Ветродвигателем называется машина-двигатель, преобразующая энергию воздушного потока, т. е. ветра, в механическую энергию вращающихся лопастей, которая при помощи редукторов и передаточных механизмов передается к машинам-производителям.
Промышленностью выпускаются ветродвигатели двух типов: тихоходные многолопастные и быстроходные малолопастные. Отличительной особенностью тихоходных многолопастных ветродвигателей является способность их трогаться с места, т. е. начинать работать с подключенной нагрузкой при сравнительно слабом ветре, что объясняется наличием большого/ крутящего момента. Эти двигатели хорошо используют малые скорости ветров, но плохо поддерживают постоянное число оборотов, поэтому они не могут применяться там, где требуется постоянство числа оборотов, как, -например, для электроосвещения, но хорошо работают на приводе поршневых насосов с постоянным включением нагрузки. Из-за громоздкости ветроколеса тихоходные ветродвигатели не могут быть изготовлены мощными. К ним"относятся УТВ-5, ТВ-8, ТВМ-8 и выпускаемый новый облегченный ветродвигатель УВД-8.
Второй тип ветродвигателей — это быстроходные малолопастные, имеющие ветроколесо с 2—3 лопастями. Они могут быть больших размеров и мощностей, вплоть до ветроколеса диаметром в 50 м. Благодаря возможности сравнительно хорошего регулирования числа оборотов эти двигатели, применяются для электрификации и механизации. Для механизации животноводческих ферм промышленностью выпускаются ветродвигатели Д-12 и Д-18. Кроме того, выпускаются маломощные двигатели
с диаметром ветроколеса от 1 до 3,5 м для освещения малых помещений и зарядки аккумуляторов.
Коснемся здесь описания ветродвигателей, предназначенных для водоснабжения и механизации животноводческих ферм.
суббота, 19 июля 2008 г.
Руководство по ветроэнергетике
Руководство по ветроэнергетике
This page in English is here
В 2001 году Интерсоларцентр совместно с партнерами по ОПЭТ (ETSU и WREAN, Англия) подготовил руководство по применению малых и средних ветроэнергетических установок.
За основу было принято руководство, подготовленное ETSU и WREAN. Это руководство (на английском языке) Вы можете сгрузить по этой ссылке
Руководство на русском языке, адаптированное для российского читателя, вы можете сгрузить по этой ссылке
Оба руководства в формате pdf. Для чтения Вам нужен Adobe Acrobat Reader.
This page in English is here
В 2001 году Интерсоларцентр совместно с партнерами по ОПЭТ (ETSU и WREAN, Англия) подготовил руководство по применению малых и средних ветроэнергетических установок.
За основу было принято руководство, подготовленное ETSU и WREAN. Это руководство (на английском языке) Вы можете сгрузить по этой ссылке
Руководство на русском языке, адаптированное для российского читателя, вы можете сгрузить по этой ссылке
Оба руководства в формате pdf. Для чтения Вам нужен Adobe Acrobat Reader.
Запоет ли в России "Жаворонок"?
Автор: Алла Прохорова
Потребности регионов в энергоснабжении за счет автономных источников электроэнергии не только не уменьшаются, но и продолжают расти. По оценкам специалистов в области возобновляемых источников энергии, на сегодняшний день ветроэнергетика является самым экономически эффективным из всех направлений. И как следствие, во всем мире и в нашем отечестве в том числе, ветроэнергетика является самым развитым сегментом рынка возобновляемых источников электроэнергии. Тем не менее, как считает профессор В. А. Добровольский, сетевой ветроэнергетики в России нет. В то же время в России практически отсутствуют сдерживающие производственные и экологические факторы, препятствующие развитию производства автономных ветроэнергетических установок (ВЭУ) малой мощности и поэтому предложение этих агрегатов на отечественном рынке достаточно широкое.
Крыльчатые и карусельные
Еще в 40-е годы, когда вопросами ветроэнергетики пытались заниматься основательно, в России было создано много различных аэродинамических схем ветродвигателей. Все ветродвигатели используют один и тот же принцип работы - вращение колеса с лопастями под напором ветра передает крутящий момент через систему передач валу электрогенератора, который и вырабатывает электроэнергию. Прародители современных ветродвигателей - старые мельничные ветровые колеса были весьма неэффективными, с коэффициентом использования энергии ветра на уровне всего 0,14. В настоящее время у зарубежных ветроэлектроагрегатов этот коэффициент составляет от 0,35 до 0,50. У отечественных ВЭУ коэффициент использования энергии ветра равен 0,40-0,45. Напомним, что по расчетам Н. Е. Жуковского предельная величина этого коэффициента составляет 0,593 (идеальный ветродвигатель, работающий без потерь).
В настоящее время используются ветрогенераторы двух типов: с горизонтальной осью вращения (крыльчатые) и с вертикальной осью вращения (карусельные), которые в свою очередь подразделяются на лопастные и ортогональные. Наибольшее распространение получили крыльчатые ветродвигатели (на них приходится около 95% всех эксплуатируемых ветроустановок). И это не случайно. У некоторых моделей крыльчатых ветродвигателей коэффициент использования энергии ветра достигает 0,5. Правда, достигается это только тогда, когда поток воздуха перпендикулярен к плоскости вращения лопастей-крыльев, но этот недостаток преодолевается с помощью специального устройства, которое автоматически поворачивает ось вращения, устанавливая ветроколесо на ветер и уводит от ветра при штормах.
У самых эффективных моделей с вертикальной осью вращения этот коэффициент не превышает 0,32-0,35. Очевидно, что при современном уровне развития науки и техники это отставание никак не может быть компенсировано другими их достоинствами, такими, например, как удобство компоновки (весь механизм ветроагрегата расположен внизу) и независимость от направления ветра (они могут работать при любом направлении ветра).
Автономная ветроэнергетика в России
Отсутствие сетевой ветроэнергетики в России при очевидной необходимости использования энергии ветра, а также вполне благоприятных климатических условиях, объясняется в основном финансовыми проблемами. Ни федеральные, ни местные власти не соглашаются вкладывать большие деньги в проекты и программы, полезная отдача которых проявится через 10-15 лет. Поэтому многие проекты создания ветроэлектрических станций мощностью несколько мегаватт, разработанные на бумаге, так и остаются проектами.
Несколько иная ситуация складывается у нас с автономной ветроэнергетикой. Несмотря на экономические трудности, которые испытывали машиностроительные предприятия и конструкторские бюро, в последнее десятилетие работы по созданию ветроагрегатов мощностью до 10 кВт не прекращались. И объясняется это следующими факторами.
Выявились потребности в автономном ветроэнергетическом оборудовании со стороны сельскохозяйственных предприятий, фермерских хозяйств, хуторов, небольших рабочих и сельскохозяйственных поселков, промышленных объектов малой мощности, старательных артелей, приисков и т. п. как в районах с децентрализованным электроснабжением, так и в регионах, подверженных аварийным или ограничительным отключениям. Следует подчеркнуть, что как правило это крайне слабо информированный потребитель, который далеко не всегда представляет возможности ветроэнергетики, ее преимущества и недостатки.
Особый интерес к разработкам и производству ВЭУ проявили оборонные предприятия. Активный всплеск этого интереса связан с резким сокращением государственных заказов и необходимостью конверсии военной промышленности.
Разработка и производство современных ветроустановок является производством наукоемким и высокотехнологичным и вполне естественно, что некоторые оборонные предприятия с их высоким техническим потенциалом и квалифицированными специалистами выбрали это в качестве направления деятельности.
Можно привести примеры успешной конверсии. Так, Государственный Ракетный центр "КБ имени академика В. П. Макеева" с 1998 года приступил к выполнению НИОКР по созданию ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения, и в 2001 году были созданы опытные образцы установки ВЭУ-30 для обеспечения автономной электроэнергией мощностью до 30 кВт.
НПО "Элсиб" разработало и предлагает ветроэнергетическую установку ВЭС-10ТМ мощностью до 300 кВт, предназначенную для снабжения электроэнергией потребителей, как удаленных от систем централизованного электроснабжения, так и находящихся в зоне их действия в качестве аварийного источника электроэнергии.
ФГУП "ГМКБ 'Радуга'" в рамках конверсионной программы разработало широкий спектр ветроэнергетических установок мощностью от 700 Вт до 1000 кВт, среди которых хочется отметить автономные ветроэнергетические установки "Радуга-001" и "Радуга-008", мощностью 1 и 8 кВт соответственно и предназначенные для производства электроэнергии и выдачи ее потребителю.
ОАО "Долина", крупное машиностроительное предприятие Оренбургской области, освоило и выпускает ветроэнергетические установки ВЭУ-2 и ВЭУ-5, предназначенные для автономного и резервного энергоснабжения потребителей.
НПО "Электросфера" разработало и провело испытания ветроэнергетической установки "Муссон Ф-30", созданной исключительно для российских условий и сориентированной на российских потребителей и производителей. При разработке этой установки были учтены особенности климата и погодные условия Российской Федерации, в частности, скорость ветра (рабочий диапазон скорости ветра в этой установке 3,5 м/сек.).
И эти примеры можно было бы продолжить.
Мобильные ветроустановки
Следует отметить, что и автономные и сетевые ветроустановки являются конструкциями стационарными, башни устанавливаются на фундаменте или укрепляются тросовыми растяжками. Но в отдаленных районах могут возникать трудности со строительством фундамента, подвозом строительных материалов, а также монтажом оборудования. Для районов с неразвитой инфраструктурой и дорожной сетью наилучшим выходом из положения была бы мобильная ветроустановка, и не просто ветроустановка, а автономный агрегат, обеспечивающий гарантированное электроснабжение. Именно такая ветроустановка с нежным названием "Жаворонок" была разработана и создана в ФГУП "Московский институт теплотехники" (МИТ), занимавшимся мобильными системами вооружения, в частности, ракетным комплексом "Тополь".
Вопрос гарантированного электроснабжения в установке был решен подсоединением дополнительного источника электроэнергии, который должен обеспечивать потребителя электроэнергией при отсутствии ветра. В качестве резервного источника используется автоматизированный дизельагрегат мощностью 30 кВт (как и мощность самой установки) производства ОАО "Барнаултрансмаш", укомплектованный курским электрогенератором (ОАО "Электроагрегат").
Проблема мобильности ветроустановки была решена следующим образом: весь комплекс, включая саму ветроустановку, систему управления, резервное электроснабжение, был укомпонован в 12-метровый контейнер. Контейнеры с такими габаритами обычно используются для перевозки грузов автотранспортом и на железной дороге, морским, речным и даже авиационным транспортом. В сложенном виде ветроустановка полностью вместе с лопастями ветроколеса и башней размещается в 12-метровом контейнере. Правда контейнер не стандартный, он разрабатывается специально под эту установку.
Вся установка является высокоавтоматизированным комплексом, поскольку, как подчеркнул руководитель проекта Валерий Киселев, "высокий уровень автоматизации - кредо нашего института". После покупки и доставки на место эксплуатации, потребитель должен запустить дизельный агрегат, потом нажатием определенной кнопки пульта управления автоматически открывается крыша контейнера, и далее следует единственная ручная операция, да и она сведена до минимума усилий, - разворачивание двух лопастей ветроагрегата. Каждая из них на шарнирах закреплена одним болтом, лопасти нужно развернуть и закрепить еще одним болтом,? третья уже закреплена. Далее подсоединяются провода управления, нажимается другая кнопка и башня как ракета становится вертикально. По датчику ветроустановка ориентируется на направление ветра и начинает работу, т. е. начинает раскручиваться и доходит до номинальных оборотов - 80 об./мин.
Пусковая скорость ветра у ветроагрегата составляет 5 м/сек., номинальной мощности (30 вКт) он достигает при скорости ветра 9,2 м/сек. и более. Если скорость ветра падает до отметки 5 м/сек., то автоматически в работу включается дизельная установка и потребитель получает положенную мощность. При промежуточных скоростях ветра недостающую мощность ветроагрегата добавляет дизель, но система отлажена таким образом, чтобы с ветроагрегата снималась максимально возможная мощность.
Рабочий диапазон скоростей ветра составляет от пусковой 5 м/сек. до 25 м/сек. При этом установка рассчитана на буревой ветер до 50 м/сек. Конечно, при таком ветре она работать не будет, но потребитель будет получать электроэнергию от дизельной установки.
Как подчеркивает Валерий Киселев, "в плане кооперации собраны профессионалы высокого класса. Например, лопасти лучше всех могут сделать производители вертолетов. Хотя лопасти ветроустановки и отличаются от лопастей вертолета, но, учитывая существующие технологии и высокую квалификацию 'вертолетчиков', сделать лопасти с заданными параметрами и провести их испытания для них не представляет сложности. Системы управления проектируют и создают в Научно-производственном центре автоматики и приборостроения, который проектировал и создавал системы управления для ракетной и космической техники и т. д."
Важнейшими направлениями использования ветроустановок "Жаворонок" (автономного мобильного ветроэнергетического комплекса) является снабжение электроэнергией сезонных и временных народнохозяйственных объектов. Разработчики рассчитывают, что потребителями ветроустановки будут удаленные населенные пункты, строительные и промышленные объекты, лесозаготовки, районы добычи полезных ископаемых, прокладки и ремонт линий электропередач, нефтегазопроводов, строительство и ремонт дорог, геологические и исследовательские партии, научные дрейфующие станции и прочее. В сельском хозяйстве комплекс "Жаворонок" может быть использован для подъема и подачи воды, тепло-, электро- и теплоснабжения теплиц, мастерских, полевых станов, выездных сельскохозяйственных пунктов машинного доения, последующей переработки молока и получения молочных продуктов на месте, стрижки овец и т. п. При этом можно использовать все виды транспорта, начиная от контейнеровозов.
Вес агрегата, в зависимости от комплектации составляет от 15 до 17 тонн. Ориентировочная цена полной комплектации около 100 тыс. долларов. Как уверяют разработчики, аналогичные немецкие установки стоят почти в два раза дороже. Использовать ветроустановки можно по договорам аренды или лизинга, ведь никакой другой ветряк нельзя сдвинуть с места, а этот можно. Учитывая ограниченную покупательную способность в России, это достаточно перспективная форма взаимоотношений.
Резюме
Анализ предложения и спроса ветроэнергетических установок позволяет сделать вывод, что отечественные производители в состоянии предложить нашим потребителям автономные ВЭУ малой мощности, которые по своим техническим характеристикам вполне способны удовлетворить их запросы, но цена электроэнергии, выработанной этими ветроустановками будет значительно превышать цену сетевой электроэнергии. Это, пожалуй, основное препятствие на пути развития рынка ветроэнергетического оборудования малой мощности. Преодолеть разрыв между предложением и платежеспособным спросом можно, если отечественные производители будут направлять свои усилия на улучшение не только технических, но и экономических характеристик ВЭУ, что им, судя по их научно-техническому и производственному потенциалу, вполне по плечу.
Источник: Оборудование #6(66), июнь 2002
Потребности регионов в энергоснабжении за счет автономных источников электроэнергии не только не уменьшаются, но и продолжают расти. По оценкам специалистов в области возобновляемых источников энергии, на сегодняшний день ветроэнергетика является самым экономически эффективным из всех направлений. И как следствие, во всем мире и в нашем отечестве в том числе, ветроэнергетика является самым развитым сегментом рынка возобновляемых источников электроэнергии. Тем не менее, как считает профессор В. А. Добровольский, сетевой ветроэнергетики в России нет. В то же время в России практически отсутствуют сдерживающие производственные и экологические факторы, препятствующие развитию производства автономных ветроэнергетических установок (ВЭУ) малой мощности и поэтому предложение этих агрегатов на отечественном рынке достаточно широкое.
Крыльчатые и карусельные
Еще в 40-е годы, когда вопросами ветроэнергетики пытались заниматься основательно, в России было создано много различных аэродинамических схем ветродвигателей. Все ветродвигатели используют один и тот же принцип работы - вращение колеса с лопастями под напором ветра передает крутящий момент через систему передач валу электрогенератора, который и вырабатывает электроэнергию. Прародители современных ветродвигателей - старые мельничные ветровые колеса были весьма неэффективными, с коэффициентом использования энергии ветра на уровне всего 0,14. В настоящее время у зарубежных ветроэлектроагрегатов этот коэффициент составляет от 0,35 до 0,50. У отечественных ВЭУ коэффициент использования энергии ветра равен 0,40-0,45. Напомним, что по расчетам Н. Е. Жуковского предельная величина этого коэффициента составляет 0,593 (идеальный ветродвигатель, работающий без потерь).
В настоящее время используются ветрогенераторы двух типов: с горизонтальной осью вращения (крыльчатые) и с вертикальной осью вращения (карусельные), которые в свою очередь подразделяются на лопастные и ортогональные. Наибольшее распространение получили крыльчатые ветродвигатели (на них приходится около 95% всех эксплуатируемых ветроустановок). И это не случайно. У некоторых моделей крыльчатых ветродвигателей коэффициент использования энергии ветра достигает 0,5. Правда, достигается это только тогда, когда поток воздуха перпендикулярен к плоскости вращения лопастей-крыльев, но этот недостаток преодолевается с помощью специального устройства, которое автоматически поворачивает ось вращения, устанавливая ветроколесо на ветер и уводит от ветра при штормах.
У самых эффективных моделей с вертикальной осью вращения этот коэффициент не превышает 0,32-0,35. Очевидно, что при современном уровне развития науки и техники это отставание никак не может быть компенсировано другими их достоинствами, такими, например, как удобство компоновки (весь механизм ветроагрегата расположен внизу) и независимость от направления ветра (они могут работать при любом направлении ветра).
Автономная ветроэнергетика в России
Отсутствие сетевой ветроэнергетики в России при очевидной необходимости использования энергии ветра, а также вполне благоприятных климатических условиях, объясняется в основном финансовыми проблемами. Ни федеральные, ни местные власти не соглашаются вкладывать большие деньги в проекты и программы, полезная отдача которых проявится через 10-15 лет. Поэтому многие проекты создания ветроэлектрических станций мощностью несколько мегаватт, разработанные на бумаге, так и остаются проектами.
Несколько иная ситуация складывается у нас с автономной ветроэнергетикой. Несмотря на экономические трудности, которые испытывали машиностроительные предприятия и конструкторские бюро, в последнее десятилетие работы по созданию ветроагрегатов мощностью до 10 кВт не прекращались. И объясняется это следующими факторами.
Выявились потребности в автономном ветроэнергетическом оборудовании со стороны сельскохозяйственных предприятий, фермерских хозяйств, хуторов, небольших рабочих и сельскохозяйственных поселков, промышленных объектов малой мощности, старательных артелей, приисков и т. п. как в районах с децентрализованным электроснабжением, так и в регионах, подверженных аварийным или ограничительным отключениям. Следует подчеркнуть, что как правило это крайне слабо информированный потребитель, который далеко не всегда представляет возможности ветроэнергетики, ее преимущества и недостатки.
Особый интерес к разработкам и производству ВЭУ проявили оборонные предприятия. Активный всплеск этого интереса связан с резким сокращением государственных заказов и необходимостью конверсии военной промышленности.
Разработка и производство современных ветроустановок является производством наукоемким и высокотехнологичным и вполне естественно, что некоторые оборонные предприятия с их высоким техническим потенциалом и квалифицированными специалистами выбрали это в качестве направления деятельности.
Можно привести примеры успешной конверсии. Так, Государственный Ракетный центр "КБ имени академика В. П. Макеева" с 1998 года приступил к выполнению НИОКР по созданию ветроэнергетических установок с вертикальной осью вращения, и в 2001 году были созданы опытные образцы установки ВЭУ-30 для обеспечения автономной электроэнергией мощностью до 30 кВт.
НПО "Элсиб" разработало и предлагает ветроэнергетическую установку ВЭС-10ТМ мощностью до 300 кВт, предназначенную для снабжения электроэнергией потребителей, как удаленных от систем централизованного электроснабжения, так и находящихся в зоне их действия в качестве аварийного источника электроэнергии.
ФГУП "ГМКБ 'Радуга'" в рамках конверсионной программы разработало широкий спектр ветроэнергетических установок мощностью от 700 Вт до 1000 кВт, среди которых хочется отметить автономные ветроэнергетические установки "Радуга-001" и "Радуга-008", мощностью 1 и 8 кВт соответственно и предназначенные для производства электроэнергии и выдачи ее потребителю.
ОАО "Долина", крупное машиностроительное предприятие Оренбургской области, освоило и выпускает ветроэнергетические установки ВЭУ-2 и ВЭУ-5, предназначенные для автономного и резервного энергоснабжения потребителей.
НПО "Электросфера" разработало и провело испытания ветроэнергетической установки "Муссон Ф-30", созданной исключительно для российских условий и сориентированной на российских потребителей и производителей. При разработке этой установки были учтены особенности климата и погодные условия Российской Федерации, в частности, скорость ветра (рабочий диапазон скорости ветра в этой установке 3,5 м/сек.).
И эти примеры можно было бы продолжить.
Мобильные ветроустановки
Следует отметить, что и автономные и сетевые ветроустановки являются конструкциями стационарными, башни устанавливаются на фундаменте или укрепляются тросовыми растяжками. Но в отдаленных районах могут возникать трудности со строительством фундамента, подвозом строительных материалов, а также монтажом оборудования. Для районов с неразвитой инфраструктурой и дорожной сетью наилучшим выходом из положения была бы мобильная ветроустановка, и не просто ветроустановка, а автономный агрегат, обеспечивающий гарантированное электроснабжение. Именно такая ветроустановка с нежным названием "Жаворонок" была разработана и создана в ФГУП "Московский институт теплотехники" (МИТ), занимавшимся мобильными системами вооружения, в частности, ракетным комплексом "Тополь".
Вопрос гарантированного электроснабжения в установке был решен подсоединением дополнительного источника электроэнергии, который должен обеспечивать потребителя электроэнергией при отсутствии ветра. В качестве резервного источника используется автоматизированный дизельагрегат мощностью 30 кВт (как и мощность самой установки) производства ОАО "Барнаултрансмаш", укомплектованный курским электрогенератором (ОАО "Электроагрегат").
Проблема мобильности ветроустановки была решена следующим образом: весь комплекс, включая саму ветроустановку, систему управления, резервное электроснабжение, был укомпонован в 12-метровый контейнер. Контейнеры с такими габаритами обычно используются для перевозки грузов автотранспортом и на железной дороге, морским, речным и даже авиационным транспортом. В сложенном виде ветроустановка полностью вместе с лопастями ветроколеса и башней размещается в 12-метровом контейнере. Правда контейнер не стандартный, он разрабатывается специально под эту установку.
Вся установка является высокоавтоматизированным комплексом, поскольку, как подчеркнул руководитель проекта Валерий Киселев, "высокий уровень автоматизации - кредо нашего института". После покупки и доставки на место эксплуатации, потребитель должен запустить дизельный агрегат, потом нажатием определенной кнопки пульта управления автоматически открывается крыша контейнера, и далее следует единственная ручная операция, да и она сведена до минимума усилий, - разворачивание двух лопастей ветроагрегата. Каждая из них на шарнирах закреплена одним болтом, лопасти нужно развернуть и закрепить еще одним болтом,? третья уже закреплена. Далее подсоединяются провода управления, нажимается другая кнопка и башня как ракета становится вертикально. По датчику ветроустановка ориентируется на направление ветра и начинает работу, т. е. начинает раскручиваться и доходит до номинальных оборотов - 80 об./мин.
Пусковая скорость ветра у ветроагрегата составляет 5 м/сек., номинальной мощности (30 вКт) он достигает при скорости ветра 9,2 м/сек. и более. Если скорость ветра падает до отметки 5 м/сек., то автоматически в работу включается дизельная установка и потребитель получает положенную мощность. При промежуточных скоростях ветра недостающую мощность ветроагрегата добавляет дизель, но система отлажена таким образом, чтобы с ветроагрегата снималась максимально возможная мощность.
Рабочий диапазон скоростей ветра составляет от пусковой 5 м/сек. до 25 м/сек. При этом установка рассчитана на буревой ветер до 50 м/сек. Конечно, при таком ветре она работать не будет, но потребитель будет получать электроэнергию от дизельной установки.
Как подчеркивает Валерий Киселев, "в плане кооперации собраны профессионалы высокого класса. Например, лопасти лучше всех могут сделать производители вертолетов. Хотя лопасти ветроустановки и отличаются от лопастей вертолета, но, учитывая существующие технологии и высокую квалификацию 'вертолетчиков', сделать лопасти с заданными параметрами и провести их испытания для них не представляет сложности. Системы управления проектируют и создают в Научно-производственном центре автоматики и приборостроения, который проектировал и создавал системы управления для ракетной и космической техники и т. д."
Важнейшими направлениями использования ветроустановок "Жаворонок" (автономного мобильного ветроэнергетического комплекса) является снабжение электроэнергией сезонных и временных народнохозяйственных объектов. Разработчики рассчитывают, что потребителями ветроустановки будут удаленные населенные пункты, строительные и промышленные объекты, лесозаготовки, районы добычи полезных ископаемых, прокладки и ремонт линий электропередач, нефтегазопроводов, строительство и ремонт дорог, геологические и исследовательские партии, научные дрейфующие станции и прочее. В сельском хозяйстве комплекс "Жаворонок" может быть использован для подъема и подачи воды, тепло-, электро- и теплоснабжения теплиц, мастерских, полевых станов, выездных сельскохозяйственных пунктов машинного доения, последующей переработки молока и получения молочных продуктов на месте, стрижки овец и т. п. При этом можно использовать все виды транспорта, начиная от контейнеровозов.
Вес агрегата, в зависимости от комплектации составляет от 15 до 17 тонн. Ориентировочная цена полной комплектации около 100 тыс. долларов. Как уверяют разработчики, аналогичные немецкие установки стоят почти в два раза дороже. Использовать ветроустановки можно по договорам аренды или лизинга, ведь никакой другой ветряк нельзя сдвинуть с места, а этот можно. Учитывая ограниченную покупательную способность в России, это достаточно перспективная форма взаимоотношений.
Резюме
Анализ предложения и спроса ветроэнергетических установок позволяет сделать вывод, что отечественные производители в состоянии предложить нашим потребителям автономные ВЭУ малой мощности, которые по своим техническим характеристикам вполне способны удовлетворить их запросы, но цена электроэнергии, выработанной этими ветроустановками будет значительно превышать цену сетевой электроэнергии. Это, пожалуй, основное препятствие на пути развития рынка ветроэнергетического оборудования малой мощности. Преодолеть разрыв между предложением и платежеспособным спросом можно, если отечественные производители будут направлять свои усилия на улучшение не только технических, но и экономических характеристик ВЭУ, что им, судя по их научно-техническому и производственному потенциалу, вполне по плечу.
Источник: Оборудование #6(66), июнь 2002
ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ
Ветер возникает на Земле при неравномерном нагреве ее поверхности Солнцем. В течение дня воздух над большими водными поверхностями остается сравнительно холодным, так как большая часть энергии солнечного излучения расходуется на испарение воды или же поглощается ею. Над сушей, которая меньше поглощает солнечные лучи, чем вода, воздух нагревается в течение дня больше, он расширяется, становится легче и поднимается вверх. Его заменяет более плотный холодный воздух, расположенный над водой. Так в прибрежной зоне возникают бризы.
В течение ночи их направление над прибрежными водами меняется на обратное, так как суша охлаждается быстрее воды и соответственно снижается температура расположенного над ней воздуха. Холодный воздух, движущийся к морю, вытесняет нагретый, который поднимается с поверхности воды. Аналогично наблюдаются бризы со стороны гор в течение дня, когда теплый воздух поднимается вдоль склона, нагретого Солнцем. Ночью сравнительно холодный воздух на склона стекает в долины.
Подобная циркуляция воздушных масс в земной атмосфере наблюдается при большем нагреве поверхности Земли вблизи экватора, чем в районах полюсов. Ветер над холодной поверхностью, дующий от полюсов к экватору, замещает горячий воздух, который поднимается в тропиках и перемещается в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсам.
Вращение Земли также влияет на циркуляцию ее воздуха. Силы инерции, которые действуют на холодный воздух, движущийся вблизи поверхности по направлению к экватору, стремятся закрутить его в западном направлении. В то же время тяжелый воздух, движущийся в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсу, имеет тенденцию к повороту на восток. Эта циркуляция воздуха на большом пространстве вокруг зоны пониженного давления происходит в направлении, противоположном направлению движения часовой стрелки в северном полушарии, и по часовой стрелке—в южном. Так как ось вращения Земли наклонена под углом 23,5° к плоскости ее вращения вокруг Солнца, то сезонные изменения тепловой энергии, получаемой от Солнца, зависят от изменений в эти периоды скорости и направления ветра на данном участке земной поверхности.
Энергия, которая непрерывно поступает от Солнца и преобразуется в кинетическую энергию ветровых потоков на Земле, соответствует, по оценкам, суммарной мощности свыше 1011 ГВт. Исходя из этого комиссия экспертов организации National Science Foundation (NSF) и Управление National Aeronautics and Space Administration (NASA) в 1972 г. оценила потенциальные ресурсы («запасы») энергии ветра над континентальной частью США, Алеутскими островами и Восточным побережьем эквивалентными примерно 105 ГВт электрической мощности. Это более чем в 30 раз превышает суммарные энергетические потребности США в 1980 г. и более чем в 100 раз электрическую энергию, вырабатываемую в США в настоящее время.
В течение ночи их направление над прибрежными водами меняется на обратное, так как суша охлаждается быстрее воды и соответственно снижается температура расположенного над ней воздуха. Холодный воздух, движущийся к морю, вытесняет нагретый, который поднимается с поверхности воды. Аналогично наблюдаются бризы со стороны гор в течение дня, когда теплый воздух поднимается вдоль склона, нагретого Солнцем. Ночью сравнительно холодный воздух на склона стекает в долины.
Подобная циркуляция воздушных масс в земной атмосфере наблюдается при большем нагреве поверхности Земли вблизи экватора, чем в районах полюсов. Ветер над холодной поверхностью, дующий от полюсов к экватору, замещает горячий воздух, который поднимается в тропиках и перемещается в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсам.
Вращение Земли также влияет на циркуляцию ее воздуха. Силы инерции, которые действуют на холодный воздух, движущийся вблизи поверхности по направлению к экватору, стремятся закрутить его в западном направлении. В то же время тяжелый воздух, движущийся в верхних слоях атмосферы по направлению к полюсу, имеет тенденцию к повороту на восток. Эта циркуляция воздуха на большом пространстве вокруг зоны пониженного давления происходит в направлении, противоположном направлению движения часовой стрелки в северном полушарии, и по часовой стрелке—в южном. Так как ось вращения Земли наклонена под углом 23,5° к плоскости ее вращения вокруг Солнца, то сезонные изменения тепловой энергии, получаемой от Солнца, зависят от изменений в эти периоды скорости и направления ветра на данном участке земной поверхности.
Энергия, которая непрерывно поступает от Солнца и преобразуется в кинетическую энергию ветровых потоков на Земле, соответствует, по оценкам, суммарной мощности свыше 1011 ГВт. Исходя из этого комиссия экспертов организации National Science Foundation (NSF) и Управление National Aeronautics and Space Administration (NASA) в 1972 г. оценила потенциальные ресурсы («запасы») энергии ветра над континентальной частью США, Алеутскими островами и Восточным побережьем эквивалентными примерно 105 ГВт электрической мощности. Это более чем в 30 раз превышает суммарные энергетические потребности США в 1980 г. и более чем в 100 раз электрическую энергию, вырабатываемую в США в настоящее время.
пятница, 18 июля 2008 г.
Ветроэнергетика
Из различных альтернативных технологий производства энергии, наилучшие перспективы в среднесрочном плане просматриваются у ветроэнергетических систем. На протяжении большей части прошлого столетия их использовали, главным образом, в отдаленных районах, не подключенных к центральной сети энергоснабжения. Ситуация резко изменилась в начале 70-тых, когда разразился "энергетический кризис" и цены на нефть буквально взлетели. Именно в те времена отношение к ветряным электростанциям радикально изменилось - их стали воспринимать как серьезный источник энергии. Это создало стимул для развития технологий, появились новые конструкции ветряных турбин, и самое главное - снизилась стоимость их производства. Дополнительную мотивацию для дальнейшего развития отрасли обеспечили власти Калифорнии - в этом штате была введена льготная система налогообложения. В настоящее время суммарная мощность всех ветряных электростанций в мире составляет уже около 25 ГВт. Большая их часть расположена в Калифорнии и в Дании. В Канаде их использование по-прежнему сосредоточено в отдаленных районах, однако на юге Альберты уже начинается реализация проектов строительства ветряных электростанций, которые будут включены в общую сеть поставок электроэнергии.
Прогресс в сфере технологий обеспечивает быстрое снижение стоимости таких систем - одновременно увеличивается и их надежность в эксплуатации. Средняя стоимость энергии, генерируемой ветряными турбинами, уменьшилась с 15-20 цент/кВт-ч в 80-тых до 7-9 цент/кВт-ч в настоящее время. Это уже сопоставимо с уровнем затрат электростанций, использующих ископаемое топливо, и дешевле, чем производство энергии западными атомными электростанциями. Такого резкого снижения затрат удалось добиться, главным образом, за счет увеличения надежности ветряных турбин - современные установки можно эксплуатировать 95-98% времени.
В современных турбинах используются два типа конструкции - на горизонтальной или вертикальной осях. Несмотря на различную форму, основные механизмы этих двух систем не имеют различий принципиального характера. Кинетическая энергия ветра передается лопастям турбин, а затем через трансмиссию - электрическому генератору. Трансмиссия нужна для того, чтобы обеспечить наиболее эффективное функционирование генератора во всем диапазоне изменения скорости ветра. В соответствии с новейшими тенденциями, оптимальной считается классическая датская концепция - конструкция с тремя лопастями и ротором, размещенным с той стороны башни, откуда дует ветер. Перемещение системы в нужное положение при изменении направления ветра осуществляется электродвигателями.
Размеры современных турбин варьируются в широком диапазоне: от небольших - мощностью 100 Вт, предназначенных для энергоснабжения отдельных жилых домов или коттеджей, до огромных установок с диаметром лопастей до 50 м, способных генерировать более 1МВт электроэнергии. В настоящее время промышленность преимущественно выпускает турбины, установленные на горизонтальных осях, с тремя лопастями диаметром 15-30 м. Мощность таких турбин составляет 50-350 кВт; их часто группируют в "ветряные фермы", поставляющие энергию в централизованную сеть. В Канаде, где имеются обширные территории с весьма умеренной скоростью ветра, предпочитают использовать турбины на вертикальных осях - при слабых ветрах они функционируют эффективнее.
Для эффективного функционирования турбин огромное значение имеет место их размещения. В общем случае, скорость ветра увеличивается с высотой. Поэтому большую часть турбин располагают на вышках, хотя их высота обычно не превышает 30 м - из-за ограничений, которые связаны с прочностью доступных материалов. На ветряных электростанциях турбины обычно располагают друг от друга на расстоянии 5-15 диаметров лопастей. Эта дистанция необходима, чтобы избежать воздействия турбулентности, возникающей при прохождении ветра через каждую из турбин, на функционирование остальных.
В настоящее время ветряные электростанции интенсивно используются в четырех основных сферах:
* Энергоснабжение в отдаленных районах, в которых маленькие ветряные установки часто оказываются самыми недорогими источниками энергии. Турбины для этих систем имеют весьма простую конструкцию и могут долгое время функционировать без человеческого вмешательства даже в суровых климатических условиях. Обычно их применяют для поддержки телекоммуникаций, энергоснабжения жителей сельской местности и на водонасосных станциях. В отдаленных районах более чем 70 стран установлены маленькие ветряные турбины американского производства.
* Централизованная сеть местного уровня, где ее функции состоят в обеспечении энергией расположенных поблизости жилых домов, ферм и предприятий. Поскольку в среднем ветряная турбина генерирует электричество только 25-30% времени, это важный источник энергии в регионах, где ветры зависят от сезона или где системы хранения энергии экономически нецелесообразно подключать к коммунальной сети.
* Энергоснабжение в регионах, где ветряные электростанции могут представлять важный источник энергии для централизованной сети. Например, на холмах Южной Калифорнии установлены тысячи таких турбин.
* Гибридные системы. В отдаленных районах ветряные электростанции часто включают в дополнительные системы генерирования энергии - дизельные генераторы и солнечные батареи. Такие гибридные системы обеспечивают повышенную надежность энергоснабжения и эксплуатационную гибкость.
* По оценкам промышленных экспертов, многие страны, включая США, Великобританию и Данию, легко могли бы обеспечивать 20-40% своих потребностей в электроэнергии за счет ветряных турбин. По мнению аналитиков, в течение ближайших нескольких лет суммарная по миру мощность ветряных электростанций будет увеличиваться со скоростью 20-25% в год. Этот рост будет происходить за счет реализации новых проектов. Перспективы рынка альтернативных источников этого типа становятся настолько привлекательными, что даже крупнейший в мире производитель газовых турбин - группа General Electric - приняла решение расширить свою деятельность в этом направлении. Недавно группа приобрела у обанкротившейся Enron ее дочернюю фирму, которая специализируется на производстве оборудования для ветряных электростанций. Эта компания занимает четвертое место в мире по объему производства ветряных турбин.
Прогресс в сфере технологий обеспечивает быстрое снижение стоимости таких систем - одновременно увеличивается и их надежность в эксплуатации. Средняя стоимость энергии, генерируемой ветряными турбинами, уменьшилась с 15-20 цент/кВт-ч в 80-тых до 7-9 цент/кВт-ч в настоящее время. Это уже сопоставимо с уровнем затрат электростанций, использующих ископаемое топливо, и дешевле, чем производство энергии западными атомными электростанциями. Такого резкого снижения затрат удалось добиться, главным образом, за счет увеличения надежности ветряных турбин - современные установки можно эксплуатировать 95-98% времени.
В современных турбинах используются два типа конструкции - на горизонтальной или вертикальной осях. Несмотря на различную форму, основные механизмы этих двух систем не имеют различий принципиального характера. Кинетическая энергия ветра передается лопастям турбин, а затем через трансмиссию - электрическому генератору. Трансмиссия нужна для того, чтобы обеспечить наиболее эффективное функционирование генератора во всем диапазоне изменения скорости ветра. В соответствии с новейшими тенденциями, оптимальной считается классическая датская концепция - конструкция с тремя лопастями и ротором, размещенным с той стороны башни, откуда дует ветер. Перемещение системы в нужное положение при изменении направления ветра осуществляется электродвигателями.
Размеры современных турбин варьируются в широком диапазоне: от небольших - мощностью 100 Вт, предназначенных для энергоснабжения отдельных жилых домов или коттеджей, до огромных установок с диаметром лопастей до 50 м, способных генерировать более 1МВт электроэнергии. В настоящее время промышленность преимущественно выпускает турбины, установленные на горизонтальных осях, с тремя лопастями диаметром 15-30 м. Мощность таких турбин составляет 50-350 кВт; их часто группируют в "ветряные фермы", поставляющие энергию в централизованную сеть. В Канаде, где имеются обширные территории с весьма умеренной скоростью ветра, предпочитают использовать турбины на вертикальных осях - при слабых ветрах они функционируют эффективнее.
Для эффективного функционирования турбин огромное значение имеет место их размещения. В общем случае, скорость ветра увеличивается с высотой. Поэтому большую часть турбин располагают на вышках, хотя их высота обычно не превышает 30 м - из-за ограничений, которые связаны с прочностью доступных материалов. На ветряных электростанциях турбины обычно располагают друг от друга на расстоянии 5-15 диаметров лопастей. Эта дистанция необходима, чтобы избежать воздействия турбулентности, возникающей при прохождении ветра через каждую из турбин, на функционирование остальных.
В настоящее время ветряные электростанции интенсивно используются в четырех основных сферах:
* Энергоснабжение в отдаленных районах, в которых маленькие ветряные установки часто оказываются самыми недорогими источниками энергии. Турбины для этих систем имеют весьма простую конструкцию и могут долгое время функционировать без человеческого вмешательства даже в суровых климатических условиях. Обычно их применяют для поддержки телекоммуникаций, энергоснабжения жителей сельской местности и на водонасосных станциях. В отдаленных районах более чем 70 стран установлены маленькие ветряные турбины американского производства.
* Централизованная сеть местного уровня, где ее функции состоят в обеспечении энергией расположенных поблизости жилых домов, ферм и предприятий. Поскольку в среднем ветряная турбина генерирует электричество только 25-30% времени, это важный источник энергии в регионах, где ветры зависят от сезона или где системы хранения энергии экономически нецелесообразно подключать к коммунальной сети.
* Энергоснабжение в регионах, где ветряные электростанции могут представлять важный источник энергии для централизованной сети. Например, на холмах Южной Калифорнии установлены тысячи таких турбин.
* Гибридные системы. В отдаленных районах ветряные электростанции часто включают в дополнительные системы генерирования энергии - дизельные генераторы и солнечные батареи. Такие гибридные системы обеспечивают повышенную надежность энергоснабжения и эксплуатационную гибкость.
* По оценкам промышленных экспертов, многие страны, включая США, Великобританию и Данию, легко могли бы обеспечивать 20-40% своих потребностей в электроэнергии за счет ветряных турбин. По мнению аналитиков, в течение ближайших нескольких лет суммарная по миру мощность ветряных электростанций будет увеличиваться со скоростью 20-25% в год. Этот рост будет происходить за счет реализации новых проектов. Перспективы рынка альтернативных источников этого типа становятся настолько привлекательными, что даже крупнейший в мире производитель газовых турбин - группа General Electric - приняла решение расширить свою деятельность в этом направлении. Недавно группа приобрела у обанкротившейся Enron ее дочернюю фирму, которая специализируется на производстве оборудования для ветряных электростанций. Эта компания занимает четвертое место в мире по объему производства ветряных турбин.
«СОЛНЕЧНЫЕ ГОРОДА»
В настоящее время существует несколько относительно новых проектов «солнечных городов».
Наиболее известны из них два — проф. Джованни Франчия (Генуя) и проф. Ги Ротье (Ницца).
В проекте «солнечного города» на 100 тыс. жителей, созданного авторским коллективом под руководством проф. Франчия в составе Америфеса, Берталотта, Мареско, Пагано, все энергетические потребности, такие, как горячее водоснабжение, отопление помещений и кондиционирование воздуха, должны осуществляться с помощью солнечной энергии. Солнечные лучи отражаются системой зеркал во внутренние помещения, которые таким образом освещаются. Размеры предлагаемых аккумуляторов обеспечивают независимость здания от любой формы внешней энергии, даже при отсутствии солнца в пасмурные дни.
Читать далее...
Наиболее известны из них два — проф. Джованни Франчия (Генуя) и проф. Ги Ротье (Ницца).
В проекте «солнечного города» на 100 тыс. жителей, созданного авторским коллективом под руководством проф. Франчия в составе Америфеса, Берталотта, Мареско, Пагано, все энергетические потребности, такие, как горячее водоснабжение, отопление помещений и кондиционирование воздуха, должны осуществляться с помощью солнечной энергии. Солнечные лучи отражаются системой зеркал во внутренние помещения, которые таким образом освещаются. Размеры предлагаемых аккумуляторов обеспечивают независимость здания от любой формы внешней энергии, даже при отсутствии солнца в пасмурные дни.
Читать далее...
Частные солнечные фермы
Мы давно привыкли, что крупные энергокомпании, просто фирмы и правительственные организации, институты и университеты создают солнечные электростанции из обширнейших полей солнечных батарей. С другой стороны, частники нередко покрывают солнечными панелями крыши своих домов, чтобы покрыть собственные энергетические расходы. А теперь быстро набирает силу третье направление в солнечной энергетике, в некотором роде, промежуточное.
С недавних пор обычные фермеры начали отводить свои поля (или их часть) под собственные солнечные электростанции, чтобы зарабатывать на продаже электроэнергии. Во всей Европе таких примеров пока — считанные единицы, однако, они показывают любопытный и, что важно, рентабельный путь развития альтернативной энергетики.
Читать далее...
С недавних пор обычные фермеры начали отводить свои поля (или их часть) под собственные солнечные электростанции, чтобы зарабатывать на продаже электроэнергии. Во всей Европе таких примеров пока — считанные единицы, однако, они показывают любопытный и, что важно, рентабельный путь развития альтернативной энергетики.
Читать далее...
Энергия из-под земли
На возведение геотермальной установки в Ландау ушло около четырех лет. Инвестиции в этот проект составили примерно 16 млн. евро, включая помощь федерального Министерства охраны окружающей среды в размере 2,6 млн. евро.
Принцип работы новой станции весьма прост. С глубины трех тысяч метров по пробуренной скважине горячая вода – а это пар, разогретый примерно до 150 градусов, – подается на поверхность в турбину станции и отдает свое тепло на производство электричества. Затем вода при температуре уже 70 градусов направляется в систему теплоснабжения для обогрева помещений. Тем самым температура используемой воды уменьшается до 50 градусов. Вода оказывается слишком теплой, чтобы спустить ее в ближайшую реку. Поэтому воду направляют во вторую пробуренную скважину. Уже в земных недрах вода снова нагревается и в очередной раз поступает на поверхность на термальную электростанцию. Подача воды осуществляется с помощью насосной установки или под естественным давлением снизу.
Разогретые воды земных недр по праву называют «особым подарком природы». На нашей планете геотермальные ресурсы в 30 раз превышают резервы ископаемого топлива. Таким образом открываются возможности использования практически неисчерпаемых запасов энергии без причинения ущерба окружающей среде, поскольку геотермальные электростанции работают, не сжигая какого-либо топлива. Та же станция в Ландау позволяет на протяжении целого года не засорять округу 5800 тоннами диоксида углерода (СО2). Согласно подсчетам специалистов, потребители могут с небольшими затратами получать до 75% необходимой тепловой энергии из земли. Эти запасы доступны бесплатно в любое время суток и при любой погоде, они постоянно возобновляются за счет внутреннего тепла Земли и солнечного излучения, а благодаря новейшим технологиям могут использоваться многократно.
Методы получения геотермального тепла определяются геологическими условиями той или иной местности. В районах, где проявляется вулканическая деятельность, или в областях с горячими термальными источниками строители подсоединяются к жилам грунтовой воды. Водяной пар поднимается наверх и может направляться в сеть теплоснабжения или подаваться на турбину электростанции.
По оценкам специалистов, методы использования геотермальной энергии развиты настолько, что можно использовать тепло из-под земли для бытовых нужд в небольших домашних хозяйствах. Для этого техники пробуривают скважину глубиной до 100 м и опускают туда трубу. Циркулирующая в ней жидкость температурой в 10 градусов нагревается подземным теплом благодаря действию теплового насоса до 45 градусов. В результате получаемая тепловая энергия в четыре раза превышает расходы электричества на работу насоса. По словам специалиста Федерального ведомства по геотермии Вернера Бусмана, в летнее время такая система может поставлять холодную воду из глубины для охлаждения домашних помещений.
Снова вернемся к крупным проектам промышленного значения. В Германии еще одна новая геотермальная электростанция в Унтерхахинге близ Мюнхена вступит в строй в ближайшее время. Пока она поставляет тепло, а вскоре начнет подачу электричества. По данным парламентского статс-секретаря в федеральном Министерстве охраны окружающей среды Астрид Клуг, германская экономика все увереннее берет курс на использование геотермальной энергии. Она сообщила в этой связи, что запланировано уже около 150 проектов и объем инвестиций в них оценивается в размере 4 млрд. евро. Ожидается, что сократятся существующие законодательные помехи на пути использования этого вида возобновляемой энергии. Достигаться это будет в результате внесения изменений в соответствующее законодательство.
В освоении перспективного вида энергии не обошлось без сбоя. И произошло это в Швейцарии на сооружении терминальной электростанции в Клайнхюнингене близ Базеля. В 2006 году было получено разрешение на начало работ. Началось бурение скважины глубиной пять тысяч метров. Там температура земных недр составляет около 200 градусов. В скважину стали качать холодную воду. По оценкам геологов, установка могла бы обеспечить теплоснабжение примерно 10 тыс. жилых помещений на протяжении самое малое 30 лет. Но 8 декабря 2006 года на территории радиусом 15 километров вокруг скважины в Клайнхюнингене произошло землетрясение силой 3,4 балла. Колебания почвы повторялись несколько раз. И кантональные власти Базеля распорядились прекратить бурение. По мнению президента Германского федерального союза геотермии Хорста Рютера, почти любое проникновение человека в земные глубины – будь то прокладка туннеля или размещение в будущем под землей диоксида углерода с угольных электростанций – несет с собой опасность землетрясений.
Сложившаяся ситуация вокруг геотермальной скважины близ Базеля породила определенный скепсис в отношении крупномасштабных проектов. Однако широко используются установки для бытовых нужд. Так, по данным Швейцарского объединения геотермии, шестая часть введенных в строй в 2006 году новых систем отопления использует подземное тепло.
Что касается производства электроэнергии на термальных электростанциях, то к крупнейшим производителя относятся США, Филиппины, Индонезия и Мексика. Лидером же в использовании энергии земных недр в целом остается Исландия. Островное государство покрывает более пятой части своих потребностей в электричестве за счет энергии, добываемой из земных глубин. Крупномасштабные проекты существуют также во Франции, Японии и других странах. В рамках технического сотрудничества Германия оказывает содействие в строительстве геотермальной установки в Чили и Танзании. Начиная с 1954 года, геотермальная станция в Кении снабжает окрестности электричеством. Правительство страны планирует увеличить мощности станции. По прогнозу кенийского энергетического министерства, они могут составить не менее 2000 МВт. Это в два раза превысит уровень нынешнего производства электричества в стране.
Геотермия приобретает в мировой экономике все большее значение, и этому содействует, в частности, принятие в Европе Закона «О приоритете возобновляемых видов энергии». Инновационные технологии в геотермальной области открывают возможности для использования практически неисчерпаемых запасов энергии без причинения ущерба окружающей среде. Каковы же перспективы у землян широко воспользоваться этим «подарком природы»? Большинство экспертов с оптимизмом смотрят на будущее геотермии. Несколько иного взгляда придерживается упомянутый выше Петер Хауффе. «Пройдет еще много времени, пока геотермия не станет действительной альтернативой добыче консервативных видов энергии», – считает он. Развитие событий в нынешнем переменчивом мире, конечно, покажет, сколько времени потребуется для этого.
По материалам Константина Саввина
Принцип работы новой станции весьма прост. С глубины трех тысяч метров по пробуренной скважине горячая вода – а это пар, разогретый примерно до 150 градусов, – подается на поверхность в турбину станции и отдает свое тепло на производство электричества. Затем вода при температуре уже 70 градусов направляется в систему теплоснабжения для обогрева помещений. Тем самым температура используемой воды уменьшается до 50 градусов. Вода оказывается слишком теплой, чтобы спустить ее в ближайшую реку. Поэтому воду направляют во вторую пробуренную скважину. Уже в земных недрах вода снова нагревается и в очередной раз поступает на поверхность на термальную электростанцию. Подача воды осуществляется с помощью насосной установки или под естественным давлением снизу.
Разогретые воды земных недр по праву называют «особым подарком природы». На нашей планете геотермальные ресурсы в 30 раз превышают резервы ископаемого топлива. Таким образом открываются возможности использования практически неисчерпаемых запасов энергии без причинения ущерба окружающей среде, поскольку геотермальные электростанции работают, не сжигая какого-либо топлива. Та же станция в Ландау позволяет на протяжении целого года не засорять округу 5800 тоннами диоксида углерода (СО2). Согласно подсчетам специалистов, потребители могут с небольшими затратами получать до 75% необходимой тепловой энергии из земли. Эти запасы доступны бесплатно в любое время суток и при любой погоде, они постоянно возобновляются за счет внутреннего тепла Земли и солнечного излучения, а благодаря новейшим технологиям могут использоваться многократно.
Методы получения геотермального тепла определяются геологическими условиями той или иной местности. В районах, где проявляется вулканическая деятельность, или в областях с горячими термальными источниками строители подсоединяются к жилам грунтовой воды. Водяной пар поднимается наверх и может направляться в сеть теплоснабжения или подаваться на турбину электростанции.
По оценкам специалистов, методы использования геотермальной энергии развиты настолько, что можно использовать тепло из-под земли для бытовых нужд в небольших домашних хозяйствах. Для этого техники пробуривают скважину глубиной до 100 м и опускают туда трубу. Циркулирующая в ней жидкость температурой в 10 градусов нагревается подземным теплом благодаря действию теплового насоса до 45 градусов. В результате получаемая тепловая энергия в четыре раза превышает расходы электричества на работу насоса. По словам специалиста Федерального ведомства по геотермии Вернера Бусмана, в летнее время такая система может поставлять холодную воду из глубины для охлаждения домашних помещений.
Снова вернемся к крупным проектам промышленного значения. В Германии еще одна новая геотермальная электростанция в Унтерхахинге близ Мюнхена вступит в строй в ближайшее время. Пока она поставляет тепло, а вскоре начнет подачу электричества. По данным парламентского статс-секретаря в федеральном Министерстве охраны окружающей среды Астрид Клуг, германская экономика все увереннее берет курс на использование геотермальной энергии. Она сообщила в этой связи, что запланировано уже около 150 проектов и объем инвестиций в них оценивается в размере 4 млрд. евро. Ожидается, что сократятся существующие законодательные помехи на пути использования этого вида возобновляемой энергии. Достигаться это будет в результате внесения изменений в соответствующее законодательство.
В освоении перспективного вида энергии не обошлось без сбоя. И произошло это в Швейцарии на сооружении терминальной электростанции в Клайнхюнингене близ Базеля. В 2006 году было получено разрешение на начало работ. Началось бурение скважины глубиной пять тысяч метров. Там температура земных недр составляет около 200 градусов. В скважину стали качать холодную воду. По оценкам геологов, установка могла бы обеспечить теплоснабжение примерно 10 тыс. жилых помещений на протяжении самое малое 30 лет. Но 8 декабря 2006 года на территории радиусом 15 километров вокруг скважины в Клайнхюнингене произошло землетрясение силой 3,4 балла. Колебания почвы повторялись несколько раз. И кантональные власти Базеля распорядились прекратить бурение. По мнению президента Германского федерального союза геотермии Хорста Рютера, почти любое проникновение человека в земные глубины – будь то прокладка туннеля или размещение в будущем под землей диоксида углерода с угольных электростанций – несет с собой опасность землетрясений.
Сложившаяся ситуация вокруг геотермальной скважины близ Базеля породила определенный скепсис в отношении крупномасштабных проектов. Однако широко используются установки для бытовых нужд. Так, по данным Швейцарского объединения геотермии, шестая часть введенных в строй в 2006 году новых систем отопления использует подземное тепло.
Что касается производства электроэнергии на термальных электростанциях, то к крупнейшим производителя относятся США, Филиппины, Индонезия и Мексика. Лидером же в использовании энергии земных недр в целом остается Исландия. Островное государство покрывает более пятой части своих потребностей в электричестве за счет энергии, добываемой из земных глубин. Крупномасштабные проекты существуют также во Франции, Японии и других странах. В рамках технического сотрудничества Германия оказывает содействие в строительстве геотермальной установки в Чили и Танзании. Начиная с 1954 года, геотермальная станция в Кении снабжает окрестности электричеством. Правительство страны планирует увеличить мощности станции. По прогнозу кенийского энергетического министерства, они могут составить не менее 2000 МВт. Это в два раза превысит уровень нынешнего производства электричества в стране.
Геотермия приобретает в мировой экономике все большее значение, и этому содействует, в частности, принятие в Европе Закона «О приоритете возобновляемых видов энергии». Инновационные технологии в геотермальной области открывают возможности для использования практически неисчерпаемых запасов энергии без причинения ущерба окружающей среде. Каковы же перспективы у землян широко воспользоваться этим «подарком природы»? Большинство экспертов с оптимизмом смотрят на будущее геотермии. Несколько иного взгляда придерживается упомянутый выше Петер Хауффе. «Пройдет еще много времени, пока геотермия не станет действительной альтернативой добыче консервативных видов энергии», – считает он. Развитие событий в нынешнем переменчивом мире, конечно, покажет, сколько времени потребуется для этого.
По материалам Константина Саввина
Ветроэлектростанция- малютка
В прошлом году (см. «ЮТ», № 1) мы объявили конкурс «Строим Пионерскую ГЭС».
Наши читатели активно включились в этот конкурс, о многих идеях и проектах юных изобретателей мы уже рассказали. Сегодня речь пойдет еще об одном интересном, на наш взгляд, предложении. Его прислал в редакцию школьник из Курской области Сережа Курнев (к сожалению, он забыл указать на конверте полный адрес).
Вот что он пишет:
«Пробовали вы запрячь ветер, чтобы заставить его работать на себя! Ведь энергия ветра - одна из самых дешевых и легкодоступных! Я не предлагаю строить ветряные мельницы, как это делали в старину, или сложный современный ветродвигатель. А вот построить ветроустановку для выработки электроэнергии, пусть небольшую, маломощную, думаю, сможет каждая семья, живущая в сельской местности, каждая школа.
Энергии, выработанной ветроустановкой, хватит, чтобы включить насос для поливки огорода или сада, чтобы осветить дом или класс. И если хотя бы в каждом пятом доме будет работать своя бесплатная мини-ветроэлектростанция, представляете, сколько сэкономленных киловатт-часов лягут в «энергетическую копилку» нашей страны!»
Вместе с папой Сережа собирается этим летом построить около дома такую ветроэлектростанцию. В письме он прислал эскизы своей будущей установки. Мы показали их инженеру Вячеславу Николаевичу Шумееву, он внимательно изучил эскизы, доработал и теперь предлагает их на суд читателей.
Сережа Курнев использовал известную еще в давние времена схему ветроустановки с самовращающимся барабаном. Устройство представляет собой две половинки полого цилиндра, которые после его разрезки раздвигались в стороны от общей оси (см. рис. 1А). Образовавшееся тело обладало ярко выраженной аэродинамической несимметричностью. Набегающий поперек его оси поток воздуха как бы соскальзывал с выпуклой стороны одного полуцилиндра. Зато другой, обращенный к ветру своеобразным карманом, оказывал значительное сопротивление. Барабан поворачивался, полуцилиндры менялись местами все быстрее и быстрее, и вертушка таким образом быстро раскручивалась.
Вот этот принцип, возможно и не зная о нем, и взял за основу своей будущей ветроэлектростанции Сережа Курнев.
Подобная схема выгодно отличается от ветроустановки с пропеллерной вертушкой. Во-первых, она не требует при изготовлении большой точности и дает широкий выбор применяемых материалов. Во-вторых, она компактна.
На рисунке 3: 1 - резистор; 2 - обмотка статора генератора; 3 - ротор генератора; 4 - регулятор напряжения; 5 - реле обратного тока; 6 - амперметр; 7 - аккумулятор; 8 - предохранитель; 9 -выключатель.
Судите сами. Мощность генератора, приводимого в действие барабаном диаметром всего около метра, будет такой же, как при использовании трехлопастного пропеллера диаметром 2,5 м! И если пропеллерную вертушку нужно устанавливать на высокой штанге или на крыше дома (этого требует техника безопасности), то тушку-барабан можно ставить прямо на земле, под навесом. Есть у барабана и еще ряд достоинств: большой крутящий момент при малых оборотах (значит, можно обойтись либо совсем без редуктора, либо использовать простейший одноступенчатый), отсутствие щеточного токосъемного механизма.
Сережа предлагает двухлопастный барабан, мы же советуем увеличить количество лопастей до четырех (рис. 1Б). Тяговые характеристики такой установки значительно улучшатся.
Итак, начнем с изготовления барабана (рис. 2). Лопасти можно сделать из фанеры, кровельного железа, дюралюминиевого листа или листового пластика подходящих размеров. В любом варианте старайтесь избегать применения излишне толстых заготовок - ротор должен быть легким. Это уменьшит трение в подшипниках, а значит, барабан будет легче раскручиваться ветром.
Если вы воспользуетесь кровельным железом, вертикальные края лопастей усильте, подложив под отбортовку металлический пруток диаметром 5-6 мм. Если вы решили сделать детали вертушки из фанеры (ее толщина должна быть 5-6 мм), не забудьте пропитать заготовки горячей олифой. Щеки барабана можно изготовить из древесины, пластмассы или легкого металла. Собирая барабан, не забудьте промазать места стыков густой масляной краской. Крестовины, соединяющие отдельные лопасти в ротор, лучше сварить или склепать из стальных полос сечением 5Х Х60 мм. Можно использовать и древесину: толщина заготовки не менее 25 мм, ширина - 80 мм.
Ось для вертушки проще всего сделать из двухметрового отрезка стальной трубы с внешним диаметром около 30 мм. Перед тем как подбирать заготовку для оси, найдите два шарикоподшипника, желательно новые. Согласовав размеры трубы и подшипников, вы избавите себя от лишней работы по подгонке трубы к внутренним обоймам подшипников. Стальные крестовины ротора привариваются к оси, деревянные крепятся эпоксидным клеем и стальными штифтами диаметром 5-6 мм, проходящими одновременно через каждую крестовину и трубу. Лопасти смонтируйте на болтах Ml2. Внимательно проверьте расстояния от лопастей до оси: они должны быть одинаковыми-140-150 мм. Собрав барабан, снова покройте стыки деталей густой масляной краской.
Главный элемент установки готов, остается изготовить станину, сварив или склепав ее из
металлического уголка (годится и деревянный вариант). На готовую станину установите шарикоподшипники. Проследите, чтобы не было перекоса, иначе ротор не сможет легко вращаться. Все детали установки дважды покройте масляной краской, на нижнем конце оси закрепите шкивов различного диаметра. Перекинутый через шкив вертушки ремень соедините с генератором электрического тока, например автомобильным. Построенный образец ветросиловой установки при скорости ветра 9—10 м/с сможет обеспечить мощность, передаваемую на генератор, равную 800 Вт.
Ну а если стоит безветренная погода или ветер слишком слаб, чтобы давать необходимую электроэнергию? Перебоев в выработке электричества не будет, если воспользоваться накопителем энергии - аккумулятором. Ветер есть - пускайте электричество напрямую к потребителю, ветра не включайте заряженные от ветроустановки аккумуляторы. На рисунке 3 мы показали схематическое устройство электрической цепи такой ветроустановки.
Если ветряк будет использоваться для поливки огорода или сада, его нужно смонтировать прямо над источником воды.
А теперь задание. Подумайте, ребята, как приспособить ветроустановку, о которой мы рассказали, для геологов, альпинистов, передвижных ремонтных и строительных бригад, для пастухов на далеких пастбищах.
В. ШУМЕЕВ, инженер
Рисунки А. МАТРОСОВА
Журнал Юный Техник 1983 №6
Наши читатели активно включились в этот конкурс, о многих идеях и проектах юных изобретателей мы уже рассказали. Сегодня речь пойдет еще об одном интересном, на наш взгляд, предложении. Его прислал в редакцию школьник из Курской области Сережа Курнев (к сожалению, он забыл указать на конверте полный адрес).
Вот что он пишет:
«Пробовали вы запрячь ветер, чтобы заставить его работать на себя! Ведь энергия ветра - одна из самых дешевых и легкодоступных! Я не предлагаю строить ветряные мельницы, как это делали в старину, или сложный современный ветродвигатель. А вот построить ветроустановку для выработки электроэнергии, пусть небольшую, маломощную, думаю, сможет каждая семья, живущая в сельской местности, каждая школа.
Энергии, выработанной ветроустановкой, хватит, чтобы включить насос для поливки огорода или сада, чтобы осветить дом или класс. И если хотя бы в каждом пятом доме будет работать своя бесплатная мини-ветроэлектростанция, представляете, сколько сэкономленных киловатт-часов лягут в «энергетическую копилку» нашей страны!»
Вместе с папой Сережа собирается этим летом построить около дома такую ветроэлектростанцию. В письме он прислал эскизы своей будущей установки. Мы показали их инженеру Вячеславу Николаевичу Шумееву, он внимательно изучил эскизы, доработал и теперь предлагает их на суд читателей.
Сережа Курнев использовал известную еще в давние времена схему ветроустановки с самовращающимся барабаном. Устройство представляет собой две половинки полого цилиндра, которые после его разрезки раздвигались в стороны от общей оси (см. рис. 1А). Образовавшееся тело обладало ярко выраженной аэродинамической несимметричностью. Набегающий поперек его оси поток воздуха как бы соскальзывал с выпуклой стороны одного полуцилиндра. Зато другой, обращенный к ветру своеобразным карманом, оказывал значительное сопротивление. Барабан поворачивался, полуцилиндры менялись местами все быстрее и быстрее, и вертушка таким образом быстро раскручивалась.
Вот этот принцип, возможно и не зная о нем, и взял за основу своей будущей ветроэлектростанции Сережа Курнев.
Подобная схема выгодно отличается от ветроустановки с пропеллерной вертушкой. Во-первых, она не требует при изготовлении большой точности и дает широкий выбор применяемых материалов. Во-вторых, она компактна.
На рисунке 3: 1 - резистор; 2 - обмотка статора генератора; 3 - ротор генератора; 4 - регулятор напряжения; 5 - реле обратного тока; 6 - амперметр; 7 - аккумулятор; 8 - предохранитель; 9 -выключатель.
Судите сами. Мощность генератора, приводимого в действие барабаном диаметром всего около метра, будет такой же, как при использовании трехлопастного пропеллера диаметром 2,5 м! И если пропеллерную вертушку нужно устанавливать на высокой штанге или на крыше дома (этого требует техника безопасности), то тушку-барабан можно ставить прямо на земле, под навесом. Есть у барабана и еще ряд достоинств: большой крутящий момент при малых оборотах (значит, можно обойтись либо совсем без редуктора, либо использовать простейший одноступенчатый), отсутствие щеточного токосъемного механизма.
Сережа предлагает двухлопастный барабан, мы же советуем увеличить количество лопастей до четырех (рис. 1Б). Тяговые характеристики такой установки значительно улучшатся.
Итак, начнем с изготовления барабана (рис. 2). Лопасти можно сделать из фанеры, кровельного железа, дюралюминиевого листа или листового пластика подходящих размеров. В любом варианте старайтесь избегать применения излишне толстых заготовок - ротор должен быть легким. Это уменьшит трение в подшипниках, а значит, барабан будет легче раскручиваться ветром.
Если вы воспользуетесь кровельным железом, вертикальные края лопастей усильте, подложив под отбортовку металлический пруток диаметром 5-6 мм. Если вы решили сделать детали вертушки из фанеры (ее толщина должна быть 5-6 мм), не забудьте пропитать заготовки горячей олифой. Щеки барабана можно изготовить из древесины, пластмассы или легкого металла. Собирая барабан, не забудьте промазать места стыков густой масляной краской. Крестовины, соединяющие отдельные лопасти в ротор, лучше сварить или склепать из стальных полос сечением 5Х Х60 мм. Можно использовать и древесину: толщина заготовки не менее 25 мм, ширина - 80 мм.
Ось для вертушки проще всего сделать из двухметрового отрезка стальной трубы с внешним диаметром около 30 мм. Перед тем как подбирать заготовку для оси, найдите два шарикоподшипника, желательно новые. Согласовав размеры трубы и подшипников, вы избавите себя от лишней работы по подгонке трубы к внутренним обоймам подшипников. Стальные крестовины ротора привариваются к оси, деревянные крепятся эпоксидным клеем и стальными штифтами диаметром 5-6 мм, проходящими одновременно через каждую крестовину и трубу. Лопасти смонтируйте на болтах Ml2. Внимательно проверьте расстояния от лопастей до оси: они должны быть одинаковыми-140-150 мм. Собрав барабан, снова покройте стыки деталей густой масляной краской.
Главный элемент установки готов, остается изготовить станину, сварив или склепав ее из
металлического уголка (годится и деревянный вариант). На готовую станину установите шарикоподшипники. Проследите, чтобы не было перекоса, иначе ротор не сможет легко вращаться. Все детали установки дважды покройте масляной краской, на нижнем конце оси закрепите шкивов различного диаметра. Перекинутый через шкив вертушки ремень соедините с генератором электрического тока, например автомобильным. Построенный образец ветросиловой установки при скорости ветра 9—10 м/с сможет обеспечить мощность, передаваемую на генератор, равную 800 Вт.
Ну а если стоит безветренная погода или ветер слишком слаб, чтобы давать необходимую электроэнергию? Перебоев в выработке электричества не будет, если воспользоваться накопителем энергии - аккумулятором. Ветер есть - пускайте электричество напрямую к потребителю, ветра не включайте заряженные от ветроустановки аккумуляторы. На рисунке 3 мы показали схематическое устройство электрической цепи такой ветроустановки.
Если ветряк будет использоваться для поливки огорода или сада, его нужно смонтировать прямо над источником воды.
А теперь задание. Подумайте, ребята, как приспособить ветроустановку, о которой мы рассказали, для геологов, альпинистов, передвижных ремонтных и строительных бригад, для пастухов на далеких пастбищах.
В. ШУМЕЕВ, инженер
Рисунки А. МАТРОСОВА
Журнал Юный Техник 1983 №6
ВЕТРОГЕНЕРАТОР
Я хочу предложить читателям журнала интересное на мой взгляд и полезное устройство - портативную ветроэлектростанцию. В летнее время я с семьей часто отдыхаю на берегу Азовского моря. Каждому понятно, что отдых становится значительно комфортабельней, если есть источник электроэнергии. После изготовления ветряка отпала необходимость в экономии бортовой сети автомобиля "Запорожец", появилась возможность постоянно пользоваться магнитолой, освещением, телевизором "Сапфир-401", а во время даже небольшого ветра - автомобильным холодильником.
Мною были изготовлены несколько вариантов ветроэлектростанций. Предлагаемый сейчас наиболее прост и доступен. В качестве генератора, основного агрегата любой электростанции, используется электродвигатель постоянного тока (U=48 В, 1=15 А, п=1200 об/мин). Ротор вращается с частотой менее 500 об/мин, причем по мере усиления ветра обороты не возрастают, а увеличивается ток заряда. На валу генератора установлена цепная звездочка (Z=10) от велосипедного двигателя Д-6. Ведомая звездочка (Z=48) и весь кареточный узел взяты от взрослого велосипеда. Раму пришлось распилить и придать ей нужную форму, а потом заварить. Генератор крепится к раме при помощи болтов М8. Роликовую цепь с шагом 1 2,7 мм перед установкой нужно прокипятить несколько минут в моторном масле, а затем вытереть ветошью. Лучше использовать цепь от мотоцикла: ее срок службы значительно дольше.
Вал каретки я выточил новый, более длинный. При сборке кареточного узла необходимо смазать подшипники смазкой <Литол-24> или ЦИАТИМ. Затем на вал навинчивается до упора гайка М16, надевается фланец (рис.3)и зажимается другой гайкой. К фланцу восемью болтами Мб крепится диск (рис.4) таким образом, чтобы выступ фланца 0 40 мм вошел в отверстие диска. Фланец изготавливается следующим образом: на токарном станке из стали вытачивается диск (рис.3, поз.1), затем головка торцевого ключа на 24 отрезается со стороны держателя по высоте до 20 мм, обе эти детали совмещаются друг с другом соосно и привариваются. В таком случае, если будут использоваться только две лопасти, диск и фланец можно заменить стальной пластиной (рис.1, поз.3).
Лопасти изготавливаются из дюралюминия толщиной 2 мм. После изготовления им необходимо придать дугообразную форму. Для этого лопасть надо положить на что-то круглое (например, трубу 0 8ОО мм и длиной не -менее 800 мм) и согнуть по линии, показанной на чертеже. Затем лопасть при помощи шести шурупов крепится к деревянной спице, которая делается из струганного деревянного бруска 36х55х500 мм. Спицы, в свою очередь (при помощи двух болтов М8 каждая), присоединяются к диску или пластине.
Для использования слабого ветра, 5-8 м/с, у меня сделано шесть одинаковых лопастей. При сильном ветре советую использовать только две. Но даже и при небольшом ветре с двумя лопастями ветряк дает ток 4-6 А при напряжении 14 В. В принципе, можно уменьшить длину лопастей до 80 см.
К нижней части рамы приварен штырь (кусок трубы длиной 120-150 мм), который с небольшим зазором входит в трубу-мачту. Перед монтажом его необходимо смазать и проложить латунную шайбу, на которой весь узел будет легко вращаться в горизонтальной плоскости и при помощи съемного стабилизатора становиться против ветра. Мачта длиной 3-3,5 м изготовлена из водопроводной трубы 0 34 мм (не менее). К нижней части мачты, с торца трубы, приварена опорная площадка (S 2-3 дм?), к которой, в свою очередь, приварен штырь длиной 150 мм и 0 12-15 мм. При установке мачты штырь просто втыкается в землю. На расстоянии 1 м от верхнего конца трубы-мачты, по ее окружности, я приварил четыре гайки М1О для крепления растяжек. Мачту лучше изготовить из двух частей - для удобства перевозки на багажнике легкового автомобиля. В стационарных условиях ее можно изготовить и из другого материала, и более длинную. Монтаж ветросистемы хорошо в статье "Ветровая ромашка" ("М-К", 1988, N 4).
Несколько слов о пульте контроля и зарядки аккумулятора. В него входят амперметр и вольтметр постоянного тока любого типа, но лучше небольших размеров. Амперметр на максимальный ток 20-30 А, вольтметр на 15-30 В (из расчета того, что бортовая сеть автомобиля - 12 В). Развязывающий диод - любого типа на ток 20 А. В качестве реостата можно использовать проволочное сопротивление типа ППБ-50Г на 5-10 0м, 50 Вт с доработкой: с левого края нужно снять несколько витков провода, чтобы в рабочем положении цепь разрывалась. Можно использовать и любой другой резистор, выдерживающий ток 20 А в течение нескольких секунд. А нужно это вот зачем: если аккумулятор заряжен полностью и напряжение на нем достигло 14-14,5 В, то резистором в течение трех секунд закорачиваем генератор и тем самым останавливаем его, ток при этом в 3-4 раза меньше рабочего. Можно затем одну из лопастей привязать к мачте. Закорачивать генератор резко нельзя, так как может произойти поломка механизма. Вручную, даже при среднем ветре, за лопасть останавливать очень опасно. Уменьшать этим резистором ток заряда тоже нельзя, так как он выгорит через несколько десятков секунд. Ток заряда можно уменьшить путем добавления количества включенных в розетку ламп. Токоведущий провод - любой мягкий кабель (лучше обрезиненный) сечением 3-4 мм?, которы пропущен внутри трубы мачты.
Эксплуатация ветроэлектростанций в течение 10 суток даже с двумя лопастями показала, что этой энергии достаточно: ведь ветер на море почти каждый день.
В. КУКЛИН г. Запорожье
Мною были изготовлены несколько вариантов ветроэлектростанций. Предлагаемый сейчас наиболее прост и доступен. В качестве генератора, основного агрегата любой электростанции, используется электродвигатель постоянного тока (U=48 В, 1=15 А, п=1200 об/мин). Ротор вращается с частотой менее 500 об/мин, причем по мере усиления ветра обороты не возрастают, а увеличивается ток заряда. На валу генератора установлена цепная звездочка (Z=10) от велосипедного двигателя Д-6. Ведомая звездочка (Z=48) и весь кареточный узел взяты от взрослого велосипеда. Раму пришлось распилить и придать ей нужную форму, а потом заварить. Генератор крепится к раме при помощи болтов М8. Роликовую цепь с шагом 1 2,7 мм перед установкой нужно прокипятить несколько минут в моторном масле, а затем вытереть ветошью. Лучше использовать цепь от мотоцикла: ее срок службы значительно дольше.
Вал каретки я выточил новый, более длинный. При сборке кареточного узла необходимо смазать подшипники смазкой <Литол-24> или ЦИАТИМ. Затем на вал навинчивается до упора гайка М16, надевается фланец (рис.3)и зажимается другой гайкой. К фланцу восемью болтами Мб крепится диск (рис.4) таким образом, чтобы выступ фланца 0 40 мм вошел в отверстие диска. Фланец изготавливается следующим образом: на токарном станке из стали вытачивается диск (рис.3, поз.1), затем головка торцевого ключа на 24 отрезается со стороны держателя по высоте до 20 мм, обе эти детали совмещаются друг с другом соосно и привариваются. В таком случае, если будут использоваться только две лопасти, диск и фланец можно заменить стальной пластиной (рис.1, поз.3).
Лопасти изготавливаются из дюралюминия толщиной 2 мм. После изготовления им необходимо придать дугообразную форму. Для этого лопасть надо положить на что-то круглое (например, трубу 0 8ОО мм и длиной не -менее 800 мм) и согнуть по линии, показанной на чертеже. Затем лопасть при помощи шести шурупов крепится к деревянной спице, которая делается из струганного деревянного бруска 36х55х500 мм. Спицы, в свою очередь (при помощи двух болтов М8 каждая), присоединяются к диску или пластине.
Для использования слабого ветра, 5-8 м/с, у меня сделано шесть одинаковых лопастей. При сильном ветре советую использовать только две. Но даже и при небольшом ветре с двумя лопастями ветряк дает ток 4-6 А при напряжении 14 В. В принципе, можно уменьшить длину лопастей до 80 см.
К нижней части рамы приварен штырь (кусок трубы длиной 120-150 мм), который с небольшим зазором входит в трубу-мачту. Перед монтажом его необходимо смазать и проложить латунную шайбу, на которой весь узел будет легко вращаться в горизонтальной плоскости и при помощи съемного стабилизатора становиться против ветра. Мачта длиной 3-3,5 м изготовлена из водопроводной трубы 0 34 мм (не менее). К нижней части мачты, с торца трубы, приварена опорная площадка (S 2-3 дм?), к которой, в свою очередь, приварен штырь длиной 150 мм и 0 12-15 мм. При установке мачты штырь просто втыкается в землю. На расстоянии 1 м от верхнего конца трубы-мачты, по ее окружности, я приварил четыре гайки М1О для крепления растяжек. Мачту лучше изготовить из двух частей - для удобства перевозки на багажнике легкового автомобиля. В стационарных условиях ее можно изготовить и из другого материала, и более длинную. Монтаж ветросистемы хорошо в статье "Ветровая ромашка" ("М-К", 1988, N 4).
Несколько слов о пульте контроля и зарядки аккумулятора. В него входят амперметр и вольтметр постоянного тока любого типа, но лучше небольших размеров. Амперметр на максимальный ток 20-30 А, вольтметр на 15-30 В (из расчета того, что бортовая сеть автомобиля - 12 В). Развязывающий диод - любого типа на ток 20 А. В качестве реостата можно использовать проволочное сопротивление типа ППБ-50Г на 5-10 0м, 50 Вт с доработкой: с левого края нужно снять несколько витков провода, чтобы в рабочем положении цепь разрывалась. Можно использовать и любой другой резистор, выдерживающий ток 20 А в течение нескольких секунд. А нужно это вот зачем: если аккумулятор заряжен полностью и напряжение на нем достигло 14-14,5 В, то резистором в течение трех секунд закорачиваем генератор и тем самым останавливаем его, ток при этом в 3-4 раза меньше рабочего. Можно затем одну из лопастей привязать к мачте. Закорачивать генератор резко нельзя, так как может произойти поломка механизма. Вручную, даже при среднем ветре, за лопасть останавливать очень опасно. Уменьшать этим резистором ток заряда тоже нельзя, так как он выгорит через несколько десятков секунд. Ток заряда можно уменьшить путем добавления количества включенных в розетку ламп. Токоведущий провод - любой мягкий кабель (лучше обрезиненный) сечением 3-4 мм?, которы пропущен внутри трубы мачты.
Эксплуатация ветроэлектростанций в течение 10 суток даже с двумя лопастями показала, что этой энергии достаточно: ведь ветер на море почти каждый день.
В. КУКЛИН г. Запорожье
понедельник, 14 июля 2008 г.
Харьковчанин сделал биотопливо из сала
Главный стратегический продукт Украины подходит для изготовления превосходного горючего
Около года в Харькове на базе кафедры двигателей внутреннего сгорания политеха проводятся испытания биодизельного топлива, которое в будущем может полностью заменить солярку. Причем, как утверждают специалисты, делать экологически чистое горючее можно из любого масла и даже… из отходов мясокомбината.
Со сковородки хозяек – в двигатель
Прежде всего перед учеными стояла задача вычислить, какое соотношение солярки и биомассы будет наиболее безболезненным для дизельных двигателей.
– Чистое биотопливо для наших двигателей не годится: через пару лет работы на нем резинотехнические изделия двигателя просто выйдут из строя, – объясняет научный координатор разработки и производства биодизельного топлива, кандидат технических наук Владимир Семенов. – Зато процентное соотношение 30 : 70 (масла меньше) – просто идеальное. А лучше всего в наших климатических условиях для производства биотоплива подходит рапс. Хорошо бы перевести на такое горючее все сельское хозяйство Украины. Кстати, в Европе уже не первый год трактора и комбайны работают на «рапсовой солярке». Таким образом и деньги экономятся, и экология не страдает.
Оказывается, биотопливо при сгорании выделяет на 10 процентов меньше двуокиси углерода и в два раза меньше сажи, чем обычное горючее. К тому же это экономически выгодно, считает Семенов. Если полностью использовать побочные продукты его производства (жмых – на корм скоту, глицерин – в химической промышленности), себестоимость литра выйдет немного больше двух гривен. Тем более для производства альтернативного горючего можно использовать не только рапсовое, но и любое другое масло – подсолнечное, соевое и даже «отработки» «Макдональдсов», чебуречных или пирожковых.
– Я даже из сала – нашего любимого наркотика – однажды сделал топливо, – говорит ученый. – Получилось просто замечательно, только дорого. Зато эти исследования подтвердили, что для производства биодизельного топлива можно использовать даже отходы мясокомбинатов. Запад давно все продукты переработки пускает в дело, почему бы и нам не поступить так же?
Белорусов рапс спасает от радионуклидов
С начала испытаний биотоплива в Харькове несколько фермеров из разных районов серьезно заинтересовались альтернативой солярке. И даже закупили специальные установки, на которых можно производить «рапсовое горючее». По словам Владимира Семенова, такая «машина» стоит максимум 200 тысяч гривен. Для фермеров это небольшие деньги, тем более что установка окупится достаточно быстро. Многие из сельских бизнесменов специально выращивают рапс на своих полях.
– Это удивительное растение, – рассказывает Семенов. – Рапс вытягивает радионуклиды из земли и сохраняет их в стеблях, не «перекачивая» в семена. Именно поэтому белорусский президент Лукашенко дал указание засеять земли, которые расположены вблизи от Чернобыля, рапсом. В августе-сентябре белорусы убирают растения, семена продают за границу, а стебли сжигают в специальных печах. Убивают сразу двух зайцев.
Владимир Григорьевич утверждает, что на биодизельном топливе может работать не только сельхозтехника, но и городской транспорт, легковые автомобили. Для этого достаточно сменить фильтры двигателя. В Париже, к примеру, в черте города все автобусы и маршрутки ездят исключительно на экологически чистом горючем. Правда, там моторы специально переделывают под биотопливо.
– Будущее – за рапсом, – уверен Владимир Семенов. – Запасы нефти и газа не безграничны, цена на них постоянно растет. А украинскому фермеру надо как-то выживать. Вот и ищем дешевую альтернативу дорогому горючему.
Справка «КП»
Бензин очищают этанолом
Сейчас в мире существует несколько видов комбинированного горючего – как правило, представляющего собой сочетание бензина и спирта из растительного сырья. С 1990 года в бензин в небольшом количестве стали добавлять этанол, дабы снизить вредоносность автомобильных выхлопов для окружающей среды. А в следующем году уже началось массовое производство специального биодизельного топлива, которое вырабатывается из растительного и животного жира. Многие страны мира признали биотопливо.
Кстати
Прокатимся на спирте!
В ближайшее время восемь спиртовых заводов Украины будут переоборудованы под производство биотоплива. В Харьковской области такие серьезные перемены ждут Ивашковский спиртзавод, расположенный в Золочевском районе. Он будет перепрофилирован на выпуск биоэтанола.
Как утверждают представители облгосадминистрации, завод уже получил госзаказ на производство 10 тысяч тонн биоэтанола. Основой для его производства станут отходы свеклосахарной промышленности - меласса.
Биотопливо, которое может производиться как из спирта, так и из рапсового масла, по мнению чиновников, поможет стране значительно уменьшить зависимость от импорта нефтепродуктов.
А как у них?
В Бельгии автомобили уже заправляют маслом
В прошлом году в Бельгии официально разрешили заправлять машины рапсовым маслом. Но эксперты предупредили население, что для использования этого биогорючего автомобилю необходима техническая адаптация.
Новое топливо пользуется огромной популярностью, так как рапсовое масло на порядок дешевле дизельного горючего.
Малайзия тоже готова полностью перейти на использование биологического топлива. А к 2010 году планируется перевести на экологически безвредное горючее весь автомобильный парк Великобритании.
Важно!
На переоборудование двигателей нужно время
Несмотря на то, что биотопливо отличается легкостью производства, а следовательно, и низкой стоимостью, есть несколько «но». Во-первых, нужно будет внести изменения в конструкцию автодвигателей, а значит, и в сам процесс их производства. Это потребует значительных затрат и займет достаточно долгое время. Во-вторых, переходу противятся нефтетрейдеры, которые боятся разорения. В частности, они грозят поднять цену на горючее, если автомобили будут переведены на биотопливо.
Юлия Ярмоленко
Около года в Харькове на базе кафедры двигателей внутреннего сгорания политеха проводятся испытания биодизельного топлива, которое в будущем может полностью заменить солярку. Причем, как утверждают специалисты, делать экологически чистое горючее можно из любого масла и даже… из отходов мясокомбината.
Со сковородки хозяек – в двигатель
Прежде всего перед учеными стояла задача вычислить, какое соотношение солярки и биомассы будет наиболее безболезненным для дизельных двигателей.
– Чистое биотопливо для наших двигателей не годится: через пару лет работы на нем резинотехнические изделия двигателя просто выйдут из строя, – объясняет научный координатор разработки и производства биодизельного топлива, кандидат технических наук Владимир Семенов. – Зато процентное соотношение 30 : 70 (масла меньше) – просто идеальное. А лучше всего в наших климатических условиях для производства биотоплива подходит рапс. Хорошо бы перевести на такое горючее все сельское хозяйство Украины. Кстати, в Европе уже не первый год трактора и комбайны работают на «рапсовой солярке». Таким образом и деньги экономятся, и экология не страдает.
Оказывается, биотопливо при сгорании выделяет на 10 процентов меньше двуокиси углерода и в два раза меньше сажи, чем обычное горючее. К тому же это экономически выгодно, считает Семенов. Если полностью использовать побочные продукты его производства (жмых – на корм скоту, глицерин – в химической промышленности), себестоимость литра выйдет немного больше двух гривен. Тем более для производства альтернативного горючего можно использовать не только рапсовое, но и любое другое масло – подсолнечное, соевое и даже «отработки» «Макдональдсов», чебуречных или пирожковых.
– Я даже из сала – нашего любимого наркотика – однажды сделал топливо, – говорит ученый. – Получилось просто замечательно, только дорого. Зато эти исследования подтвердили, что для производства биодизельного топлива можно использовать даже отходы мясокомбинатов. Запад давно все продукты переработки пускает в дело, почему бы и нам не поступить так же?
Белорусов рапс спасает от радионуклидов
С начала испытаний биотоплива в Харькове несколько фермеров из разных районов серьезно заинтересовались альтернативой солярке. И даже закупили специальные установки, на которых можно производить «рапсовое горючее». По словам Владимира Семенова, такая «машина» стоит максимум 200 тысяч гривен. Для фермеров это небольшие деньги, тем более что установка окупится достаточно быстро. Многие из сельских бизнесменов специально выращивают рапс на своих полях.
– Это удивительное растение, – рассказывает Семенов. – Рапс вытягивает радионуклиды из земли и сохраняет их в стеблях, не «перекачивая» в семена. Именно поэтому белорусский президент Лукашенко дал указание засеять земли, которые расположены вблизи от Чернобыля, рапсом. В августе-сентябре белорусы убирают растения, семена продают за границу, а стебли сжигают в специальных печах. Убивают сразу двух зайцев.
Владимир Григорьевич утверждает, что на биодизельном топливе может работать не только сельхозтехника, но и городской транспорт, легковые автомобили. Для этого достаточно сменить фильтры двигателя. В Париже, к примеру, в черте города все автобусы и маршрутки ездят исключительно на экологически чистом горючем. Правда, там моторы специально переделывают под биотопливо.
– Будущее – за рапсом, – уверен Владимир Семенов. – Запасы нефти и газа не безграничны, цена на них постоянно растет. А украинскому фермеру надо как-то выживать. Вот и ищем дешевую альтернативу дорогому горючему.
Справка «КП»
Бензин очищают этанолом
Сейчас в мире существует несколько видов комбинированного горючего – как правило, представляющего собой сочетание бензина и спирта из растительного сырья. С 1990 года в бензин в небольшом количестве стали добавлять этанол, дабы снизить вредоносность автомобильных выхлопов для окружающей среды. А в следующем году уже началось массовое производство специального биодизельного топлива, которое вырабатывается из растительного и животного жира. Многие страны мира признали биотопливо.
Кстати
Прокатимся на спирте!
В ближайшее время восемь спиртовых заводов Украины будут переоборудованы под производство биотоплива. В Харьковской области такие серьезные перемены ждут Ивашковский спиртзавод, расположенный в Золочевском районе. Он будет перепрофилирован на выпуск биоэтанола.
Как утверждают представители облгосадминистрации, завод уже получил госзаказ на производство 10 тысяч тонн биоэтанола. Основой для его производства станут отходы свеклосахарной промышленности - меласса.
Биотопливо, которое может производиться как из спирта, так и из рапсового масла, по мнению чиновников, поможет стране значительно уменьшить зависимость от импорта нефтепродуктов.
А как у них?
В Бельгии автомобили уже заправляют маслом
В прошлом году в Бельгии официально разрешили заправлять машины рапсовым маслом. Но эксперты предупредили население, что для использования этого биогорючего автомобилю необходима техническая адаптация.
Новое топливо пользуется огромной популярностью, так как рапсовое масло на порядок дешевле дизельного горючего.
Малайзия тоже готова полностью перейти на использование биологического топлива. А к 2010 году планируется перевести на экологически безвредное горючее весь автомобильный парк Великобритании.
Важно!
На переоборудование двигателей нужно время
Несмотря на то, что биотопливо отличается легкостью производства, а следовательно, и низкой стоимостью, есть несколько «но». Во-первых, нужно будет внести изменения в конструкцию автодвигателей, а значит, и в сам процесс их производства. Это потребует значительных затрат и займет достаточно долгое время. Во-вторых, переходу противятся нефтетрейдеры, которые боятся разорения. В частности, они грозят поднять цену на горючее, если автомобили будут переведены на биотопливо.
Юлия Ярмоленко
воскресенье, 13 июля 2008 г.
Англичане научились делать биотопливо из выхлопных газов
Трое химиков из Северного Уэльса создали технологию, которая позволяет превращать выхлопные газы автомобилей в биотопливо. По их словам, эта разработка появилась в ходе изучения воздействия углекислого газа на рост морских водорослей.
Ключевым элементом новой технологии является уникальный «Зеленый ящик» – особая емкость, которая может улавливать и накапливать в себе углекислый газ, закись азота и другие вредные вещества, содержащиеся в выхлопных газах автомобиля. Такую «коробку» можно устанавливать взамен катализатора или глушителя, а при каждой заправке машины ее необходимо менять на новую – пустую, сообщает Lenta.Ru.
Отработанные газы, собранные в «Зеленом ящике», затем предлагается отправлять на специальные фабрики, где они помогут переработать особые, генетически модифицированные водоросли в биодизель. Такое топливо в последствии можно использовать для заправки автобусов, грузовиков или, к примеру, тепловозов. А опорожненные «Зеленые ящики» затем вновь могли бы поступать на заправки для повторного использования.
По словам разработчиков, в ходе испытаний им удалось добиться снижения количества вредных веществ в выхлопных газах автомобилей на 85-95 процентов. Кроме того, по их расчетам, для того, чтобы переработать выхлопные газы всех автомобилей Великобритании, необходимо «засадить» водорослями около 1000 акров (более 4 тысяч квадратных метров). При этом на всю страну потребуется всего 10 перерабатывающих заводов.
В настоящее время этой технологией заинтересовались многие крупные автопроизводители, среди которых Toyota, GM и несколько азиатских марок. Однако пока разработчики ведут переговоры и готовятся к получению патента на свою технологию. Кроме того, уникальный «Зеленый ящик» состоит из трех отдельных частей, каждая из которых хранится по отдельности, а деталей технологии не знает никто кроме самих ее создателей.
Производство биоэтанола может привести к экологической катастрофе
Чрезмерное увлечение биологическими видами топлива может существенно подорвать экологический баланс на планете. К такому неожиданному выводу пришла правительственная комиссия Нидерландов по защите окружающей среды. Рост потребности в дешевом и качественном топливе уже сыграл злую шутку с некоторыми крупнейшими его производителями. Во многих регионах планеты при производстве биотоплива используются грязные технологии, которые более опасны, чем выбросы современных нефтеперерабатывающих предприятий.
В конце апреля голландское правительство инициировало слушания, на которых рассматривалось негативное воздействие на окружающую среду заводов по производству биотоплива. «Все мы знаем, что биомасса является потенциальным источником энергии, — заявила председатель комиссии, министр жилищного строительства, обустройства территорий и охраны окружающей среды Нидерландов Жаклин Крамер. — Но у нее есть и оборотная сторона. В погоне за экологией мы начинаем разрушать планету».
Уже сейчас в странах Южной Америки, внедряющих в сельское хозяйство растительные культуры для производства биологических видов топлива, наблюдается неприглядная картина, когда под плантации «энергоемких» растений уничтожаются леса Центральной Америки, в том числе и в бассейне Амазонки. Кроме того, фермеры в погоне за прибылью продают злаковые культуры под биотопливо, что в некоторых регионах мира уже повлекло дефицит хлеба. Помимо этого, прикрываясь тем, что растения не предназначены для употребления в пищу, а изначально выращиваются для промышленной переработки, многие фермеры используют вредные химические удобрения, загрязняющие почву.
Голландские экологи обнародовали меры для восстановления пошатнувшегося экобаланса. В частности, при выращивании топливных культур, вроде рапса, сахарного тростника и т.д., они предлагают заранее проводить расчеты их совместимости в рамках существующих экосистем. «Производство биотоплива не должно стать причиной сокращения лесных угодий на планете, ухудшать состояние пахотных земель, ограничивать водоснабжение прилегающих районов, что может иметь негативные последствия для местного населения», — утверждается в рекомендуемых голландцами правилах. Главное же, чего, по мнению голландских экспертов, нельзя допустить при производстве разного вида биотоплива, — это увеличение выбросов парниковых газов в атмосферу. По оценкам комиссии по защите окружающей среды Нидерландов, в целом при производстве биотоплива вырабатывается на 70% больше парниковых газов, чем при получении аналогичного количества горючего из нефти. Транспортная отрасль в биотопливной промышленности превышает существующий уровень еще на 30%.
«Сейчас экологи сталкиваются со странной для простого обывателя ситуацией, когда для получения самого чистого и эффективного автомобильного топлива используются самые грязные химические технологи, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией органического синтеза Института органической химии им. Зелинского РАН Евгений Мортиков. — Например, при выработке биоэтанола из древесины используется серная кислота и как побочный продукт получается сульфированный лигнин, а его по экологическим причинам нельзя ни сжечь, ни захоронить. И в масштабах промышленного производства можно накопить слишком много ядовитых отходов».
На данный момент правила, выработанные комиссией под руководством Жаклин Крамер, имеют лишь рекомендательный характер даже в самих Нидерландах. Более того, некоторые из его положений, как отмечают эксперты, вступают в противоречие с положениями Всемирной торговой организации (ВТО). Но в ближайшее время голландцы намерены внести свои предложения в повестку экологического комитета ООН для выработки международных критериев при производстве биотоплива. А заинтересованность в подобных правилах уже высказали представители многих стран. В прошлом году в штаб-квартире ООН было объявлено о создании Международного форума по биологическим видам топлива. В его состав вошли Бразилия, Китай, Индия, ЮАР, США и Евросоюз.
Озабоченные проблемой грядущего дефицита нефти, все эти страны делают ставку на биоэтанол. Производится он в основном из сахарного тростника, злаковых или кукурузы. Крупнейшими его производителями являются США и Бразилия. На их долю в 2005 году пришлось 44,7 и 45% мирового производства соответственно. При этом доля биологического топлива по сравнению с нефтяным составила в США всего 2%, но на его изготовление было израсходовано 13% от всего урожая кукурузы. Правительство США приняло план, предусматривающий к 2025 году увеличение производства биоэтанола на своей территории в десять раз, что повлечет за собой неизменный рост отведенных под эти нужды сельхозугодий. «Преимущества биотоплива — это его чистый выхлоп и экономичность, — продолжает Евгений Мортиков. — Но у него есть и недостатки. На сегодняшний день не выпускается биотопливо в чистом виде. Биоэтанол смешивают с обычным бензином. В России допускается добавлять 10%. В западных странах — 30%. В таком виде топливо нестабильно и может расслаиваться. При низких температурах в баке могут образовываться кристаллогидраты, которые выглядят как снег и способны забивать топливную аппаратуру».
Поэтому, по мнению г-на Мортикова, биоэтанол в большей степени выгоден для стран с мягким климатом. Там же можно собирать большие урожаи кукурузы или тростника, что удешевляет производство. В России же биоэтанол можно производить из целлюлозы. Но это дорого, да и существующие химические технологии его производства как раз и отличаются наличием ядовитых отходов, что при широком внедрении может вызвать существенные возражения экологов.
Поэтому в нашей стране могут быть эффективны иные методы производства горючего. «Существуют технологии производства не просто добавок к нефтяному бензину, а полноценного синтетического бензина из биологических отходов, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией математической химии Института нефтехимии и катализа РАН Семен Спивак. — В качестве исходного сырья могут служить бытовой мусор, древесина и даже свиной навоз. Мусором заполонены российские города, и его переработка поможет не только получать топливо, но еще и очистить окружающую среду». При сжигании сырья при определенных режимах выделяется так называемый синтез-газ — продукт неполного сгорания, который при последующих химических реакциях можно превращать не только в топливо, но и в пластики. Технологии его производства гораздо чище.
Правда, экологи утверждают, что для широкого производства биотоплива только мусора не хватит и потребуется масштабная вырубка российских лесов с последующей его переработкой. В любом случае со временем объем производства биологического и синтетического бензинов будет только возрастать. Евросоюз поставил задачу к 2020 году перевести на такое горючее до 10% своего автотранспорта. И его производство потребует существенной трансформации всей сельскохозяйственной отрасли. Однако без выработки единых международных правил, ограничивающих негативное влияние на экосистемы планеты, многие регионы мира, выращивающие сырье для биотоплива, могут оказаться на грани экологической катастрофы.
Источник: www.books-online.org.ua
В конце апреля голландское правительство инициировало слушания, на которых рассматривалось негативное воздействие на окружающую среду заводов по производству биотоплива. «Все мы знаем, что биомасса является потенциальным источником энергии, — заявила председатель комиссии, министр жилищного строительства, обустройства территорий и охраны окружающей среды Нидерландов Жаклин Крамер. — Но у нее есть и оборотная сторона. В погоне за экологией мы начинаем разрушать планету».
Уже сейчас в странах Южной Америки, внедряющих в сельское хозяйство растительные культуры для производства биологических видов топлива, наблюдается неприглядная картина, когда под плантации «энергоемких» растений уничтожаются леса Центральной Америки, в том числе и в бассейне Амазонки. Кроме того, фермеры в погоне за прибылью продают злаковые культуры под биотопливо, что в некоторых регионах мира уже повлекло дефицит хлеба. Помимо этого, прикрываясь тем, что растения не предназначены для употребления в пищу, а изначально выращиваются для промышленной переработки, многие фермеры используют вредные химические удобрения, загрязняющие почву.
Голландские экологи обнародовали меры для восстановления пошатнувшегося экобаланса. В частности, при выращивании топливных культур, вроде рапса, сахарного тростника и т.д., они предлагают заранее проводить расчеты их совместимости в рамках существующих экосистем. «Производство биотоплива не должно стать причиной сокращения лесных угодий на планете, ухудшать состояние пахотных земель, ограничивать водоснабжение прилегающих районов, что может иметь негативные последствия для местного населения», — утверждается в рекомендуемых голландцами правилах. Главное же, чего, по мнению голландских экспертов, нельзя допустить при производстве разного вида биотоплива, — это увеличение выбросов парниковых газов в атмосферу. По оценкам комиссии по защите окружающей среды Нидерландов, в целом при производстве биотоплива вырабатывается на 70% больше парниковых газов, чем при получении аналогичного количества горючего из нефти. Транспортная отрасль в биотопливной промышленности превышает существующий уровень еще на 30%.
«Сейчас экологи сталкиваются со странной для простого обывателя ситуацией, когда для получения самого чистого и эффективного автомобильного топлива используются самые грязные химические технологи, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией органического синтеза Института органической химии им. Зелинского РАН Евгений Мортиков. — Например, при выработке биоэтанола из древесины используется серная кислота и как побочный продукт получается сульфированный лигнин, а его по экологическим причинам нельзя ни сжечь, ни захоронить. И в масштабах промышленного производства можно накопить слишком много ядовитых отходов».
На данный момент правила, выработанные комиссией под руководством Жаклин Крамер, имеют лишь рекомендательный характер даже в самих Нидерландах. Более того, некоторые из его положений, как отмечают эксперты, вступают в противоречие с положениями Всемирной торговой организации (ВТО). Но в ближайшее время голландцы намерены внести свои предложения в повестку экологического комитета ООН для выработки международных критериев при производстве биотоплива. А заинтересованность в подобных правилах уже высказали представители многих стран. В прошлом году в штаб-квартире ООН было объявлено о создании Международного форума по биологическим видам топлива. В его состав вошли Бразилия, Китай, Индия, ЮАР, США и Евросоюз.
Озабоченные проблемой грядущего дефицита нефти, все эти страны делают ставку на биоэтанол. Производится он в основном из сахарного тростника, злаковых или кукурузы. Крупнейшими его производителями являются США и Бразилия. На их долю в 2005 году пришлось 44,7 и 45% мирового производства соответственно. При этом доля биологического топлива по сравнению с нефтяным составила в США всего 2%, но на его изготовление было израсходовано 13% от всего урожая кукурузы. Правительство США приняло план, предусматривающий к 2025 году увеличение производства биоэтанола на своей территории в десять раз, что повлечет за собой неизменный рост отведенных под эти нужды сельхозугодий. «Преимущества биотоплива — это его чистый выхлоп и экономичность, — продолжает Евгений Мортиков. — Но у него есть и недостатки. На сегодняшний день не выпускается биотопливо в чистом виде. Биоэтанол смешивают с обычным бензином. В России допускается добавлять 10%. В западных странах — 30%. В таком виде топливо нестабильно и может расслаиваться. При низких температурах в баке могут образовываться кристаллогидраты, которые выглядят как снег и способны забивать топливную аппаратуру».
Поэтому, по мнению г-на Мортикова, биоэтанол в большей степени выгоден для стран с мягким климатом. Там же можно собирать большие урожаи кукурузы или тростника, что удешевляет производство. В России же биоэтанол можно производить из целлюлозы. Но это дорого, да и существующие химические технологии его производства как раз и отличаются наличием ядовитых отходов, что при широком внедрении может вызвать существенные возражения экологов.
Поэтому в нашей стране могут быть эффективны иные методы производства горючего. «Существуют технологии производства не просто добавок к нефтяному бензину, а полноценного синтетического бензина из биологических отходов, — рассказывает РБК daily заведующий лабораторией математической химии Института нефтехимии и катализа РАН Семен Спивак. — В качестве исходного сырья могут служить бытовой мусор, древесина и даже свиной навоз. Мусором заполонены российские города, и его переработка поможет не только получать топливо, но еще и очистить окружающую среду». При сжигании сырья при определенных режимах выделяется так называемый синтез-газ — продукт неполного сгорания, который при последующих химических реакциях можно превращать не только в топливо, но и в пластики. Технологии его производства гораздо чище.
Правда, экологи утверждают, что для широкого производства биотоплива только мусора не хватит и потребуется масштабная вырубка российских лесов с последующей его переработкой. В любом случае со временем объем производства биологического и синтетического бензинов будет только возрастать. Евросоюз поставил задачу к 2020 году перевести на такое горючее до 10% своего автотранспорта. И его производство потребует существенной трансформации всей сельскохозяйственной отрасли. Однако без выработки единых международных правил, ограничивающих негативное влияние на экосистемы планеты, многие регионы мира, выращивающие сырье для биотоплива, могут оказаться на грани экологической катастрофы.
Источник: www.books-online.org.ua
Подписаться на:
Сообщения (Atom)
