Интересные технические решения в сфере энергетики!

ВИЭ на грани фантастики

Какой будет возобновляемая энергетика через 10, 20, 100 лет? «Пятый элеменТ» попытался ответить на этот вопрос, отобрав самые интересные и перспективные проекты в области ВИЭ, пока не получившие широкого признания.

Сферическая солнечная батарея 

Представьте, что солнечные электростанции будут состоять не из плоских фотоэлектрических панелей, а из сияющих стеклянных шаров. Выглядит весьма футуристично, не правда ли? Однако основатель компании Rawlemon архитектор Андре Броссель, создавая свой «сферический солнечный генератор», не стремился к чисто внешнему эффекту. Наполненный водой стеклянный шар концентрирует солнечный свет на фотоэлементах и позволяет увеличить производительность системы сразу на 35% по сравнению с обычной солнечной панелью. Если «сферу» снабдить автоматическим трекером, «отслеживающим» траекторию солнца в течение дня, она станет еще эффективней. При этом устройство масштабируется в обе стороны – от миниатюрных настольных образцов для зарядки гаджетов до солнечных электростанций промышленного масштаба. Стеклянные энергетические шары можно устанавливать на крыши домов и даже интегрировать в стены зданий. Около года назад Броссель организовал кампанию по сбору средств на свое изобретение на портале Indiegogo и уже собрал 230 тысяч долларов – почти вдвое больше, чем было необходимо для начала производства. Однако теперь его компания Rawlemon остро нуждается в специалистах микроэлектронщиках, чтобы довести разработку до ума.

Солнечные панели на орбите

 

Еще в 1966 году английский фантаст Артур Кларк в книге «Черты будущего» описал «ловушки» для солнечных лучей, размещенные на орбите и транслирующие энергию на Землю. Тогда это казалось чем-то невероятным. И вот теперь, полвека спустя, технология обретает реалистичные очертания. «Пятый элеменТ» уже рассказывал об успешном эксперименте Mitsubishi Heavy Industries по передаче 10 кВт электроэнергии на 500 метров с помощью микроволн и об аналогичном опыте российской госкорпорации «Ростех». Пока преодоленные расстояния далеки от космических масштабов. Однако те же японцы утверждают, что уже в следующем году запустят на орбиту первый спутник, передающий солнечную энергию на Землю, а к 2025 году создадут полноценную орбитальную энергетическую группировку.

Космический «парус», собирающий энергию солнечного ветра

Производство электричества из энергии солнечного света или земного ветра – свершившийся факт. Однако наше светило служит источником еще одного мощнейшего, но пока бесхозного вида энергии – солнечного ветра. Речь идет о потоке мегаионизированных частиц, вылетающем из солнечной короны в открытый космос со скоростью 300–1200 км/с. Эта штука «посильнее «Фауста» Гёте» и уж точно мощнее потока фотонов, называемого солнечным светом. Несколько лет назад группа ученых из Вашингтонского госуниверситета опубликовала в журнале International Journal of Astrobiology обширную работу с описанием технологии сбора этого самого «солнечного ветра». Американцы предложили запустить в открытый космос систему спутников, снабженных специальными «парусами», притягивающими ионизированные частицы электромагнитным полем. Поле, в свою очередь, образуется вокруг медного провода длиной до полумили. По подсчетам ученых, сами такие спутники обойдутся в разы дешевле, чем если бы они были оснащены обычными солнечными панелями, ведь медь дешевле кремния. В то же время производительность этих летательных аппаратов была бы просто чудовищной – в 100 млрд раз больше, чем потребляет сегодня вся наша планета. Однако пока реализации проекта препятствуют несколько нерешенных технических задач. Во-первых, построить и запустить в космос «солнечные паруса» таких размеров крайне сложно. Во-вторых, современные лазеры не позволяют транслировать энергию на столь огромные расстояния.

Ветрогенератор без лопастей

Выражение «Новое – это хорошо забытое и слегка доработанное старое» можно в полной мере отнести и к возобновляемой энергетике. Примером тому – разработанная американской компанией Solar Aero Research безлопастная ветровая турбина. В честь ее создателя и главы компании Говарда Фуллера она так и называется – Fuller Wind Turbine. В основе ветроустановки – немного видоизмененная турбина Николы Теслы, представленная аж в 1913 году. В свое время Тесла додумался «улавливать» энергию поступающей жидкости или газа с помощью тонких металлических дисков, разделенных небольшими зазорами. Фуллер снабдил диски прокладками крыловидной формы, чем многократно повысил эффективность системы. Саму же турбину он поместил в короб, захватывающий воздух и направляющий его поток на диски.

Почему «Турбина Фуллера» потенциально может заменить традиционные ветряки и стать будущим для ветроэнергетики? Тому есть несколько предпосылок. Во-первых, она совершенно бесшумна, во-вторых – безопасна для птиц, и наконец в-третьих, при аналогичной эффективности она примерно на треть дешевле.

Конвертер, собирающий энергию медленных течений

До сих пор именно гидроэнергетика остается самым эффективным ВИЭ. Однако и она в своем нынешнем виде имеет ряд существенных недостатков. С одной стороны, перекрытие рек неизбежно сказывается на окружающей среде. С другой – современные водяные турбины эффективны при скорости воды от 5–6 узлов, в то время как скорость большинства океанских и речных течений не превышает двух узлов. Профессор Мичиганского университета Майкл Бернитас разработал устройство под названием VIVACE, способное «добывать» энергию именно из медленных течений. Название любопытное: VIVACE – это и музыкальный термин, предписывающий оживленный характер исполнения музыки, и аббревиатура от Vortex Induced Vibration for Aquatic Clean Energy (использование вибраций, вызванных вихреобразованием для получения водной экологически чистой энергии). Но еще любопытнее сам принцип работы устройства. Опытный образец представляет собой гладкий цилиндр, приделанный к пружине и подвешенный в потоке воды. Такая форма провоцирует завихрения, которые толкают цилиндр вверх и вниз. Механическая энергия воды преобразуется в электричество. Несколько таких цилиндров будет достаточно для питания стоящего на якоре судна, а несколько сотен, закрепленных, скажем, на дне реки, смогут обеспечить электричеством целый город. При этом никакого вреда водной флоре и фауне это бы не принесло. По подсчетам Бернитаса, если освоить с помощью такой технологии хотя бы 0,1% энергии Мирового океана, то вопрос с электроснабжением человечества был бы решен навсегда.

Пока же ученый, заручившись поддержкой Министерства энергетики США и ряда научных фондов, испытывает пилотный проект на реке Детройт.
     Источник:  5thelement.ru