|
МЕНЮ
Солнечные воздушные
электростанции
(Предложение
по созданию солнечных воздушных электростанций нового
типа)
Актуальность
Солнечные воздушные электростанции могут решить
проблемы обеспечения электроэнергией удаленные районы.
Состояние разработок Сейчас, в связи с увеличением
глобального энергетического и экологического кризиса, в
ряде стран (Австралия, Германия, США, России, Канада и
др.) вновь начали разрабатывать и строить солнечные
воздушные электростанции. Солнечные воздушные
электростанции имеют ряд достоинств по сравнению с
традиционными возобновляемыми источниками энергии (ветро-
и гидрогенераторами, солнечными с использованием
фотоэлементов и др.). Но известные типы солнечных
воздушных электростанций имеют также ряд серьезных
недостатков: - очень большие габариты, особенно высокие
башни (до 1 км);
- большая стоимость строительства электростанции;
- очень низкий коэффициент полезного действия по
экстракции тепловой энергии от солнца;
- зависимость от наличия солнца и проблемы обеспечения
круглосуточно электроэнергией потребителя;
- необходимость очищать большие площади прозрачной
крыши от пыли или снега.
Солнечные воздушные электростанции уже были сделаны в
Испании 30 лет назад. Но они оказались малорентабельными
и не пошли в массовое производство из-за недостатков
перечисленных выше. Если эти недостатки не устранить, то
и сейчас, несмотря с энергетический кризис, солнечные
воздушные электростанции не будут производиться в
большом количестве.
У разработчиков создается иллюзия, что с помощью
формирования сложных траекторий воздушного потока и
изобретения различных конструктивных особенностей можно
создать высокоэффективные и дешевые солнечные воздушные
электростанции. Все эти усилия могут только приблизить
кпд электростанции к величине кпд идеального теплового
двигателя. Величина этого кпд будет оставаться
по-прежнему малой. Причем этот путь будет вызывать
усложнение и удорожание электростанции. Глубинная
причина выше перечисленных недостатков современных типов
солнечных воздушных электростанций кроется в том, что
сделана ставка на экстракцию только части тепловой
энергии от солнца, на применение только цикла теплового
двигателя и не экстрагируются другие виды энергии
атмосферы. Надо расширить виды энергий, которые можно
экстрагировать из атмосферы и оторваться от
конструктивных стереотипов в части съема энергии, ее
преобразования и подачи в форме электрической энергии.
Если этого не сделать, то все финансы и время будут
потрачены впустую. Внедрения и бизнеса с этими
источниками энергии не будет.
Наши предложения.
Нами предлагается резко улучшить экономические и
габаритные характеристики солнечных воздушных
электростанций за счет использования дополнительных
источников энергии из атмосферы:
- экстракция скрытой тепловой энергии воздух за счет его
принудительного охлаждения;
- экстракция тепловой энергии при искусственной
конденсации части влаги из атмосферы;
- экстракция энергии давления атмосферы.
- экстракция других видов энергии из атмосферы.
Для создания
высокоэффективных и дешевых солнечных воздушных
электростанций необходимо сделать следующие этапы:
1. Разработать общие принципы экстракции
низкопотенцильной энергии окружающей среды.
2. Наряду с использованием принципа теплового двигателя
экстрагирующим энергию с воздушных потоков, нагретых
солнцем, начинать использовать другие источники
низкопотенциальной энергии атмосферы (низкопотенциальную
тепловую энергию и энергию давления атмосферы,
гравитационную энергию). Разработать физические и
математические модели экстракции низкопотенциальной
энергии атмосферы с помощью различных физических
процессов, не противоречащих фундаментальной физике.
3. Разработать общие принципы конструирования механизмов
по созданию необходимых аэродинамических,
термодинамических и других режимов, обеспечивающих
выполнение задачи по экстракции энергию с воздушных
потоков, нагретых солнцем с одновременной экстракцией
низкопотенциальной тепловой энергии и энергии давления
атмосферы, гравитационной энергии.
4. Необходимо делать предпроектную оценку различных
вариантов солнечных воздушных электростанций по
использованию различных физических процессов и различных
вариантов конструкций. Определить варианты,
обеспечивающие максимальную экстракцию энергии атмосферы
при минимальной стоимости и размеров электростанции.
5. Сделать действующий макет и на нем апробировать и
ввести корректировки в выше перечисленные исследования и
разработки.
6. Разработать программы инженерных расчетов и
конструкторских разработок солнечных воздушных
электростанций.
7. После выполнения работ по пп. 1-6 начать
проектировать и изготавливать солнечные воздушные
электростанции различной мощности и назначения для
потребителей.
Использование выше перечисленной последовательности
действий может позволить сократить во много раз
временные и финансовые затраты и избавить от разработки
тех вариантов, которые обречены на провал. Нами
предлагается провести разработку солнечных воздушных
электростанций, которые бы не имели вышеперечисленные
недостатки. Предлагается провести кардинальное улучшение
характеристик солнечных воздушных электростанций на
основе использования наших теоретических,
экспериментальных, расчетных, конструкторских
результатов и опыта. Наши научные, методические
результаты и методы конструирования опираются на основы
фундаментальной физики разных областей науки.
Для реализации
предлагаемых выше этапов нами сделаны нижеследующие
работы.
1.Наши результаты
по разработке общих принципов экстракции
низкопотенцильной энергии окружающей среды.
1.1.
Целесообразность в разработке общих принципов.
1. В обычной схеме используется перепад потенциалов
(высокая температура воздух внизу около земли и низкая
температура в верхних слоях атмосферы сотни метров и,
следовательно, малая плотность воздуха внизу и большая
плотность вверху). По сути это есть высокопотенциальные
источники энергии. И усилия многих ученых и
конструкторов направлены на то, чтобы приблизиться в
своих электростанциях к кпд идеального цикла Карно. В
результате получаются очень высокие, громоздкие и
дорогие солнечные воздушные электростанции с очень малым
кпд (ниже 2%).
2. Окружающей нас спокойная атмосфера имеет огромные
запасы тепловой энергии и энергии давления. Эти
источники энергии существуют в атмосфере круглосуточно и
не зависят от наличия солнца или ветра. Но эти источники
энергии являются низкопотенцильными, т.е. их потенциал
(уровень температуры, давления) равен или ниже чем имеет
потребитель или области атмосферы, из которых хотелось
бы экстрагировать энергию. Сейчас успешно используются
тепловые насосы для экстракции низкопотенцильной энергии
из окружающей спокойной среды, в т.ч. из атмосферы. Но
для них разработана теория и методы расчетов, носящие
частный характер, т.е. пригодных только для тепловых
насосов. К этому надо добавить, что способы экстракции и
конструкция современных тепловых насосов позволяют иметь
коэффициент преобразования (коэффициент усиления
мощность) не более 4. Для экстракции низкопотенциальной
энергии необходимо найти другие способы экстракции
энергии окружающей нас атмосферы и понять принципы
конструирования этих устройств. Пора уже отказаться от
метода разработки устройств путем буйной фантазии
изобретателей и полу случайного перебора вариантов
конструкций различных устройств, который продолжает еще
практиковаться до настоящего времени. Это огромные траты
времени и денег, неоптимальные конструкции и режимы
работы устройств, а зачастую провал проектов. Разработка
и применение общих принципов экстракции позволила бы
устранить эти недостатки и сократить временные и
финансовые расходы на разработку солнечных воздушных
электростанции и электростанций другого типа.
3. Общие принципы могли помочь выявить ряд других
способов экстракции энергии из атмосферного воздуха.
4. Общие принципы экстракции энергии могут позволить
сделать предпроектную оценку различных вариантов
солнечных воздушных электростанций на высоком уровне и
сократить финансовые и временные расходы на создание
солнечных воздушных электростанций.
5. Общие принципы экстракции энергии могут позволить
начать создавать дешевые солнечные воздушные
электростанции с уменьшенными габаритами, особенно с
невысокими башнями (возможны варианты бесбашенных
электростанций), высокими коэффициентами усиления
энергии и кпд.
Нами разработаны общие принципы работы источников
энергии типа:
- Имплозия.
- Усилитель энергии.
1.2. Источник
энергии типа имплозия.
(краткое изложение)
Самопроизвольная передача энергии может быть только,
когда потенциал этой энергии выше, чем имеет
потребитель. В случае низкопотенциального источника
энергии (окружающей среды) это невозможно, т.к. это
будет противоречить известным законам для всех видов
энергии. Например, в простой системе холодное тело не
отдаст свою тепловую энергию горячему телу (второй закон
термодинамики).
Тем или иным способом создается область, в которой
потенциал еще ниже, чем имеет низкопотенциальная
окружающая среда (создать «потенциальную яму»).
Будет происходить перенос энергии от внешней
низкопотенциальной среды в «потенциальную яму».
Экстрагированная таким образом энергия имеет очень
низкий потенциал по сравнению с потенциалом потребителя
аналогичной энергии. Поэтому эта энергия не может быть
принята потребителем. Но потребителю не обязательно
получить энергию именно того вида, что была
экстрагирована. Потребителю необходима энергия из вне
для:
- использования этой энергии, без совершения работы
(например, полученная из вне тепловая энергия для
обогрева помещений);
- получения полезной работы сразу, при переносе
низкопотенциальной энергии из вне в потенциальную яму;
- получение полезной работы из энергии перенесенной
потребителю.
На пути переноса энергии можно поставить
преобразователь, который будет выполнять одну из
следующих функций: - преобразовывать часть этой энергии
в другой вид Е0 и затем с помощью этой энергии получить
работу А; - часть переносимой энергии превращать в
работу А (этот режим преобразователя будет являться
двигателем). Такой процесс, когда энергия переносится не
от двигателя в окружающую среду (эксплозия), а от
окружающей среды в двигатель, по определению Виктора
Шаубергера, называется имплозия.
На создание потенциальной ямы и управление процессом
необходимо потратить определенную энергию Ed.
Потребитель получает энергию Ec, из которой необходимо
вычесть энергию идущую от потребителя на организацию
физического процесса по экстракции энергии Ed. Таким
образом, чистая энергия, полученная потребителем, будет
Ec - Ed. Отношение полученной потребителем чистой
энергии Ec - Ed к энергии затраченной на организацию
физического процесса Ed будет называться коэффициентом
усиления энергии k k = (Ec - Ed) / Ed (1) Для
потребителя целесообразно (за исключением особых
случаев), когда коэффициент усиления энергии больше 1. В
этом случае потребитель будет получать энергии больше,
чем он потратил на организацию физического процесса по
экстракции низкопотенциальной энергии из окружающей
среды. Если коэффициент усиления энергии таков, что
чистой энергии достаточно Ec - Ed для потребности
потребителя, то в этом случае система становится в части
расхода энергии на поддержание и управление физическим
процессом самодостаточной, т.е. такой источник энергии
не потребляет для своей работы энергии извне, он
становится автономным. Отношение полученной потребителем
чистой энергии Ec - Ed к полученной извне энергии Ee +
Ed будет являться коэффициентом полезного действия η
этого преобразователя в качестве источника энергии: η =
(Ee + Ed) / (Ee + Ed ) (2) В силу закона сохранения
энергии Ee ≥ Ec, поэтому коэффициент полезного действия
имплозийного источника энергии будет всегда η ≤ 1. Т.е.
вечные двигатели невозможны также и в имплозийных
источниках энергии. Целесообразность и выгода для
потребителя в этом источнике энергии заключается в том,
чтобы он тратил энергию на образование потенциальной ямы
и управление физическим процессом меньше, чем получает
чистой энергии при экстракции из окружающей среды (т.е.
k ≥ 1).
Работа может совершиться, если на пути переноса
энергии будет помещен преобразователь (двигатель),
который преобразует часть экстрагированной энергии в
работу. Например, перепад температур может обеспечить
работу двигателя, на выходе которого будет механическая
энергия вращения вала, а далее электрическая энергия с
генератора, соединенным с этим валом. Потребитель
получает механическую или электрическую энергию вместо
тепловой. При необходимости эту энергию можно
преобразовать в тепловую. В этом способе напрямую
потребитель получить тепловую энергию не сможет. Это не
есть недостаток. Такой способ отбора энергии от холодных
тел предлагал Виктор Кушин. В обычных тепловых
двигателях КПД меньше единицы в связи с потерями
тепловой энергии на пути переноса от горячего к
холодному телу и трущихся частях. В двигателях типа
имплозия тепловые потери не могут происходить в
принципе, потому что температура окружающей среды будет
выше температуры рабочего тела двигателя. Поэтому
двигатели типа имплозия при прочих равных условиях
должны иметь КПД выше, чем обычные тепловые двигатели.
1.3. Источник
энергии типа усилитель энергии.
(краткое изложение)
Возможна экстракция низкопотенциальной энергии и
поднятие ее потенциала выше, чем имеет потребитель. На
создание потенциальной ямы и управление процессом
необходимо потратить определенную энергию Ed. Если
коэффициент усиления энергии будет k ≥ 1, то такое
устройство будет являться усилителем энергии. Для
экстракции низкопотенцильной энергии выбирается или
создается рабочее тело, с которым возможно проделывать
следующие ниже манипуляции. Рабочее тело. Рабочим телом
может быть область низкопотенциальной среды или область
потребителя, или область между средой и потребителем.
Экстракция энергии из окружающей среды, преобразование
этой энергии и передача ее потребителю происходит
посредством переноса энергии рабочим телом (фиг. 1, 2).
Рабочее тело может быть любой природы (газ, жидкость,
твердые тела, электромагнитные или другие поля). Рабочее
тело в преобразователе может быть одной природы, может
состоять из одного или нескольких веществ. При переносе
энергии рабочее тело может перемещаться в пространстве
или оставаться на месте. Используются (находятся)
способы изменить физические свойства или создать
специальные формы движения в рабочем теле, которые
приведут к тому, что будет возможно: - экстрагировать
энергию из низкопотенциальной среды в рабочее тело; -
потенциал этой энергии поднимать от сверхнизкого до
высокопотенцильного; - передавать эту энергию
потребителю. К рабочему телу поступают свежие порции
окружающей низкопотенциальной среды (или возможен
непрерывный приток новых порций энергии из вне). При
всех этих изменениях свойств, форм движения и переносе
энергии закон сохранения энергии, естественно, остается
в силе. Выше перечисленные условия относятся как к
известным видам энергии, так и к слабоизученным или еще
не открытым. Условия создания зоны в рабочем теле
потенциала ниже, чем имеет окружающая среда,
трансформирование характеристик экстрагированной энергии
в теле с целью поднятия потенциала энергии выше, чем
имеет потребитель можно осуществлять различными
способами: колебательные, волновые и вихревые движения
любой физической природы, фазовые преобразования,
химические реакции, разрывы сплошности (например,
кавитация) и мн. др.
Для организации физического процесса экстракции
низкопотенциальной энергии и ее переноса необходимо
выделить энергию Ed : - для создания в рабочем теле
области со сверхнизким потенциалом; - для создания в
рабочем теле области с высоким потенциалом; - для
экстракции энергии в рабочее тело из внешней среды; -
для подъема потенциала рабочего тела со сверхнизкого
уровня до высокого; - для передачи экстрагированной
энергии потребителю; - для подачи к рабочему телу свежих
порций внешней среды (притока новых порций энергии из
вне); - для управления этим процессом. Типовая схема
источника низкопотенциальной энергии показана на фиг. 1
и 2.
Фиг. 1. Схема переноса энергии из низкопотенциальной
области к высокопотенциальной.
Фиг. 2. Структура усилителя энергии (для варианта
автономного источника энергии внешний источник энергии
убирается, и энергия подается от энергии потребителя, -
показано пунктиром).
Передача низкопотенциальной энергии
Ee потребителю возможна при выполнении следующих
последовательных операций:
1. Экстракция энергии. Создание области (потенциальной
ямы) с потенциалом P1 ниже, чем имеет окружающая среда
P0 (фиг. 1 и фиг. 2). Иначе перехода энергии от
окружающей среды не произойдет. Потенциал
соответствующей энергии (температуры, давления, уровня
электромагнитного поля или др.) должен быть ниже, чем в
окружающей низкопотенциальной среде. Используются
(находятся) способы изменить физические свойства или
создать специальные формы движения в рабочем теле,
которые приведут к тому, что в рабочем теле появится
область с потенциалом ниже (сверхнизкий потенциал), чем
имеет окружающая низкопотенциальная среда. Эта область
при экстракции энергии должна иметь связи с
низкопотенциальной средой.
2. Трансформация характеристик энергии. Потенциал
экстрагированной энергии станет еще более низкий по
отношению к потенциалу потребителя, чем имела сама
окружающая среда. Поэтому обычным путем экстрагированная
энергия не может быть передана потребителю. Поэтому
физические характеристики экстрагированной энергии
должны быть преобразованы от низкого P1 до высокого P2
уровня, выше уровня, чем имеет потребитель P3 (см. фиг.
1 и «трансформатор характеристик рабочего тела» на фиг.
2). Трансформация характеристик энергии может
происходить как внутри одного вида энергии, так и
преобразования в другой вид энергии. Для потребителя
пригодны для использования следующие виды энергии: -
тепловая; - механическая; - электрическая; -
производства топлива, например, водорода. На выходе
трансформатора характеристик энергии, энергия должна
иметь выше той, что имеет потребитель. При разработке
механизма трансформации характеристик энергии должен
соблюдаться закон сохранения энергии. Используются
(находятся) способы изменить физические свойства или
создать специальные формы движения в рабочем теле,
которые приведут к тому, что в рабочем теле появиться
область с потенциалом выше, чем имеет потребитель.
3. Передача энергии потребителю. Полученная энергия
высокопотенциального уровня с помощью передающего
преобразователя передается потребителю (см. фиг. 1 и 2).
Эта задача хорошо решена в известных высокопотенциальных
источниках энергии.
4. Насос. При непрерывном процессе экстракции энергии
необходима подача новых порций внешней среды. Для
преобразователей энергии небольшой мощности достаточно
будет естественная (конвективная или диффузионная)
подача вещества из окружающей среды. При больших
мощностях преобразователя потребуется для этого
специальный насос (см. Фиг. 1).
5. Силовой блок формирования характеристик рабочего
тела. Для формирования требуемых режимов во всех
элементах преобразователя энергии (см. пп. 1-3)
необходим силовой блок формирования характеристик
рабочего тела (см. фиг. 1).
6. Блок управления. Для поддержания этого процесса
внутри преобразователя энергии требуется специальная
система управления (блок управления, см. фиг. 2).
7. Внешний источник энергии. Для обеспечения работы
преобразователя энергии требуется внешний источник
энергии (см. фиг. 2). В случае, если эта энергия берется
из экстрагированной энергии для потребителя, то
усилитель энергии стновится автономным источником
энергии. Описанные выше общие принципы экстракции
низкопотенциальной энергии и структура усилителя энергии
являются универсальными и пригодны для любого вида
энергии (тепловой, давления атмосферы, гравитационной,
электромагнитной и других малоизвестных или еще не
известных физических полей и энергий).
Сравнение
источников энергии типа имплозия с усилителем энергии.
Процесс имплозия это процесс как первое звено у
усилителя энергии.
Возможные преимущества способа имплозия по сравнению с
усилителем энергии:
- на образования физического процесса тратиться меньше
энергии;
- происходят меньшие потери экстрагированной энергии на
пути совершения работы для потребителя;
- проще конструкция.
1.4.
Заключение.
1. Выше было показано, в очень упрощенном виде, механизм
и реальность рождения источника энергии имплозивного
типа и усилителя энергии. Эти источника энергии могут
быть разной физической природы. Такой механизм может
присутствовать при рождении торнадо, шаровой молнии.
Аналогичные механизмы, в принципе, могут позволить
рождаться различным переносам энергии в различных видах
энергии, в том числе в тех видах энергии, которые нам
еще не известны.
2. Выше описанные принципы создания усилителей и
автономных источников энергии показывают, что создание
таких преобразователей является чрезвычайно сложным и
тонким процессом. Необходимым условием (но еще не
достаточным условием) должно быть, чтобы структура
преобразователя имела вид, показанный на фиг. 2, а
физические процессы протекали по схеме показанной на
фиг. 1. Усилители низкопотенциальной энергии окружающей
среды позволяют по иному посмотреть на многочисленные
работы с необычными явлениями, «вечными двигателями» или
«сверх единичными двигателями» и др.
3. Усилители энергии, экстрагирующие энергию из
низкопотенциальной среды на уровне микромира, будут
иметь трудно фиксируемые связи. Поэтому такие усилители
могут быть представлены ошибочно, как преобразователи,
берущие энергию ниоткуда, из вакуума и т.п. Это
побуждает увлекающихся энтузиастов утверждать, что они
создали «вечный двигатель» и т.п.
4. Экстракция низкопотенциальной энергии микромира
(атомных ядер, электронов и др. микрочастиц) связана с
трансцендентно сложными исследованиями. При этом надо
еще будет открыть ряд неизвестных физических явлений.
Эти источники низкопотенциальной энергии могут иметь еще
известные и неизвестные вредные виды излучения.
5. Многообразие, трудоемкость и объем исследований и
разработок экстракторов низкопотенциальной энергии на
два порядка выше, чем то, что человечество сделало при
освоении высокопотенциальных источников энергии. В тоже
время необходимо приложить усилия, чтобы практически
пригодные образцы были получены в ближайшие 3 года, а
оснащение всего Человечества возобновляемыми источниками
энергии произошло не далее, чем за 15 лет.
6. Поэтому чрезвычайно важно определить то направление
работ, которое будет приоритетным. В свете изложенного,
целесообразно вначале сделать главную ставку на создание
источников энергии экстрагирующих низкопотенциальную
энергию окружающей среды:
- тепловую;
- энергию давления атмосферы и водяного столба рек и
морей.
Экстрагированная энергия
потребителем может использоваться в виде:
- энергии (тепловой, кинетической, давления,
электрической или др.);
- получение полезной работы сразу при экстракции
низкопотенциальной энергии.
Возможность сочетания ветрогидрогенератора с
вихре-колебательным усилителем.
2.
Источники низкопотенциальной энергия из атмосферы.
(Физические и
математические модели экстракции низкопотенциальной
энергии атмосферы с помощью различных физических
процессов).
Из атмосферы можно экстрагировать следующие виды
энергии:
1. Тепловая.
2. Давления атмосферы.
3. Гравитационная.
2.1. Экстракция
тепловой энергии атмосферы.
2.1.1. Ситуации
сейчас. Аналог.
Используется механизм нагрева
атмосферного воздуха энергией солнца и всплывание
нагретого воздуха в вертикальной трубе под воздействием
солнечной энергии.
На пути движения вверх воздуха ставится электрогенератор
с турбиной, который забирает часть механической энергии
поднимающегося вверх воздуха. Предельное кпд экстракции
энергии определяется циклом теплового двигателя Карно.
Около поверхности земли можно создать физические
условия, при которых температура воздуха будет больше
чем в верхних слоях. Благодаря этому плотность воздуха
около поверхности будет больше, чем вверху и нижние
области воздуха будут всплывать под действием
архимедовой силы.
Тепловую энергию посредством всплывающей теплой
области воздуха можно преобразовать в механическую
энергию. По сути это будет тепловой двигатель.
Коэффициент полезного действия такого преобразователя
для идеального (предельного) случая будет определяться
циклом Карно.
На графиках показано кпд для идеального преобразователя
с перепадом температур между нагретым воздухом и
холодными верхними слоями в 10, 20 и 30 градусов.
Для получения электрической из тепла атмосферы по этому
способу строится конструкция состоящая из прозрачной
крыши и высокой башни. Под крышей нагревается воздух под
действием солнечных лучей и поднимается в башне вверх.
На пути поднимающегося вверх воздуха ставят
электрогенератор с лопастями. Поднимающийся воздух
вращает лопасти и генератор вырабатывает электрическую
энергию.
Такие солнечные воздушные электростанции имеют реальное
кпд намного меньше идеального и имеет его не более 2%.
В солнечных воздушных станциях, которые строились
ранее и сейчас используется выше описанный способ. Эти
электростанции не нашли широкого применения, потому что
имеют серьезные недостатки:
1. Очень низкое кпд.
2. Большая стоимость строительства.
3. Очень большие габариты.
4. Сложности при эксплуатации, в т.ч. необходимость
постоянной очистки большой поверхности крыши от пыли и
снега.
Для устранения вышеперечисленных
недостатков и повышение эффективности солнечных
воздушных электростанций нами предлагаются различные
способы дополнительной экстракции энергии
низкопотенциальной окружающей среды.
2.1.2.
Способ экстракции тепловой энергии из низкопотенциальной
тепловой энергии атмосферы с помощью вихря (KNOW HOW):
На рисунках показана схема экстракции кинетической
энергии воздушного потока и низкопотенциальной тепловой
энергии:
- конвективная передача (рисунок слева);
- диффузионная передача энергии (рисунок справа).
2.1.3. Способ
экстракции тепловой энергии из низкопотенциальной
тепловой энергии и из энергии при конденсации воды из
атмосферы с помощью вихря (KNOW HOW):
На рисунках показана схема экстракции кинетической
энергии воздушного потока и низкопотенциальной тепловой
энергии и конденсации воды из атмосферы:
2.1.4. Способ
усиления кинетической энергии струи за счет экстракции
низкопотенциальной тепловой энергии и энергии
конденсации воды из атмосферы с помощью вихря (KNOW HOW)
2.2. Экстракция
тепловой энергии атмосферы.
Энергии давления спокойной окружающей среды, при
определенных физических условиях (Know How), может
экстрагироваться и может быть в несколько десятков раз
больше энергии устройства создавшего вихрь. Следует
подчеркнуть, что наши исследования опираются на
классическую фундаментальную физику и являются
продолжением работ Константина Циолковского, Никола
Тесла, Виктора Шаубергера, профессора Александра
Предводителева, нобелевского лауреата Ильи Пригожина и
многих других.
2.2.1. Получение
дополнительной кинетической энергии струи за счет
экстракции энергии давления атмосферы (KNOW HOW).
2.2.2. Получение
дополнительной кинетической энергии струи за счет
экстракции энергии давления атмосферы (KNOW HOW) с
помощью вихря (KNOW HOW).
2.2.3. Получение дополнительной кинетической энергии
струи за счет экстракции энергии давления атмосферы с
помощью спирального вихря (KNOW HOW).
2.2.4. Способ экстракции тепловой энергии из
низкопотенциальной энергии давления атмосферы с помощью
вихря (KNOW HOW):
На рисунках показана схема экстракции кинетической
энергии воздушного потока и низкопотенциальной тепловой
энергии и конденсации воды из атмосферы:
2.2.5. Разработаны
способы экстракции низкопотенциальной тепловой и
потенциальной (давления) энергии с помощью вихря (KNOW
HOW):
На рисунках показан общий случай, - одновременной
экстракции кинетической энергии ветра и течений и
низкопотенциальной энергии
3. Общие принципы
конструирования механизмов по созданию необходимых
аэродинамических, термодинамических и других режимов,
обеспечивающих выполнение задачи по экстракции энергию с
воздушных потоков, нагретых солнцем с одновременной
экстракцией низкопотенциальной тепловой энергии и
энергии давления атмосферы.
Для создания необходимых аэродинамических,
термодинамических и других режимов, обеспечивающих
выполнение задачи по экстракции высокопотенциальной и
низкопотенциальной энергии атмосферы предлагается
создать специальный вихрь.
3.1. Способы
генерации вихря. Аналоги.
3.1.1. Целесообразность в создании вихревого
управляемого движения.
Вихревое движение воздух или другого рабочего тел может
позволить: 1. Экстрагировать различные виды
низкопотенциальной энергии атмосферы. 2. Управлять в
нужном направлении физическими процессами и траекториями
движения воздуха в традиционных солнечных
электростанциях. При создании солнечных воздушных
электростанций использование вихревого движения может
позволить решить многие трудные проблемы в организации
физического процесса и конструкции электростанции и
резко снизить стоимость этих электростанций и их
габаритов.
3.1.2. Аналоги.
Вихревое движение является одним из наиболее
перспективных направлений. Но вихри в известных
устройствах создаются с помощью вращения различных тел,
компрессора и т.п. Коэффициент полезного действия этих
приводов не велик. Поэтому нет положительных
результатов.
Были сделаны следующие попытки:
Louis Michaud, inventor of the
AVE Atmospheric Vortex Engine
By imitating nature, we can create a vortex using low
temperature heat sources.
“If Mother Nature produces spontaneous vortices from 30.
seawater, then we ought to be able to use 40. waste
water to create an artificial vortex and extract energy.”
web site: vortexengine.ca
Вихревой тепловой насос
Известно, что вихревая трубка Ранка-Хилша разделяет
входящий в нее воздух на холодный и горячий.
Univ.-Prof. Dr.sc.techn. Jürgen U. Keller
"Optimal Design of the Ranque-Hilsch Vortex Tube" Y.
Soni and W.J. Thomson Transactions of the ASME
Journal of Heat Transfer pp 316-317, May 1975
"Build a Vortex Tube" The Amateur Scientist Scientific
American, November 1958
"The heat pump in a vortex tube" B. Ahlborn, J.U. Keller
and E. Rebhan Journal of Non Equilibrium Thermodynamics
Vol. 23, pp159-165 (1998)
Prof. Dr. J. U. Keller и Prof. Boye K. Ahlborn решили
использовать этот эффект для экстрагирования
низкопотенциальной тепловой энергии атмосферы. Их идея
заключалась в следующем. Атмосферный воздух пропускается
через низко температурную зону вихревой трубки (температура
холодной зоны вихревой трубки ниже, чем температура
окружающего воздуха) и воздух отдает тепловую энергию
трубке. Из трубки атмосферный воздух затем выбрасывается
наружу, при этом он имеет температуру более низкую, чем
имел ранее. Экстрагированная энергия переносится в
горячую зону трубки. При этом температура горячей зоны
становится еще более высокой, чем она была без
экстракции энергии окружающей среды. Были созданы макеты
теплового насоса на базе вихревой трубки. Результаты
испытаний показали, что энергия на выходе теплового
насоса этого типа меньше энергии подаваемого на
компрессор. Т.е. получился преобразователь с
коэффициентом преобразования меньше 1. Этот результат
можно было предвидеть заранее. В вихревой трубке только
10-15% энергии подаваемой на компрессор идет на
образование вихревого движения внутри трубки (и
соответственно на разделение температуры воздуха внутри
вихря). Остальная энергия уноситься вместе с выбрасываем
в атмосферу с большой скоростью воздухом (иначе вихревая
трубка не будет работать). При благоприятной ситуации
может экстрагироваться энергия в 2-4 раза больше чем
имеет энергию сам вихрь в трубке. В итоге имеем: -
энергия в вихре трубки в 6-10 раз меньше, чем энергия
подаваемая на компрессор,
- экстракция энергии от окружающей среды возможна (это
есть гипотеза) в 2-4 раза больше энергии вихря.
- в итоге получаем, что тепловой насос на вихревой
трубке не дает прироста энергии на выходе устройства за
счет "даровой энергии" окружающей среды. Несмотря на
отрицательные результаты, работа проведенная проф. Prof.
Dr. J. U. Keller и Prof. Boye K. Ahlborn имеют очень
важное значение. Она показала на принципиальную
возможность экстрагирования низкопотенциальной энергии
атмосферы с помощью вихря.
3.1.3. Заключение
по аналогам.
1. Способ получения вихрей с помощью эффекта вихревой
трубки Ранка-Хилша имеет очень низкий кпд, не выше 15%.
Поэтому применения этого типа вихря для экстракции
низкопотенциальной энергии атмосферы не дал величину
коэффициента усиления энергии больше 1.
2. Способ получения энергии предложенный Louis Michaud
заслуживает изучения и применения.
3. Для успешного реализации экстрагирования энергии
атмосферы необходимо решить три задачи (или часть из
них): - увеличить кпд устройства для генерирования
высокоскоростного вихря, который будет разделять
температуру внешнего атмосферного воздуха; - увеличить
коэффициент усиления преобразователя (вихря) за счет
большего понижения температуры атмосферы и
экстрагирования тепловой энергии атмосферы при
конденсации влаги; - увеличить коэффициент усиления
преобразователя (вихря) за счет экстрагирования энергии
давления атмосферы или столба воды.
4. Необходимо найти способ и тип вихря, который бы
успешно выполнил задачи по п.3.
3.2. Разработаны
общие принципы экстракции низкопотенциальной тепловой
энергии из спокойной окружающей среды с помощью вихря.
(Вихре-колебательный тепловой насос)
(аннотация)
Вихревое движение является одним из наиболее
перспективных направлений. Но вихри в известных
устройствах создаются с помощью вращения различных тел,
компрессора и т.п. Коэффициент полезного действия этих
приводов не велик. Поэтому нет положительных
результатов. Нами создан привод, в котором с помощью
колебаний специальной формы создаются очень интенсивные
вихри при очень малых затратах энергии. Это достигается
тем, что генерация вихря происходит с помощью колебаний
(это отличается от малоэкономичных способов генерации
вихря с помощью различных вращений, компрессора,
например от трубки Ранка и т.п.). Одновременно с этим
колебания используются для аннигиляции аэро или
гидродинамического сопротивления при движении вихря.
В предлагаемом нашем устройстве вихревой создается с
помощью только колебаний специальной формы, без
компрессора.
3.2.1. Способ
создания вихря с помощью колебаний (KNOW HOW).
Нами создан привод, в котором с помощью колебаний
специальной формы создаются очень интенсивные вихри при
очень малых затратах энергии. Это достигается тем, что
генерация вихря происходит с помощью колебаний (это
отличается от малоэкономичных способов генерации вихря с
помощью различных вращений, компрессора, например от
трубки Ранка и т.п.). Одновременно с этим колебания
используются для аннигиляции аэро или гидродинамического
сопротивления при движении вихря.
Наши предложения.
Мы можем по вашему
заказу:
1. Сделать предпроектную оценку различных вариантов
солнечных воздушных электростанций по использованию
различных физических процессов и различных вариантов
конструкций. Определить варианты, обеспечивающие
максимальную экстракцию энергии атмосферы при
минимальной стоимости и размеров электростанции.
2. Сделать действующий макет и на нем апробировать и
ввести корректировки в выше перечисленные исследования и
разработки.
3. Разработать программы инженерных расчетов и
конструкторских разработок солнечных воздушных
электростанций.
4. Спроектировать и изготавливать солнечные воздушные
электростанции различной мощности и назначения для
потребителей.
5. В качестве первого варианта использования
предлагаемых нами высоких технологий смотрите ниже
солнечную воздушную вихревую электростанцию.
На основании выше предложенных нами способов экстракции
энергии атмосферы предлагается солнечная аэро вихревая
электростанция нового типа.
 
Вид сверху (видны четыре воздуховода отводящие за
пределы крыши электростанции холодный воздух).
Общие принципы работы:
1. Воздух нагретый солнцем поднимается вверх в
центральной части электростанции.
2. Затем воздух захватывается вихрем и направляется вниз
(а не вверх как в обычных солнечных электростанциях).
3. В теле вихря от прокачиваемого через вихрь
атмосферного воздуха отбирается энергия: - тепловая
энергия от солнца; - скрытая тепловая энергия при
самоохлаждения струи и перехода тепловой энергии в
дополнительную кинетическую энергию (дополнительную
скорость струи); - скрытая тепловая энергия при
конденсации влаги из атмосферы и перехода тепловой
энергии в дополнительную кинетическую энергию
(дополнительную скорость струи); - энергия давления
атмосферы.
4. Холодный воздух после вихря выбрасывает через четыре
трубы, проложенные вдоль земли за габариты
электростанции (см. вид на электростанцию сверху)
Предлагаемые солнечные
электростанции:
1. Высота башни понизится с 1 км до 50 метров (возможны
бесбашенные варианты).
2. Упростятся все части конструкции.
3. Могут работать круглосуточно вообще без наличия
солнца. Ночью они будут иметь меньшую мощность, а дней,
большую.
4. Иметь гораздо меньшие размеры и стоимость.
5. Кпд может быть 15-50%.
6. Коэффициент преобразования (коэффициент усиления
энергии) теоретический может быть до 140 (тепловые
насосы имеют только 4).
7. Будут давать чистую воду в промышленных масштабах, не
расходуя энергию на получения воды из атмосферы.
Предлагаемые солнечные воздушные
электростанции предназначены:
- для обеспечения электроэнергией потребителей
(индивидуальные потребители, фермы, фирмы, города,
транспорт и др.);
- для обеспечения чистой водой потребителей
(индивидуальные потребители, фермы, фирмы, города,
транспорт и др.);
- использование в различных технологических процессах. |