Вітаю Вас ГістьПонеділок, 24.07.2017, 05:35

ІНТЕЛЕКТ.UA


Головна » 2012 » Листопад » 30 » Гідроенергетика - як скористатися дощем?
12:27
Гідроенергетика - як скористатися дощем?
На берегах цієї річки зародилася китайська цивілізація. Її води бачили багато історичних подій. Вона посідає третє місце у світі за довжиною і повноводністю. Але одним із чудес річку Янцзи стали називати з липня цього року, коли на ній спорудили найбільшу на планеті гідроелектростанцію «Три ущелини».
Найдавнішими гідроенергетичними установками є водяні колеса. Хто був автором першої  у світі гідроелектричної станції, достеменно не відомо. Є дані, що всіх випередила  німецька компанія «Сіменс» - 1881 року звела ГЕС  у Британії.   Через рік – 1882-го - цю ідею втілив у життя  американець - власник паперової фабрики в місті Еплтоні у штаті Вісконсін.  


Потужність його станції  була всього 12 з половиною кіловатів. Для порівняння: сьогодні найбільша китайська  ГЕС «Три ущелини»  продукує 22 з половиною тисячі мегават енергії.

 ЇЇ зводили ціле двадцятиліття, затопили два міста і переселили понад мільйон людей. Будівництво знищило популяцію річкового дельфіна, а якщо на ній станеться аварія, під загрозою опиняться життя 360-ти   мільйонів людей. Одвічна проблема гідроелектростанцій, які  сьогодні дають близько 20-ти відсотків енергії у світі, – небезпека для довкілля.


Михайло Курик, керівник Українського інституту екології людини

 Затоплення міст – я не переконаний, що це правильний шлях, тому що ми дуже багато втратили флори і фауни. Використовуючи гідроенергетику, треба завжди пам»ятати про те, що Україна не належить до країн, де є тьма прісної води, і дуже важливо економно все це використовувати.

Науковець Михайло Курик зазначає: гідроенергетика – велике благо, яке, однак, має підводні камені. Тож щоб ефективно використовувати енергію води і не шкодити довкіллю, слід уважніше придивитися до малої енергетики. В Україні для цієї галузі - особливі перспективи і орієнтуватися вона має в першу чергу на індивідуальні господарства.


 Михайло Курик, керівник Українського інституту екології людини

Питання для малої енергетики – що використовувати, що де можна робити: найкраще в якомусь селі  переносну станцію - вона може там очищати і т. ін., але для тої громади, яка за цим стежить, буде і екологія, буде чистота і все інше.

З Михайлом Куриком погоджується  винахідник і науковець Володимир Каян, який вже десять років працює над унікальною установкою, що може перетворювати кінетичну енергію потоку на електрику. Пристрій можна використовувати будь-де.


Володимир Каян, винахідник, старший науковий співробітник Інституту гідродинаміки НАН України

Где угодно: там, где есть текущая среда – воздух, вода, может быть даже что-то еще другое. То есть там, где имеется кинетическая энергия, то есть это там, где имеется скорость какой-то среды – воздуха, воды или еще чего-то.

Основа винаходу – ротор, створений французом Дар”є ще на початку ХХ століття. Досі його використовували як вітрогенератор, ось як у цій експериментальній моделі Володимира Каяна. Але тут він відрізняється від класичного.


Володимир Каян, винахідник, старший науковий співробітник Інституту гідродинаміки НАН України

Он отличается от общеизвестного ротора Дарье с вертикальной осью вращения, у которого лопасти закреплены на траверсах, т. е. на горизонтальных рычагах. Здесь же у нас имеется дополнительная ось вращения этой лопасти, и тяги, которые управляют положением лопасти на круговой траектории движения ее.


Це дає змогу керувати лопатями ротора, а отже підвищує ефективність самої установки. Така система найрезультативніше працюватиме в невеликих потоках. Це й наштовхнуло Володимира Каяна на думку, що ротор можна використовувати і як гідроустановку, особливо на українських річках, де течія повільна.

Нова вітро-гідротурбіна, розроблена Володимиром Каяном, дає можливість перетворювати кінетичну енергію потоку води при швидкості річки від 0,6 до 1,5 метра за секунду. В основі системи - ротор з вертикальною віссю обертання. Робочі елементи – крила прямокутної форми, вісь яких паралельна осі обертання. З конструкцією з’єднуються горизонтальними вАжелями. Ротор рухається завдяки дії аеродинамічних сил на крила. Їх особливе кріплення допомагає запустити турбіну навіть при невеликій швидкості потоку.

Володимир Каян, винахідник, старший науковий співробітник Інституту гідродинаміки НАН України

Наши исследования показали, что в воде мы можем с такого ротора получать около 250-300 ватт с одного квадратного метра поперечного сечения при скорости 1 метр в секунду.

Отримати енергію – половина діла. Її потрібно ще й перетворити на електрику. Спеціально для цієї установки розроблено індивідуальний електрогенератор.


Віктор Клімейко, старший науковий співробітник Інституту електродинаміки

Суть или изюминка этого генератора состоит в том, что был использован стартер из существующего синхронного двигателя, в котором был заменен ротор на ротор с постоянными магнитами. И мы получили эффект, который мы и ожидали, а именно:  мощность генератора примерно 1 КВт при частоте вращения 100-120 оборотов в минуту.

Цю установку Володимир Каян випробовує  в аеродинамічній трубі: тут можна регулювати швидкість потоку і стежити, як реагує ротор. Усі показники знімає і аналізує комп’ютер.


Володимир Каян, винахідник, старший науковий співробітник Інституту гідродинаміки НАН України

Вот здесь на этом компьютере в специальной программе показывается скорость: беленьким – это скорость ветра перед ветроротором, красненьким – скорость после ветроротора. Для чего нам нужно записывать данные после ветроротора?  Потому что таким образом мы определяем, какая же скорость ветра подходит лопастям, которые идут по подветренной траектории.

За таким же принципом установка працюватиме  у воді. Ротор, спроектований Володимиром Каяном, не потребує жодного додаткового устаткування, будівництва платформ чи гребель. Він не зашкодить екології. А головне – дасть змогу максимально ефективно використовувати ресурси українських річок. Вони хоча й не дуже швидкі, але енергії можуть дати чимало.

Не тільки вода в річках, а й та, що падає з неба, може давати енергію, переконаний учень Малої академії наук Ерік Швед. Але ми чомусь досі не навчилися її використовувати.

Ерік Швед, учень Малої академії наук України

Наша атмосфера – це гігантська теплова машина. Мільярди тонн води як задіяні в природі? Вода підіймається у вигляді пари до неба, до хмар, перетворюється і звідти ж падає до нас на землю. Ми отримуємо дуже малу кількість, малу частину тієї енергії, що падає.

Приміром, в українських Карпатах випадає до півтори тисячі міліметрів опадів за рік. А ще є снігові лавини, які сходять з гір. Усе це величезні обсяги води, що часто призводять до паводків у регіоні. Катастрофам можна запобігти і навіть мати з них користь, стверджує наставник Еріка Олександр Верхман.


Олександр Верхман, науковий керівник

Якщо так збігається: великі дощі, розтануть зразу льодовики – це повінь. Страждають від них Карпати, страждають різні райони гірські. Повінь   несе велику енергію, річка може руйнувати греблі, мости, будинки і т. ін. Якщо всьому цьому запобігти – це перша перевага, друга перевага – район може  стати енергогенеруючим.

Для цього можна створити спеціальний гідроенергетичний комплекс для гірських місцевостей, пропонують Олександр Верхман і Ерік Швед. Йдеться про спеціальне водосховище, де накопичуватимуться опади. А на гірських річках  - звичайні ГЕС. Вода з резервуарів потраплятиме на станцію, але контрольовано. Цей макет і є прототипом комплексу.

Уздовж річки на обох берегах на максимально можливій висоті будується мережа водосховищ, у яких збиратимуться  опади. Знизу в кожному з них – регулювальний запірний кран і невелика гідротурбіна з електрогенератором. Воду з резервуарів можна буде подавати невеликими порціями і виробляти потрібну кількість енергії.

Ерік Швед, учень Малої академії наук України

Ми на великій висоті подаємо воду, вода потрапляє до турбіни, приводить її у рух - і виробляється електроенергія за рахунок цього електродвигуна.   У нас буде гірська річка, на ній - звичайні гідроелектростанції, але вздовж будуть водосховища закриті, з них подаватиметься вода. Будемо контролювати рівень води, щоб був стабільний. Ця гребля дасть  змогу запобігати катастрофам.

Цей проект – недешевий, зауважує Ерік. Але він того вартий. По-перше, можна уникнути екологічних катастроф у гірському регіоні, по-друге, створити нові робочі місця, по-третє, дати достатню кількість електрики.

Ставок розміром 200 на 200 метрів і завглибшки 30 метрів на висоті 500 метрів над рівнем річки загалом  дасть 6 тераджоулів енергії. Тобто за рік 1750000 кВт/годин. Їх вистачить більш як для 10000 квартир.

Ерік Швед, учень Малої академії наук України

Чим більше – тим краще. Що більша висота – то краще, Що більше водосховищ – то, звичайно, також краще, бо більше енергії буде генеруватися.  Друга перевага полягає в тому, що тиск дуже великий: на висоті 500 метрів є 50 атмосфер. Порівняйте з київською ГЕС – там лише  одна атмосфера.

Воду, яка затримується у резервуарах, можна використовувати на розвиток сільського або рибного господарства, каже учень Малої академії наук. Втім головне навіть не це, а те, що завдяки такому комплексу, як, власне, і гідрогенератору, спроектованому  Володимиром Каяном, людина може співпрацювати з природою. Обидва проекти підтверджують: зі стихією можна домовитися і використовувати її силу на благо.


Переглядів: 4323 | Додав: Admin | Рейтинг: 5.0/1
Статистика

Онлайн всього: 1
Гостей: 1
Користувачів: 0
Новини науки
Інформ-партнер
Наше опитування
Чи є в Україні бізнес, який підтримує дитячий інтелект?
Всього відповідей: 751
ПОДІЇ
Календар свят і подій. Листівки, вітання та побажання
ПОШУК