Техника - молодёжи 1982-09, страница 36

ВЕТРЯКИ... В ТРУБЕ

К 4-й стр. свясмни

КОРНЕЙ АРСЕНЬЕВ, инженер

Эта одиноквя 200-метроаая башня появилась недавно в Ламанче — романтическом и пустынном районе Испании, где, как известно, некогда Дон Кихот сражался с ветряными мельницами.

Прелюбопытнейшее историческое совпадение: новорожденное дитя технического прогресса, имеют прямую родственную связь с теми самыми ветряками, объявилось именно в Ламанче!

Сооружение действительно

необычно и по конструкции, и по своему назначению. Это первая сол-нечно-ветровая электростаици I, построенная в порядке эксперимента специалистами ФРГ по соглашению с властями Испании.

Идея превращения солнечной энергии в энергию ветра ненова. Еще полвека наз д ученые, изучая закономерности движения воздушных масс под влиянием температуры и влажности, пришли к выводу, что можно искусственно создавать аналогичные процессы.

И вот наконец солнечно-ветровая электростанция (СВЭС) стала реальностью. По сути с оей это комбинация трех давиым-давно известных механизмов: парника, камина (иначе — печной трубы) и ветрового колеса (той же ветряной мельницы). Устройство такой СВЭС иа пер й взгляд также крайне просто (см. фото иа 4-й стр. обложки). Над землей настилается обширная «крь ша» из прозрачной пленки, под которой солнце создает парниковый эффект. Разогретый воздух устремляется вверх через единственное отверстие в «крыше» в «камин», высокую трубу, тяга которой тем больше, чем выше труба, а соответственно и перепад температур внизу и i ерху «камина». Внутри, у самого основ -ния, установлено ветровое колесо (увеличенная копия вентилятора!), которое, вращаясь в воздушном потоке, передает движение генератору.

Просто? Отнюдь нет. Чтобы спроектировать и построить трубу-«камин», надо было решить, как минимум, четыре противоречащие друг другу технические задачи. Она должна быть предельно высокой, предельно легкой, предельно устойчивой и предельно теплоизолирован

ной. Кроме того, она может опираться только на очень тонкие опоры (в идеале — висеть в воздухе), чтоб >1 не мешать свободному движению воздушного потока из-под «крыши»-пленки.

Наконец, сама «крыша» должна быть абсолютно прозрачной и в то же время не пропускать тепло; тонкой и достаточно прочной, чтобы противостоять сильн м (порой ураганным) ветрам гористой полупу стыни.

Западногерманским инженер м удалось решить в компл ксе эти трудиообъединимые з дачи. 200-метровая металличе :кая труба диаметром 10 м весит всего 250 т — это в 20 раз легче, чем < нелогичное сооружение из бетона! Она «сидит» на опорном кольце, которое поддерживают над землей восемь тонких ст льных труб. «Камин» прочно удер живает сеть стальных р тяжек, каждая из которых имеет прочность на разрыв порядка 50 т.

«Парник» (или «теплица») электростанции занимает площадь диаме -ром 250 м. Его «крыша» состоит из ячеек размером 6X6 м. На тонкие мет ллические опоры натянута полиэфирная особопрочная, светоустои-чивая пленка толщиной около 0,1 мм. Каждая ячейка «крышй» крепится дополнительно оттяжками вниз через «тарелочку», з крепленную в центре пленки. Это создает всему покрытию равномерное напряжение и прочное .

«Камин» строился с верхушки. Изнутри его поверхность сделана идеально гладкой, чтобы трение воздуха было минимальным. За полгода сооружение было готово. Тогда же начали натягивать «крышу»-ш енку на высоте 2 м над землей. К ветряному двигателю подсоединен генератор, все механизмы закрыли обтекаемой аэродинамической мембраной, чтобы устранить помехи на пути воздушного потока.

И вот первая СВЭС заработала. Как только поток воздуха в «камине» достигает 4 м/с, колесо начинает вращаться со скоростью 150 оборотов в минуту. Обычно с этой скоростью солнечно-ветровая электрост нция работает ночью (минимальная тяга) и ранним утром. К полудню ветер в трубе ускоряется до 12 м/с. Электрост нция продолжает работать и после захода солнца: тепла, накопленного в земле «парника» за день, хватает до самого утра.

Пока электростанция вырабатывает в среднем около 100 кВт. Но дело сейчас не в мощности. Пер зя СВЭС является опытной лабораторией: проверяютс оптимальные режимы, испытываются новые технические решения и материалы.

Преимущества ее неоспоримы. Во-первых, это экологически безвредное производство электроэнергии,

имеющее неисчерпаемый источник питания. Система СВЭС, расположенных в жарких и пустынных местах, может существенно дополнять работу ГЭС: в жаркое, сухое лето, когда уровень рек и водохранилищ резко падает, они будут компенсиров ггь возникающий энергетический дефицит.

Недалеко время, когда 1000-mi т ровые «камины» устремятся в небо на границах степей и пустынь. Они столь же органично впишутся в их ландшафты, как некогда ветрянь мельницы.

А ближе к морским берегам icb вознесутся башни гигант i, которые можно назвать СВЭС обратного дей-ст ия — направление воздушного потока у них сверху вниз (см. рис. слева). Так я промышленная установка мощностью 300 мВт, высотой 1220 м и диаметром 244 м уже спроектирована американской фирмой «Эль Сегундо». Но и эти параметры ие предел.

Отчего такое тяготение к гигантизму? Причина кроется ■ самом принципе действия установок. В верхнюю часть трубы закачивается i ода и затем разбрызгивается распылителями. Влага, испаряясь, охлаждает воздух, и тот согласно законам физики устремл его вниз со скоростью, пропорциональной длине разгона. По пути он вращ< т 10 ветровых турбин, которые вырабат i ают электроэнергию (их средняя мощность 1000 мВт).

Вот почему размеры башни так велики: количество энергии, выр; баты-ваемой системой, зависит от объема, плотности и скорости движения рабочей смеси.

Проектируемой электростанции потребуется много воды, это значит, что без помощи океана не обойтись. Скорость д ижеиия воздуха по трубе зависит от разности температур внутри трубы и снаружи. Чем теплее и суше окружающий воздух, тем сильнее его нужно охладить. Чем больше разность температур, тем больше выход энергии, максимальное количество которой будет вырабатываться летними днями, а минимальное — зимними ночами.

Фирма «Эль Сегундо» предлагает сделать такую башню иэ бетона. Сколько она будет стоить — сказать трудно но, вероятно, больше, чем люб я тепловая электростанция такой же мощности. Зато эксплуатация ее будет обходиться намного дешевле (примерно в 3 раза).

Не загрязняя атмосферу, СВЭС обратного дейс1 ия может суще-ci еино - влиять на микроклимат: оставшаяся в воздухе влага будет конденсироваться, и количество осадков в районе башни составит 100 см в год, а на полях, расположенных в 5 км от башни, — 50 см в год.

34