Техника - молодёжи 1995-08, страница 19

прекрасно. Но... темпы снижения энергоемкости экономики намечены, если учитывать наши реалии, прямо фантастические: 5% в год, как в послевоенной Японии. В результате к концу века должно сберегаться до 470 млн. т условного топлива ежегодно (грубо говоря — нынешний объем добычи нефти).

Реально ли? Ведь настоящая, серьезная экономия — это не своевременное выключение станков и глушение моторов. Это разработка и внедрение энергосберегающих технологий в сотнях отраслей, снижение энерго- и материалоемкости тысяч видов продукции. Короче, большая экономия — большие затраты. И участие большой науки. Если она у нас выживет, конечно.

Так или иначе, планы освоения возобновляемых ресурсов на этом фоне и в новой программе выглядят бледно. Между тем, по прогнозам экспертов компании "Шелл" (предсказавшей, кстати, "нефтяной кризис" 1973 г.), эти ресурсы будут доминировать в мировом производстве энергии к 2050 г.

Почему же в таком забросе остаются у нас источники энергии с заманчивым названием "возобновляемые"? Конечно, есть на то, nolo прочих, и вполне объективные причины. I курсам этим присуще общее и весьма неудобное свойство: они очень рассеяны, а многие к тому же малонадежны, непостоянны (самый яркий пример — как раз ветер). И значит, в конечном счете, неприемлемо дороги. В то же время положение здесь меняется очень быстро. Взять хотя бы динамику стоимости электроэнергии, получаемой от различных возобновляемых источников в США. Все последнее десятилетие совершенствовались технологии, накапливался опыт, менялись экономические условия — и в результатах можно наглядно убедиться из графиков на рис.1.

Особенно показательно, что быстрее всех снижалась цена киловатт-часа именно вет-

3. Сравнительные характеристики ветряка С.Баталова (кривая 1) и одного из близких аналогов по патенту США Ns 4186314 (кривая 2) при одинаковой рабочей площади и нагрузке.

3. Сравнительные характеристики ветряка С.Баталова (кривая 1) и одного из близких аналогов по патенту США Ns 4186314 (кривая 2) при одинаковой рабочей площади и нагрузке.

ровой электроэнергии. А чего стоит "запрячь" непостоянный ветер, может пояснить один из отечественных экспериментов, хотя и давний — еще первых послевоенных лет.

Построили установку, где параллельно с ветродвигателем стоял обычный дизельный, который должен был "заполнять паузы", то есть вращать генератор, когда ветер стихал. И почти сразу выяснилось, что если бы дизель работал один, но зато непрерывно, на номинальном режиме, то, выдавая туже электрическую мощность, он... сжигал бы меньше топлива, чем потворствуя капризам стихии. Вот насколько суров фактор непостоянства — особенно для малых ветряков, с мощностью порядка 10 кВт. Нередко единственным "средством лечения" остается аккумулятор, компенсирующий колебания напряжения, что сразу удорожает устройство в целом. А ведь сейчас

и в нашей стране, да и в большинстве других, такие системы остаются самыми массовыми.

Правда, в последнее время мощности сооружаемых ветроагрегатов постоянно растут. Естественно, за счет увеличения их размеров — чтобы снимать энергию воздушного потока с максимальной площади. Но на этом пути разработчиков ждут свои трудности.

Действительно: для таких установок сильные ветры, в принципе более выгодные, становятся уже нежелательными, а часто и опасными. Застраховаться, конечно, можно — усилив конструкцию. Но значит — еще больше утяжелив. А для решения проблемы непостоянства ветра приходится использовать самые последние достижения высоких технологий. И тут совсем уже в стороне остается проблема, особо важная для России: мелкий отдаленный потребитель.

Что имеется в виду? Поселок, каких у нас многие тысячи: с дюжиной домов, в нескольких десятках километров от ближайшей высоковольтной ЛЭП. Для его электроснабжения часто хватило бы мощности порядка 10 кВт. Ставить столбы, тянуть провода — как правило, по бездорожью, лесам, болотам — тут и само строительство влетит в копеечку, и потери энергии в такой низковольтной трассе окажутся огромными (это раньше мы их не считали). А все расходы падут хорошо если на полсотни человек.

Раньше в таких случаях чаще выбирали "автономный вариант": электричество давал дизель. Но эпоха практически бесплатного горючего кончилась. Прикинем расходы. В обычной дизель-генераторной установке работает ярославский мотор ЯМЭ-238 мощностью 240 л.с. При полной нагрузке он сжигает в час 40 л дизтоплива, цена коего даже в Москве давно превысила 1000 руб. И пусть движок работает всего 5 часов в сутки — за месяц набежит 6 млн. А масло, запчасти, зарплата дизелисту?

Короче, нам до зарезу нужен как можно более дешевый, простой в устройстве и обслуживании, массовый ветряк — неприхотливый и надежный работяга, не гнушающийся и слабым ветром. Но как раз таких до сих пор и не было — ни у нас, ни за рубежом. И понятно, что тут не обойтись без новых идей и конструкций.

Как в этом плане выглядит агрегат Р.Апьму-хамбетова? Напомним: он тоже собирает воздушный поток с большой площади — через широкие раструбы воздуховодов. Далее они сливаются в узкий рабочий канал, и там, как в аэродинамической трубе, поток ускоряется в несколько десятков раз — до сотен м/с. Рост эффективности налицо, но и платить приходится недешево.

Поскольку лопасти обычного ветрового колеса не выдержат подобного урагана, нужна настоящая турбина, типа авиационной. Далее, "отработавший" воздушный поток надо снова затормозить. Приходится строить на выходе точно такую же "обратную" систему воздуховодов, расширяющихся до того же сечения. Наконец, для компенсации колебаний скорости ветра воздухозаборники должны быть еще и поворотными. Вращают их электромоторы, управляемые микропроцессорами. Итог ясен: "пожиратель ветра" целесообразен только для крупных потребителей. Мелким и отдаленным он не по карману.

И вот тут-то прекрасной альтернативой может стать установка инженера новосибирского завода "Станкосиб" Станислава Семеновича Баталова (патент России № 2008518). Дешевизна и простота эксплуатации замечательно сочетаются в ней с повышенной эффективностью. Последнее подтвердили испытания модели устройства в лаборатории промышленной аэродинамики Новосибирского электротехнического института (рис.2).

Отказавшись от традиционного ветроколе-са, автор выбрал конструкцию, где лопасти

располагаются горизонтально и не вращаются, а движутся поступательно. Закреплены они, через равные интервалы, между двух бесконечных цепей (рис.2). Обе цепи натянуты на шкивы, жестко сидящие попарно на верхней и нижней осях; с нижней вращение передается на вал генератора. Вся система смонтирована на общей поворотной раме из дюралевых труб и в движении отчасти напоминает крутой эскалатор метро, "ступени" которого спереди, с наветренной стороны, непрерывно поднимаются вверх, а сзади — опускаются.

Крепятся лопасти к цепям шарнирно, за верхние углы и, находясь спереди, висят свободно. Значит, при всяком изменении ветрового напора соответственно меняется угол их отклонения. Чем сильнее воздушный поток, тем свободнее он проходит между лопастями (и наоборот), так что колебания его скорости автоматически сглаживаются. Без всяких поворотных воздухозаборников, приводов и датчиков!

Естественно, свободная подвеска лопастей решает и проблему страховки системы от "ударных" порывов ветра. Тем более что ее высоту удается сократить как минимум вдвое по сравнению с обычным ветроколесом той же мощности (оно и понятно: уменьшение вертикального размера системы здесь компенсируется большей протяженностью лопастей по горизонтали). А тогда особого запаса прочности конструкция не требует. Те же лопасти, например, можно делать буквально из парусины. Вот вам и легкость, и дешевизна, и простота ремонта: спустил полотно вниз — и меняй вручную!

Но и это еще не все "изюминки" нового ветряка. Переходя на заднюю сторону и начиная обратное движение, его лопасти ложатся на фиксирующие упоры, установленные на цепях. А воздушный поток, оказывается, давит на них теперь уже сверху. Потому что лопасти передней стороны, только что отклоненные этим потоком, отражают его вниз. В итоге эффективность использования ветровой энергии дополнительно возрастает. Это количественно подтвердили упомянутые выше испытания (см. графики на рис.3). Как показывает кривая 1, число оборотов на валу генератора подходит близко к номиналу при скоростях ветра менее 3 м/с, а достигает его при 5 — 6 м/с. Традиционные же ветряки и тогда еще весьма далеки от своих номинальных оборотов, набирая их едва ли не при 10 м/с.

Короче, учтя все плюсы, получаем установку, в своем классе не имеющую равных в мире по соотношению стоимости и эффективности. Да и просто способную работать при таком слабом и неравномерном ветре, когда любую другую и включать не стоит. А ведь есть немало регионов, где подобные "бросовые" ветры дуют большую часть года. И выходит, утилизовать их энергию способна только конструкция Баталова!

Сейчас он дорабатывает два варианта своего ветряка. Первый — для небольшого отдаленного поселка (до 2 — 3 десятков домов) — имеет мощность порядка 10 кВт или несколько выше. Высота его — не более 15 м, материалы — самые ходовые, монтаж — без всякой спецтехники. Второй вариант, мощностью несколько киловатт, рассчитанный на отдельную усадьбу или фермерское хозяйство, соответственно еще проще и дешевле.

Ну и что дальше? А дальше все до боли знакомо — все как у тысяч других изобретателей. Для сооружения опытных образцов нужны... что? Правильно — деньги. Но, честно говоря, невозможно представить, что для столь перспективного проекта в России не найдется нескольких миллионов. Поэтому сообщаем телефон Станислава Семеновича в Новосибирске: 46-07-47. И желаем попутного ветра ему и его будущим спонсорам. ■

ТЕХНИКА-МОЛОДЕЖИ 8' 95

17