Техника - молодёжи 1961-08, страница 9

МОЖНО ли построить гидроэлектростанцию без турбин? На первый взгляд такой вопрос кажется Нелепым. Ведь в электричество преобразуется энерыя движущейся воды, и если нет турбин, то нет и гидростанций. Но прежде чем дать окончательный ответ, попробуем сначала разобраться, как вообще получается полезная энергия,

На гидростанциях она возникает при Падений воды с верхнего .уровня на Нижний. В тепловых двигатййях — в результате перехода тепла' от высокой Температуры к низкой. В гальванических элементах — вследствие растворения цинка в серной кислоте. Но, кроме этих самопроизвольных процессов, мы можем припомнить десятки Других, каждый иа которых мог бы быть использован для получения энергии.

Возьмите, например, диффузию...

В стакан налита чистая вода. В него бросают несколько кристалликов марганцовокислого калия. Через минуту на дне появляется темно-малиновый концентрированный раствор) а в верхней, части водв по-прежнему не окрашена. Однако спустя некоторое время Окраска распространяется на весь объём оды, хотя, она не переМешивелась.

Произошла диффузия. Ионы марганцовокислого калия проникли в Слой чистой водь!, молекулы которой, в свою очередь, разбавили монцентриро'ванный раствор. Этот процесс так же естествен* как переход тепла от нагретого тела К холодному.

Зато совершенно невероятным представляется семопроизвольное разделение раствора марганцовокислого калия на чистую воду и сухие кристаллы. Чтобы произвести Такое разделение, нужно затратить энергию, испарить воду.

Из этого несложного опыта вытекает интересное следствие! Чистая вода стремится уменьшить концентрацию крепкого раствора» Поэтому в сырую погоду у хозяек намокает соль, а одежду, побывавшую В морской воде, трудно просушить.

Но на растворение соли нужна затрата энергии, и если смесь специально не подогревать, ее температура будет уменьшаться. То же самое происходит при таянии сиега, перемешанного с солью: температура смвси в Этом. Случае может понизиться до —ЗУС.

Однако вернемся к диффузии.

Представьте себе трубку, наполненную раствором марганцовокислого калия и погруженную в сосуд с чистой водой. Что произойдет, если нижнюю честь трубки затянуть пленкой, которая пропускает молекулы воды, но не про-

I

На цветной внладке:и правом квнал» пресную и мореную воду разделяет мембрана, пропускающая только положительные ионы, натрия, а в Левом мембрана, через которую проходят лишь одни отрицательные ноны хлора. При работе батареи В правом канале накапливаются отрицательные заряды, а ■ левом —. положительные. Из-за такого разделения заряженных частиц, содержащихся В Мореной Воде, на электродах, погруженных в канвлы, возникает влектричвекое напряженна, С течением времени концентрации растворов в каиалвх выравниваются н мощность батареи уменьшается. Поэтому Необходимо непрерывно прокачивать через каналы пресную и мореную воду.

ГИДРОСТАНЦИЯ fimlm.

Г. СМИРНОВ, инженер

пускеет ионы марганцовокислого калия? Тогда Через некоторое время уровень раствора в трубке начнет повышаться, так как молекулы воды будут проходить Через пленку й накапливаться в трубке.

Это явление называется 'осмосом.

ЁЫЛо подсчитано, что если Заменить раствор марганцовокислого калия морской водой, то она Может подниматься до 200 м. Это значит, Что реки, впадающие в море, рассеивают за счет Диффузии огромное количество энергии, которую Можно было бы использовать Для выработки электричества. Скажем, от Волги удалось бы получить столько же энергии, сколько и от тепловой станции, сжигающей около 4 тыс. т угля В час. А температура воды в реке понизилась бы при этом всего на 0,5°С!

Но как извлечь тВкую энергию? Можно было бы построить осмотический двигатель. В принципе это та же самая трубка с полупроницаемой пленкой. Пресную воду берут из реки, а в трубке с морской водой устанавливают поршень^ Однако строить такой двигатель вряд ли следует. Ведь диффузия идет буквально в час по чайной ложке, поршень будет двигаться очень медленно; а самое главное — мы не избавимся от трущихся, решающихся частей. Значит, надо придумать что-то еще.

Ученые, .работающие над этой проблемой, воспольвовались тем, что растворенные в воде соли состоят из положительно И отрицательно зеряженных ионов. Если крепкий раствор поваренной соли, в котором есть ионы хлора и натрия, поместить рядом со слабым, то более подвижные ионы натрия будут быстрее Проникать в слебый раствор, чём ионы хлора. ИонЫ натрия йесут зеряд со знаком Минус. Естественно, в крепком растворе возникнет положительное электричество, а в слабом отрицательное.

Этот эффект можно усилить установкой меМбран, через которые могут проходить только иойы одного знака. Мембрана С кислотным основанием станет

хорошо пропускать положительные ионы, а со щелочным — отрицательные. ' Теперь остается погрузить в растворы две электрода, и гидроэлектрический элемент готов. Правда, его напр жени» невелико. И чтобы получить большее напряжение, необходимо соединить последовательно несколько таких элементов,

V гидроэлектрических батарей есть один недостаток! нх мощность зависит от температуры. Чем выше температура, тем болыие мощность. Это затруднит применение таких батарей На Севере. Зато на юге нашей страны они могут Оказаться незаменимыми. Осмотическая батарея проста в обслуживании И очень надежна, короткое замыкание во Внешней сети ей совсем не страшно. Вода просто не будет охлаждаться.

Теперь мы можем примерно представить себе, как будет выглядеть гидроэлектростанция без турбин.

В устье реки воаэедена двойная бетонная плотимо- Ёе стенки образуют огромный бассейн, в котором установлены гидроэлектрические элементы. Пресная речная вода проходит по узким каналам, насыщается солью и зетем выбрасывается а море (скорость Движения этой воды и ее расход можно регулировать сливом частн воды черев плотину). А По соседним смежным кенелам движется воде на моря. При выравнивании соленостей этих потоков вырабатывается электричество.

С морской воДой дело обстоит не-сколькЬ сложнее. Как застевить ее протекать через узкие каналы? Пожалуй, лучшее решение — это создание новых видов мембран. Чем лучше мембрана, тем просторнее можно сделать каналы, тем Меньшая мощность нужна для прокачки. Тогда; вероятно, удастся обойтись и без сложных сооружений: прокачивание морской воды через каналы будет происходить за счет естественной циркуляции. Соленая вода, пройдя . каналы, уменьшит свою соленость по сравнению с морской, станет легче и поднимется в верхние слои. Ее место займет подошедшая снизу более соленая И плотная воде. Гидростанцию без турбин можно легко автоматнаиро-ва ь. Такая электростанция даст возможность получить огромное количество энергии от рек тем, где раньше это было немыслимо. Построив, например, каекзд гидростанций на Волге, мы, казалось бы, полностью использовали энергетические ресурсы великой реки. Но, соорудив й устье ещё одну гидростанцию нового типа, можно дать народному хозяйству дополнительную электроэнергию, которая сейчас бесполезно растрачивается прй необратимом смешении морской и пресной воды.

бот схема осмотического Двигателя. В трубку, ва Тянутую с ниву полупроницаемой пленкой, Налита соленая вода. Нижний коней трубки помещен е сосуд с пресной еоДой. Благодаря осмосу уровень в трубке может подниматься до 200 м, Этот напор Можно ис-польеовать для вращения гидротурбины,

СОЛЕНАЯ ВОДА

ПРЕСНАЯ

«ПРШЦДШДЯ ПЛЕНКА/МЕМБРАНА;