блеска» отрасли, дабы она вырвалась из порочного круга копирования ветхой схемы ветряных мельниц. Но что?
Ученые из Владивостока предлагают необыкновенную идею — идею опоры на воду.
Парадоксально, авторы концепции ветроэнергетической морской установки (ВЭМУ), формально относящейся к установкам с вертикальной осью (см. кроме этого турбины Савониуса, Дарье), предлагают вовсе отказаться от оси ротора! А заодно и от подшипников, несущих его вес. Фактически изобретение пребывает в том, что торообразный ротор плавает — в воде.
— Эка невидаль! Бублик плавающий! Да он, к тому же и вращаться не сможет!
Вся энергия в воду уйдёт.— сообщит читатель.
И будет неправ. Это обычным судам, у которых , в отличии от плавающего «бублика» ВЭМУ, нет замкнутой поверхности корпуса, вправду, приходится всё время носом раздвигать неподвижную воду, теряя энергию и создавая волны. Утраты на трение ВЭМУ в воде сокращает и такое увлекательное явление, как водяной ринг — кольцевой водяной поток на протяжении поверхности ротора.
Дело в том, что данный плавающий «бублик» возможно фактически любого диаметра. За один раз достигается повышение площади для размещения парусов, соответственно и мощности установки (за которую так бесполезно бьются проектировщики пропеллерных ВЭУ). Без применения передовых разработок (не смотря на то, что и для них раскрывается новое пространство), но радикальной сменой идеологии.
Честно говоря, свёрнутый в кольцо парусник имел возможность стать хоть знаком 16 века, да хоть кроме того и Античности, будь тогда под рукой современные методы преобразования, транспортировки и хранения энергии..
Схематичное изображение ВЭМУ на сваях
Водоизмещающий (роднящий установку с судном), медлительно поворачивающийся торообразный понтон ротора частично или полностью загружён в воду.
Кольцевая палуба на стойках недосягаема волнами.
На палубе установлены пара десятков поворотных мачт с вытянутымив высоту твёрдыми лопастями (либо возможно сообщить, шарнирными парусами).
Лопасти неспешно поворачиваются и, в зависимости от угла поворота к ветру, «берут» ветер либо становятся к нему ребром. Это определяет низкую скорость вращения турбины и, тем самым, безопасность и экологическую чистоту.
Ротор создаёт вращающий механический момент, что посредством совокупности тросов либо тяг, на манер велосипедного колеса, передаётся на центральную часть установки — башню, закреплённую на дне (к примеру, сваями либо на естественном островке), где расположена «ступица» этого огромного «бублика» диаметром 100, 200 либо кроме того 500 метров! (Уместно будет назвать и отличие ротора ВЭМУ от велосипедного колеса — нежесткость в осевом направлении.)
Конкретно со ступицей соединены электрогенераторы, насосы, любое второе технологическое оборудование, преобразующее энергию вращения ротора. К слову, башня, диаметром 30-50 м, велика чтобы вместить каждые существующие агрегаты.
Скромная линейная скорость ротора (не больше скорости ветра), громадные размеры, огромная инерция, загружённый корпус, фактически недоступный для волн и напоминающий в этом отношении подлодку, легкие и при крайней потребности сбрасываемые лопасти, палуба-антикрыло и т.д. — всё это помогает достаточно хорошей гарантией устойчивости установки в твёрдых морских условиях и без особенных неприятностей позволяет использовать любой ветер, от дневного бриза, до урагана.
В случае если сказать более формальным языком, схема установки с опорой и вертикальной осью на воду разрешает преодолеть либо обойти главные неприятности развития современной ветроэнергетики:
— предел повышения мощности единичной установки;
— зависимость от розы ветров;
— твёрдые требования к диапазону скорости ветра;
— дороговизну конструкции и низкую надёжность;
— потребность в высокотехнологичной производственной базе;
— отчуждение земельных участков;
— низкую устойчивость к негативным факторам
Не считая электро- и теплоэнергетики, концепция ВЭМУ пригодна и для массы вторых ролей:
гидротурбина, водяной насос, защита берега, сжижение газов, производство водорода, метанола, добыча из морской воды химических соединений, опреснение воды, марикультура, туризм, и т.д.
Существуют варианты конструкции и всецело плавучей ВЭМУ, пригодной для глубокого шельфа либо кроме того срединно-океанских территорий. В этом случае плавучий ротор громадного диаметра оказывается намного более устойчивым на волнах, чем качающаяся вертикальная башня с пропеллером и тяжёлой гондолой наверху — www.membrana.ru/particle/13857
Кое-какие идеи и метафоры бывают так сильны, что создают около себя «поле тяготения», в которомразные события и явления становятся частями нового мира. Концепция ВЭМУ думается автору статьи достаточно «безумной» — далёкой от главной канвы развития ветроэнергетики — дабы претендовать именно на такую роль.
По адресу wemuwiki.ru вы имеете возможность замечать, как разрабатываются подробности этого нового мира.
— Не через чур ли серьёзно? — спросит скептически настроенный читатель..
А как как раз по-вашему будет смотреться мир, в случае если человечество однако сможет преодолеть зависимость от ископаемого горючего? Очень многое неизбежно изменится. Нужно неспешно привыкать к данной мысли..
Отечественное время богато на техногенные трагедии. Большая часть их связана с энергетикой и тенденция усугубляется, потому что люди живут всё более тесно. Что же делать?!
Заменить ту же Саяно-Шушенскую ГЭС (6400 МВт) имели возможность бы всего 64 ВЭМУ (100 МВт). Причем, цена одной ВЭМУ сравнима со ценой, а разработка изготовления — с разработкой изготовления всего лишь средней величины морского судна! Риски же и экологические издержки — легко несопоставимы.
И, наверное, нам очень сильно повезло — для постройки, сборки и транспортировки ВЭМУ уже готова инфраструктура! Судостроители легко снабжают производство модульных корпусов, авиастроители — лопастей,строители гидротехнических сооружений (один из самых динамично развивающихся видов строительства) имеют опыт сооружения опор и донных работ. И, наконец, морской транспорт — самый недорогой из существующих способов доставки масштабных грузов.
Авторы концепции ВЭМУ уверенны, что это — шанс! Любому стране, корпорации либо кроме того отдельному предпринимателю, каковые поймут преимущества новой идеологии и начнут их деятельно эксплуатировать.
ВЭМУ, вид сверху
ВЭМУ, верхняя часть башни с вертолётной площадкой
ВЭМУ, палуба, стойки и крепление тросов
ВЭМУ,симметричная статически уравновешенная лопасть с шарнирными закрылками
Вариант установки с цементным кессоном вместо свайного основания
Фрагмент разреза с помещениями на палубе
