О целесообразности использования индивидуальных установок альтернативной энергии
Данная статья предназначена для самого широкого круга читателей, интересующихся проблемами экологии и энергосбережения. В статье приведена упрощённая методика расчёта, позволяющая пользователю оценить экономическую целесообразность применения установок АЭ на своей территории. Все установки, описанные в данной статье – действующие.
Никаких «голых» идей, никаких иллюзий в данной статье нет. Всё что в этой статье представлено – это всё реальное и всё натуральное. В статье изложен принципиально новый подход к решению проблем в области экологии и энергосбережения.
Основная цель данной статьи, это привлечение производственных компаний к налаживанию производства установок АЭ на своих предприятиях.
1. Выгодно ли заниматься производством электроэнергии?
Среднестатистический житель России потребляет для своих нужд при централизованном электроснабжении примерно 1000-1200 кВт/час электроэнергии в год. Это электроплита, холодильник, лампочки и всякая разная там мелочёвка. В течение года оплата электроэнергии составит 50-60 долл. при стоимости 5 центов за 1 кВт/час. За 10 лет оплата электроэнергии составит соответственно 500 – 600 долл. 10 лет – это ресурс работы большинства установок АЭ. То есть для того, чтобы установка АЭ смогла сама себя хотя бы окупить, она должна стоить не более 500 – 600 долл. и за 10 лет выработать 1000-1200 кВт/час электричества.
Для оценки целесообразности их использования, рассмотрим некоторые установки АЭ.
1.1. Ветрогенераторы (ВГ)
При среднегодовой скорости ветра менее 6 м/с, индивидуальные ВГ можно вообще не рассматривать. При среднегодовой скорости ветра 10 м/с электричество будет стоить 3 цента за 1 кВт/час, а при скорости ветра 5 м/с стоимость возрастёт до 12 центов. Правда, это стоимость электроэнергии получаемой непосредственно с генератора. Только пока эта энергия дойдёт от генератора до потребителя она значительно поубавится. КПД нового автомобильного аккумулятора ёмкостью 55А/час составляет примерно 68%, а к концу гарантийного срока его КПД будет уже менее 50%. Закачать в такой аккумулятор можно где-то 0,6 кВт/часа электричества, а взять с него можно не более 0,4 кВт/часа. Если он слишком разрядится, то его можно будет сразу выбросить. Так что к аккумулятору нужно будет добавить автомат-контроль заряда-разряда и стабилизатор напряжения. Для того чтобы получить стандартное напряжение 220 В понадобится еще и инвертор. Итак, более менее приличный ветрогенератор 1 кВт, обойдётся в 2500-3000 долл. Потребитель будет с него иметь не более 40% электроэнергии. На установку (фундамент, кабель, столбы) можно накинуть ещё минимум 1500 долл. 2 аккумулятора, автомат-контроль и инвертор это ещё 700-800 долл. Под аккумуляторы нужно выделить тёплое помещение и через каждые 2 года их нужно менять на новые. Земля тоже денег стоит, примерно пол сотки займут фундамент и растяжки. Если ветроустановка импортная, то все эти затраты нужно будетувеличить раза в полтора с учётом доставки и таможни.
1.2. Солнечные батареи (СБ)
В таблице приведены данные о среднемесячном дневном поступлении суммарной солнечной энергии на 1м. кв. поверхности Земли на различных широтах. На широте Москвы в течение одного ясного солнечного дня поступает около 3 кВт/час солнечной энергии на каждый квадратный метр. В году у нас не более 80 солнечных дней. Так что за год мы сможем получить около 240 кВт/час солнечной энергии. Если мы эту энергию преобразуем в электричество при помощи СБ, то с учётом общего КПД менее 10% мы выработаем в течение года около 24 кВт/час электроэнергии и за год заработаем на этом деле 1,2 доллара.
Стоимость СБ мощностью 1 кВт, составляет порядка 5-6 тысяч долл. Аккумулятор, инвертор и всё остальное, же самое, что и для ВГ, и с теми же затратами. Правда, такой мощности СБ не хватит даже для того, чтобы вскипятить чайник. Дополнительными затратами является регулярная очистка СБ от пыли и грязи. В течение года СБ теряет до 1,5% своей первоначальной мощности из-за старения кремния. Если при изготовлении СБ был допущен брак, то он может обнаружиться через несколько месяцев или даже несколько лет.
Так что не стоит гоняться за дешёвыми СБ, потому что они в результате могут оказаться очень дорогостоящими. В общем, по этим данным можно подсчитать и поподробнее, во что обходится применение СБ и сколько будет стоить электроэнергия.
Для сравнения дизельному электрогенератору для выработки 1 кВт/час электроэнергии потребуется 0,2 – 0,3 литра дизельного топлива. При стоимости топлива 0,6 долл./литр затраты на топливо составят примерно 0,15 долл./кВт/час. Приобрести такой генератор можно за 500-600 долл. Размеры такого генератора несколько больше настольного компьютера.
1.3. Гидроэнергия
Удельные затраты на строительство малых ГЭС колеблются от 800 до 1500 долл. на 1 КВт мощности. Для Нурекской ГЭС этот показатель составил всего около 300 долл. Окупаемость малых ГЭС составляет 3-5 лет. Ориентировочная стоимость гидроагрегатов с радиально-осевыми турбинами составляет 276-296 $ за 1 кВт - с осевыми и ковшовыми турбинами 296-336 $ за 1 кВт. Для примера, типовая гидроэнергетическая установка с пропеллерной турбиной при высоте напора воды 10-18 м. и расходе 0,82 - 2 м3с сможет вырабатывать до 250 кВт электроэнергии и будет стоить примерно 75 тысяч долл.
Для малых ГЭС добиться стоимости электроэнергии 4 цента за 1 кВт/час, задача вполне реальная. Только вот найти «нужную» речку не так то просто. Мощность электроэнергии составит около 20% от мощности потока воды. Так что любой желающий может оценить свою речку самостоятельно.
1.4. Генераторы морской волны
Энергия морской волны, это гигантский ресурс бесплатной энергии. Об этом можно судить, если воспользоваться справочными данными. Мощность 1 м фронта морской волны в Тихом океане при средней высоте волны 1,25 м, достигает до 75 кВт/м. При приближении к берегу и уменьшении глубины мощность волны уменьшается.
Если по-простому, то плавающее возле берега бревно длинной 1 м получает до 10 кВт энергии морской волны. Для сравнения, чтобы получить такую же мощность от ВГ, при скорости ветра 6 м/с понадобится ветроколесо диаметром 10 м. Разница между куском бревна и ветроколесом достаточно велика не только по размерам, но и по стоимости. Конечно же, для индивидуального потребителя установить для себя генератор морской волны, это задача достаточно сложная. Однако для небольшого посёлка, фермерского хозяйства или базы отдыха, эта задача вполне реализуема. С одного метра береговой полосы пару киловатт электроэнергии, можно вполне вырабатывать. Самое дорогое в генераторах морской волны, это фундаментные работы. Если же генераторы встраивать в прибрежные скалы (рис.2) или береговые сооружения (пристани, волнорезы), то никакого фундамента вообще не понадобится и затраты очень резко сократятся. При этом получать электроэнергию по 4-5 центов за 1 кВт/час очень даже возможно. Надо отметить, что рынок морских генераторов практически пустой и представляет собой широчайшее поле деятельности для его освоения. Энергия океана не ограничивается только энергией волны, океан имеет ещё энергию приливов и отливов, энергию течений и некоторые другие виды энергии. Однако эти установки индивидуальными не являются и в данной статье не рассматриваются.
1.5. Биоэнергия
Биореакторы (БР) по производству биогаза уже достаточно хорошо себя зарекомендовали в самых разных странах. Только в Китае их численность уже перевалила за 10 миллионов и продолжает увеличиваться. Рассчитать производительность и экономическую эффективность БР достаточно сложно, да в общем то и не нужно. Гораздо проще найти небольшую ёмкость и посмотреть на практике, что получается. «Рецептов» приготовления биомассы достаточно много и каждый фермер сможет посмотреть, что у него получается из тех отходов, которые у него есть и в том климате, котором он находится. Найти чертежи и описание БР, достаточно просто. Здесь можно только добавить только, что 1 м. куб. биогаза при сжигании выделяет около 9 кВт/час тепловой энергии. Этой энергией можно отапливать помещение площадью 80 м. кв. в течение 1 часа или выработать 1,2-1,5 кВт электроэнергии при помощи газового генератора.
Научных направлений в области биоэнергетики может быть великое множество. Прежде всего, это переработка с/х отходов посредством пиролиза и каталитическими реакциями.
Появление новых материалов и катализаторов открывают новые направления работ в данном направлении. Каталитические реакции и пиролиз, позволяют не только получать энергию из отходов с/х продукции, но и производить при этом органические удобрения. Вряд ли, однако, найдётся фермер, у которого есть возможности заниматься данной работой.
1.6. Краткий итог по первой части
Итак, отвечая на вопрос: «Выгодно ли заниматься производством электроэнергии?», подведём некоторые итоги.
1. Индивидуальные ветроустановки и солнечные батареи в подавляющем большинстве случаев убыточны и при производстве электроэнергии мощностью более 0,1 кВт нерентабельны.
2. Ветрогенераторы и солнечные батареи мощностью менее 0,1 кВт, могут очень успешно применяться, например, для работы ретранслятора сотовой связи (30 Вт) или фонарного столба (90 Вт). Для индивидуальных потребителей, удалённых от источников централизованного электроснабжения, источники электроэнергии мощностью менее 0,1 кВт, также могут быть очень выгодны, например, для работы устройств малой мощности (телевизор, компьютер, телефон, радиосвязь и т. д.).
3. Гидрогенераторы и генераторы морской волны, позволяют производить наиболее дешёвую электроэнергию.
4. Эффективность использования биогаза для производства электроэнергии зависит от очень многих параметров, и каждый для себя этот вопрос решает самостоятельно.
2. Неэлектрические установки АЭ
Неэлектрические установки АЭ могут преобразовывать источники АЭ в энергию механическую, тепловую или в энергию холода. Помимо производства энергии, неэлектрические установки позволяют производить конкретный продукт. Рассмотрим, в качестве примера, некоторые неэлектрические установки АЭ.
2.1. Солнечные коллектора (СК)
СК это, пожалуй, наиболее распространённые установки АЭ. Они применяются в самых разных странах и в целесообразности их использования можно даже и не сомневаться. Чтобы получить значения солнечной энергии в МДж нужно значения данные в первой таблице статьи умножить на 3,6. КПД плоского СК 30-50% рабочая температура до 100 град., а КПД вакуумного СК 40-60% и рабочая температура до 300 град. Качественный плоский СК имеет медный диффузионно-сварной абсорбер с селективным покрытием. Стекло должно быть с низким содержанием железа и очень желательно, чтобы оно имело покрытие из диоксида индия.
Стоимость такого СК площадью 2 м. кв. Турецкого производства составляет ориентировочно 220 долл. Турецкий водонагреватель на 75 литров воды (СК + бойлер) стоит примерно 550 долл. Китайские цены раза в полтора дешевле, Европейские - раза в три дороже.
Конструкция плоского СК и водонагревателя в целом достаточно примитивна, так что нет смысла гоняться за особо дорогостоящими изделиями. Лет 20 он проработает и за это время он себя окупит несколько раз.
Вакуумные СК в 2-3 раза дороже плоских СК, однако, они и более эффективны, особенно в странах с холодными зимами и ярким Солнцем (Монголия, Казахстан). В зимнее время вакуумные СК могут нагревать воду до + 40 градусов.
2.2. Тепловые насосы (ТН)
Тепловые насосы используют тепловую энергию Земли для работы систем отопления. Целесообразность использования ТН, очень сомнительна. Посчитать её тоже почти невозможно. Какой грунт, какова его теплопроводность, какая на глубине температура? В любом случае нужно требовать от производителя документ о натурных испытаниях ТН и расчёт окупаемости. Испаритель ТН нужно закопать на глубину 10-12 м. под ТН нужно выделить тёплое сухое помещение. Это всё деньги и деньги немалые. Скорее всего, найти производителя, который сможет предоставить полный расчёт ТН, вряд ли удастся, да впрочем, он и не нужен. На сегодняшний день разработаны более эффективные технологии использования низкопотенциальной тепловой энергии, будем надеяться, что данные технологии в ближайшей перспективе смогут пробить себе дорогу, после чего можно будет рассматривать ТН, как комплект металлолома.
* Потребителям установок АЭ всегда следует помнить, что шарлатанство давно уже прочно засело в области высоких технологий и вероятность нарваться на шарлатанов достаточно велика. Вихревые теплогенераторы или топливо из рапса, это лишь небольшой пример такого шарлатанства. Поэтому при совершении крупных сделок нужно стараться привлекать к этому делу квалифицированных специалистов.
Зачастую производитель искусственно в несколько раз завышает стоимость своей продукции, поэтому при совершении сделки, помимо протокола об испытаниях, необходимо требовать от него и ведомость основных комплектующих узлов и агрегатов, входящих в стоимость установки, с указанием их цены. Как правило, искусственное завышение стоимости установки при этом, сразу же бросается в глаза.
2.3. Установки по производству пресной воды на АЭ
Более 1 млрд. человек на нашей планете страдают из-за нехватки пресной воды или из-за её низкого качества. Спрос на чистую пресную воду с каждым годом растёт и решение проблемы нехватки пресной воды проблема крайне актуальная для многих стран мира. Установки пресной воды могут опреснять морскую или загрязнённую воду или же получать её из атмосферного воздуха. Установки могут работать на одном из видов АЭ или на нескольких видах АЭ одновременно.
Простейший солнечный опреснитель (США), производительностью 1-1,5 л/сутки стоит примерно 25 долл. Солнечные опреснители производительностью 5-6 л/сутки, при серийном производстве будут стоить примерно 50-60 долл. По габаритам такой опреснитель чуть больше журнального столика и весит примерно 12-15 кг. Во время стихийных бедствий, гораздо дешевле поставлять в зону бедствия опреснители, нежели возить на самолёте пресную воду, однако с подобными предложениями у нас некуда обращаться. Ресурс работы солнечного опреснителя составляет как минимум 20 лет. За первый год он уже себя окупит, и следующие 19 лет будет производить пресную воду совершенно бесплатно. При этом пресная вода очищается до 99,5% и к тому же полностью обеззараживается.
В тех странах, где много песка и много Солнца, стоимость литровой бутылки пресной воды доходит до 1 долл. Там можно бутылку пресной воды обменять на такую же бутылку бензина. Опреснитель на Солнечной энергии позволяет производить из морской воды с одного квадратного метра Q = 0,593·E - литров пресной воды в сутки при солнечной энергии E – кВт·ч/м2·сутки. На широтах менее 45 град. солнечная энергия составляет до 6,5 кВт/час на один квадратный метр, а стало быть, с одного квадратного метра можно получить почти 4 литра воды в сутки. Подсчитать прибыль, от внедрения опреснителя может любой желающий. Образно говоря, 4 бутылки воды это месячная оплата электроэнергии в средней полосе России. А работа опреснителя площадью 10 м. кв. в течение дня, это по стоимости то же самое, что полная заправка Вашего автомобиля. Нормально!?
Установки по производству пресной воды из атмосферного воздуха тоже могут работать на одном из видов АЭ или на нескольких видах АЭ одновременно. В конструкции данных установок можно использовать готовые промышленные влагоотделители, либо изготовить собственные сепараторы, использующие принцип влагоотделения в электрическом поле.
2.4. Кондиционеры и холодильники на АЭ
Кондиционеры и холодильники на солнечной энергии известны уже достаточно давно.В основном они работают на абсорбционных бромисто-литиевых установках. Рынок данных установок практически пустой. Так что, налаживание серийного производства холодильных установок на АЭ, это чрезвычайно перспективное направление. В южных странах энергия Солнца выдаёт за день до 6 кВт/час энергии на 1 м. кв. Для сравнения типовой домашний холодильник потребляет порядка 1 кВт/часа электроэнергии в сутки, а стандартный комнатный кондиционер за сутки потребляет порядка 8 кВт/часа. Если подсчитать, то применение холодильных установок на АЭ, позволят сэкономить огромное количество электрической энергии и топлива. Существующие установки АЭ нужно очень серьёзно модернизировать и доработать. К тому же надо создавать новые компрессионные холодильные установки, работающие на суммарной АЭ, которые намного эффективнее абсорбционных. В общем-то, для разработчиков АЭ и производственных предприятий, работы в данном направлении - «непочатый край».
2.5. Установки по аэрации и очистке водоёмов на АЭ
Водоёмы могут очищать сами себя, используя свою собственную энергию и источники АЭ. Установки по аэрации и очистке водоёмов на АЭ, могут работать круглосуточно и без участия человека. Типовые конструкции таких установок хорошо известны, поэтому задача разработчика АЭ состоит в том, чтобы данные установки перевести на работу от различных источников АЭ. Эти установки дают очень неплохой экономический эффект, при их использовании в рыбном хозяйстве.
2.6 Гибридные установки АЭ
Установки АЭ, которые используют более одного вида энергии, называются гибридными.
Рассмотрим пример гибридной установки АЭ установленной на плавучей морской платформе (рис.1). Данная установка использует энергию Солнца, ветра, морской волны и морской зыби. Все эти виды энергии суммируются в единой установке и направляются на общую нагрузку. Суммарной энергией может быть энергия сжатого воздуха, напор воды, электричество и прочие виды энергии. Установка остаётся работоспособной при наличии хотя бы одного источника АЭ.
Изготавливать такую установку нужно из готовых и проверенных агрегатов АЭ, что позволит её сделать заведомо работоспособной. Впрочем, для опытного образца, можно использовать и устаревшие агрегаты АЭ, которые значительно дешевле. Чтобы «прикинуть», во что обойдётся изготовление морской платформы, нужно сложить стоимость материалов и комплектующих агрегатов и полученную сумму умножить на 4. Эта формула подходит и для других установок, которые собираются из готовых узлов, и где нет станочной обработки деталей.
Данная гибридная установка является многофункциональной. Она может производить пресную воду, электричество, водород и т. д. На базе данной установки могут быть изготовлены холодильники, производственные предприятия, жилые дома, научные лаборатории, плавучие рестораны, очистные сооружения и многое другое. Впрочем, собирать агрегаты на плавучей платформе вовсе не обязательно, их можно устанавливать и на островах, и на прибрежных скалах (рис.2). Таким образом, можно необитаемые острова сделать вполне пригодными для проживания.
Если бы агрегаты АЭ, входящие в состав данной установки использовались по отдельности и каждый из них использовал бы только один вид АЭ, то мы, скорее всего, получили бы заведомо убыточный вариант. А вот когда мы их объединяем в единую систему и вся эта система работает на производство конкретного продукта, то в этом варианте и самые убыточные агрегаты становятся прибыльными. Это и есть главное преимущество гибридных установок АЭ. Энергий много – установка одна. Дёшево и надёжно!
2.7. Солнечные двигатели (СД)
СД преобразуют солнечную энергию в механическую. Наиболее известными СД являются СД на полимерах с переменной упругостью, нитиноловые СД (металл-память), паровые СД, СД Стирлинги и СД абсорбционного типа.
Несомненными лидерами по КПД, стали солнечные Стирлинги, которые способны преобразовывать 30% солнечной энергии в электричество. Однако для индивидуального пользователя эти установки слишком дорогие и слишком громоздкие. Все остальные СД для производства электричества просто убыточные, но они могут быть очень даже полезными и прибыльными в других областях.
Солнечные насосы, ни в каком электричестве не нуждаются, они могут поливать Ваш огород и заполнять водонапорную башню. Для работы солнечных насосов, с точки зрения экономии, наиболее предпочтительно применять паровые или абсорбционные СД.
СД подразделяются на двигатели непрерывного действия и СД периодического действия. СД периодического действия, могут накапливать солнечную энергию в виде жидкого сжатого газа, водорода и некоторых других видов энергии. Ясное дело, что поливать огород круглосуточно совершенно не нужно. Стало быть, можно использовать СД периодического действия, который намного проще и дешевле СД непрерывного действия. Заправлять автомобиль водородом или сжатым воздухом, тоже нужно периодически. Стало быть, автозаправочные станции на АЭ, также лучше изготавливать на СД периодического действия.
КПД теплового двигателя, в соответствии с теоремой Карно, определяется разностью температур нагревателя и холодильника. Чем больше разность, тем выше КПД, поэтому предпочтительно использовать в конструкции СД, солнечные рефлекторы. Система слежения за Солнцем, может быть также сконструирована на СД.
Интересно, что зачернённая медная пластина нагреется на Луне до 350-380 град. Если эту пластину закрыть от Солнца, то её температура в тени опустится до минус 140-160 град.
Так что создание неэлектрического «вечного» лунного двигателя при наличии современных технологий и материалов это вполне реальная вещь. На вечном двигателе, можно изготовить и «вечный» луноход, и жилое поселение, и научную станцию. Разумеется, что никакой электропривод на Луне больше 2-3 лет там не «протянет», а в неэлектрическом СД ломаться просто нечему. На Солнышке нагрелся, в тенёчке охладился вот и вся его работа.
2.8. Ещё очень много полезных неэлектрических установок АЭ
Зоны отдыха, игровые площадки, аттракционы, всегда были прибыльным и полезным делом. На АЭ, можно изготовить достаточно много интересных аттракционов. В качестве примера, на рис.3 приведён пример «вечной» карусели, работающей на энергии ветра. В качестве ветроколеса используется ротор Дарье, который через замедляющий редуктор вращает саму карусель. Энергию карусели можно дополнить и солнечными батареями. Это будет не очень накладно, поскольку мощность небольшой карусели примерно 250-300 Вт (мощность аналогичных качелей примерно такая же).
Солнечная кухня это тоже достаточно перспективное направление. Солнечный рефлектор диаметром 1,5 м. позволяет вскипятить литровый чайник за 8 минут. Стоимость такого рефлектора примерно 20-25 долл., а кипячёная вода, это лучшее противодействие эпидемиям и кишечным заболеваниям. Наше здоровье, это тоже прибыль.
В целом же, к производству можно было бы предложить ещё массу самых разнообразных изделий АЭ от солнечной зажигалки до водородной заправки и автомобиля на АЭ, и от стиральной машины до самогонного аппарата на солнечной энергии.
Как правило, в процессе изготовления одной установки АЭ, на «белый свет» появляются и ещё несколько новых моделей. Мысль порождает новое изделие, а новое изделие порождает новые мысли. Для тех же, у кого никаких мыслей нет, проблематикой АЭ лучше бы вообще не заниматься.
2.8. Краткий итог по второй части
Природа использует источники АЭ не для производства электричества, а для производства пресной воды, для производства продуктов питания и для поддержания нашей жизнедеятельности в целом. Вот этим то мы и должны заниматься! И если мы начнём этим заниматься, то очень скоро поймём, что та электроэнергия, к которой мы так долго стремились, на самом то деле в большинстве случаев нам и не нужна. Водяные колёса и ветряные мельницы работают уже многие века. Если к опыту наших предков добавить наши современные технологии, то АЭ получит «второе дыхание».
Краткий обзор неэлектрических установок АЭ показывает, что у становки АЭ, которые были убыточными при производстве электроэнергии, могут быть очень даже прибыльными в ином применении. Если, например, ветрогенераторы (ВГ) и солнечные батареи (СБ) при производстве электроэнергии оказались убыточными, то при производстве пресной воды они могут быть очень даже прибыльными. Одно дело, когда их прибыль исчисляется стоимостью кВт/часами и совсем другое, если прибыль исчисляется стоимостью пресной воды.
Так что если доукомплектовать существующие ВГ и СБ опреснительными агрегатами, то эти установки получатся уже прибыльными. То они производили у нас убыточное электричество, а теперь они будут производить прибыльную воду. Само собой разумеется, что рынок сбыта у этих ВГ и СБ, значительно расширится. А если те же самые ВГ и СБ доукомплектовать ещё агрегатами по получению пресной воды из воздуха, то установки уже получатся универсальными. На такие установки появится дополнительный спрос и в тех регионах, где нет морской воды, но есть влажный атмосферный воздух. Так что если производитель, вместо того чтобы «вешать лапшу на уши» покупателям, будет думать о своём развитии, а вместо рекламы будет тратить деньги на усовершенствование своих установок, то он вполне сможет решать подобные задачи.
Ну а уж коли, мы пресную воду получили, так почему бы нам теперь не построить и оранжерею на морской воде. Овощи ведь намного дороже, чем вода. Стало быть, прибыль ВГ и СБ ещё более увеличится, потому как прибыль установок будет уже определяться стоимостью более дорогой овощной продукцией.
Эпопея на овощах естественно не заканчивается. ВГ и СБ могут участвовать в производстве молока, мяса рыбы и делать ещё массу очень полезных вещей. Обо всём и не расскажешь.
Опреснитель, это только лишь крохотный пример тех возможностей, которыми на самом деле обладают установки АЭ. Мы ещё не затронули работу установок АЭ в сочетании с другими энергосберегающими технологиями, а это тоже огромный объём работы и не только для производства, но и для науки.
Нерентабельные климатические условия с низкопотенциальными источниками АЭ (река менее 1 м/с, ветер менее 6 м/с, Солнце менее 0,3 кВт/м. кв. и т. д.) могут также приносить большую пользу и давать неплохую прибыль. Для достижения этих целей нужно, прежде всего, отказаться от стереотипа, что всё непременно нужно превращать в электричество и воспользоваться следующими правилами:
1. Индивидуальные установки АЭ, работающие на производство электроэнергии, в подавляющем большинстве случаев является убыточными, поэтому АЭ должна быть направлена не на производство электроэнергии, а на сокращение её потребления.
2. Установки АЭ должны работать на производство конкретного продукта: тепло, холод, пресная вода, водород, продукты питания и. т. д.
3. Установки нужно стараться изготавливать из стандартных узлов и деталей машиностроительного производства, что позволит их сделать максимально дешёвыми и доступными для самых широких слоёв населения.
4. Наиболее перспективными являются гибридные установки, в которых различные источники АЭ сначала суммируются, а затем направляются на общую нагрузку.
3. Выгодно ли заниматься производством установок АЭ?
Если говорить в масштабе всей нашей планеты, то любой нормальный человек хочет дышать чистым воздухом и пользоваться бесплатной энергией. Естественно, что установки АЭ нужны абсолютно всем, и конечно же их нужно производить. Если же говорить не обо всей планете, а об отдельно взятой стране, то картина здесь совсем неоднозначная. Рассмотрим эту картину на конкретном примере.
Московское метро, это гигантский резервуар избыточного тепла. Тёплый воздух из метро, вместе с фенолами, вирусами и прочей гадостью постоянно выбрасывается в атмосферу.
Зачастую в двух шагах от этого места, находится котельная, которая для своей работы забирает чистый воздух из атмосферы. В зимнее время температура воздуха из метро на 35-40 градусов превышает температуру атмосферного воздуха. Если проложить кусок трубы и направить тёплый воздух из метро для работы котельной, то получается очень существенная экономия топлива. Разность температур известна, теплоёмкость и расход воздуха тоже известны, подсчитать экономию, это уже задачка для школьника. Если теперь эту экономию перевести ещё в денежные знаки, то результат окажется очень даже впечатляющим. К тому же, после того как воздух метро пройдёт через топку котельной, никаких вирусов и прочей гадости в нём не останется. А это уже наше здоровье, оно нынче тоже очень дорого стоит.
Так выгодно ли прокладывать этот кусок трубы? С точки зрения энергосбережения, экономики и нашего здоровья, это безусловно выгодно, однако в реальности это никому не нужно. В России нет никаких законов или механизмов, поощряющих экологию и энергосбережение. Иными словами если Вы и проложите этот кусок этой трубы, то ни копейки Вы с этого дела не получите. Если бы наша наука имела возможность получать за свою работу реальные деньги, или хотя бы пользоваться результатами своего труда, то она бы могла и сама по себе развиваться. Так что все эти бесконечные разговоры, о нехватке финансирования в науке и нехватке средств, это самый обычный блеф. В Советское время хоть за бесплатно и то, можно было многое чего сделать. Теперь и за бесплатно ничего сделать невозможно. Такая уж у нас нынче «экономика»!
Пример с метро, это самоокупаемый проект, и таких проектов достаточно много.
С нашими проектами нам нынче предлагают поучаствовать в каком-нибудь дурацком конкурсе. Если же Ваш проект самоокупаемый, то Вас ни на какой конкурс вообще не допустят. Если кто-то из читателей захочет в этом убедиться, он может это сделать самостоятельно. Убедиться же в том, что у нас никто и ничего уже не производит, может любой желающий, для этого можно посетить какую нибудь выставку по АЭ. Никакой российской продукции АЭ там нет. Пусто!
Само собой разумеется, что для реализации своих проектов, российским разработчикам АЭ нужно искать себе партнёров за рубежом, исходя из двух правил: «Наука развивается не там, где есть деньги, а там где для этого есть возможности!», «Налаживать производство нужно не там, где есть финансирование, а там где для этого есть условия!».
Наибольшие темпы развития науки и производства, сегодня наблюдаются в странах Азии и Латинской Америки, которые богатыми отнюдь не назовёшь. Если бы эти страны позаимствовали у Европейцев коррумпированную систему бизнес-планов, конкурсов и грантов, то вряд ли они смогли бы развиваться вообще. Стоимость написания одного только бизнес-плана в Европе, составляет 250-300 тысяч долларов, что эквивалентно созданию в Азии 10-15 принципиально новых установок АЭ или изготовлению 5-6 тысяч солнечных опреснителей. Так что наиболее благоприятные условия и возможности для организации производства установок АЭ нужно искать в странах Азии или Латинской Америки.
Найти партнёров в США или Европе гораздо сложнее. Предлагать им свои проекты тоже не имеет смысла, поскольку там и между своими разработчиками идёт постоянная грызня за гранты, и кто-то со стороны им вообще не нужен. Бывает правда, что и среди Европейцев встречаются энтузиасты, которые берутся за реализацию перспективных проектов, встречаются и наши эмигранты, которые хотят там открыть своё дело. Так что заинтересованных партнеров, в общем-то, можно найти и в Европе и в США.
В перспективе, конечно же, нужно думать об объединении нескольких предприятий, для решения вопросов в области АЭ, поскольку это гигантский объём работы, рассчитанный на долгие годы, который требует привлечения специалистов самого разного профиля. Такое объединение позволит существенно сократить расходы и время на создание новых установок. Наивно было бы полагать, что какое нибудь предприятие сможет сохранить монопольное право на производство своих установок. Пол года, максимум год и Ваша разработка появится, где нибудь ещё. Единственное утешение, это то, что объёмы работ в области АЭ практически неисчерпаемы, здесь просто нужно шевелиться, чтобы оставаться «на плаву».
В отличие от представителей «чистой» науки, разработчики АЭ обладают очень большим преимуществом. Представитель «чистой» науки, выполняет научную работу, которая нужна только его компании или только его «дяде», а разработчик АЭ, производит продукцию, которая нужна миллионам людей. Установки АЭ, это не только бесплатная энергия и экология, это ещё и множество новых рабочих мест, поэтому разработчик АЭ может быть востребован в любой нормальной стране. Если для представителя «чистой» науки, единственный путь, это эмиграция из России, то для разработчика АЭ есть возможность сотрудничать со многими компаниями в самых разных странах, а также реализовывать свою продукцию, минуя всевозможные бюрократические барьеры.
Условия, для того чтобы начать работу по производству опытных установок АЭ, более чем скромные. Так на создание опытного производства потребуется где-то 50-60 тыс. долл., а на создание лаборатории 25-30 тысяч. При наличии готового предприятия очень возможно, что и этого не понадобится.
На международных форумах по экологии, его участники в ходе работы форума успевают прогулять и пропить примерно 4 опытных производства и 3 лаборатории. При этом каждый из выступающих, непременно жалуется на нехватку денежных средств. И с этим очень трудно не согласиться. Если бы на этих форумах смогли бы ещё выступать и разработчики АЭ, то они смогли бы рассказать тоже много чего интересного. Они могли бы, например, рассказать о том, что ежегодно на нашей планете погибает более 2 миллионов человек из-за нехватки пресной воды или из-за её низкого качества. Если бы мировое сообщество оценивало человеческую жизнь хотя бы в 40 центов, и направляло бы эти деньги на производство пресной воды, то эти люди могли бы жить и сегодня. К сожалению, разработчикам АЭ на подобных форумах выступать не дают, отсюда и начинаются все наши проблемы в области АЭ. Остаётся надеяться, что рано или поздно здравый смысл всё-таки восторжествует!
Никаких «голых» идей, никаких иллюзий в данной статье нет. Всё что в этой статье представлено – это всё реальное и всё натуральное. В статье изложен принципиально новый подход к решению проблем в области экологии и энергосбережения.
Основная цель данной статьи, это привлечение производственных компаний к налаживанию производства установок АЭ на своих предприятиях.
1. Выгодно ли заниматься производством электроэнергии?
Среднестатистический житель России потребляет для своих нужд при централизованном электроснабжении примерно 1000-1200 кВт/час электроэнергии в год. Это электроплита, холодильник, лампочки и всякая разная там мелочёвка. В течение года оплата электроэнергии составит 50-60 долл. при стоимости 5 центов за 1 кВт/час. За 10 лет оплата электроэнергии составит соответственно 500 – 600 долл. 10 лет – это ресурс работы большинства установок АЭ. То есть для того, чтобы установка АЭ смогла сама себя хотя бы окупить, она должна стоить не более 500 – 600 долл. и за 10 лет выработать 1000-1200 кВт/час электричества.
Для оценки целесообразности их использования, рассмотрим некоторые установки АЭ.
1.1. Ветрогенераторы (ВГ)
При среднегодовой скорости ветра менее 6 м/с, индивидуальные ВГ можно вообще не рассматривать. При среднегодовой скорости ветра 10 м/с электричество будет стоить 3 цента за 1 кВт/час, а при скорости ветра 5 м/с стоимость возрастёт до 12 центов. Правда, это стоимость электроэнергии получаемой непосредственно с генератора. Только пока эта энергия дойдёт от генератора до потребителя она значительно поубавится. КПД нового автомобильного аккумулятора ёмкостью 55А/час составляет примерно 68%, а к концу гарантийного срока его КПД будет уже менее 50%. Закачать в такой аккумулятор можно где-то 0,6 кВт/часа электричества, а взять с него можно не более 0,4 кВт/часа. Если он слишком разрядится, то его можно будет сразу выбросить. Так что к аккумулятору нужно будет добавить автомат-контроль заряда-разряда и стабилизатор напряжения. Для того чтобы получить стандартное напряжение 220 В понадобится еще и инвертор. Итак, более менее приличный ветрогенератор 1 кВт, обойдётся в 2500-3000 долл. Потребитель будет с него иметь не более 40% электроэнергии. На установку (фундамент, кабель, столбы) можно накинуть ещё минимум 1500 долл. 2 аккумулятора, автомат-контроль и инвертор это ещё 700-800 долл. Под аккумуляторы нужно выделить тёплое помещение и через каждые 2 года их нужно менять на новые. Земля тоже денег стоит, примерно пол сотки займут фундамент и растяжки. Если ветроустановка импортная, то все эти затраты нужно будетувеличить раза в полтора с учётом доставки и таможни.
1.2. Солнечные батареи (СБ)
В таблице приведены данные о среднемесячном дневном поступлении суммарной солнечной энергии на 1м. кв. поверхности Земли на различных широтах. На широте Москвы в течение одного ясного солнечного дня поступает около 3 кВт/час солнечной энергии на каждый квадратный метр. В году у нас не более 80 солнечных дней. Так что за год мы сможем получить около 240 кВт/час солнечной энергии. Если мы эту энергию преобразуем в электричество при помощи СБ, то с учётом общего КПД менее 10% мы выработаем в течение года около 24 кВт/час электроэнергии и за год заработаем на этом деле 1,2 доллара.
| Широта, град | ||||||||||
| 0 | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | |
| кВт/час/м2 | 5,9 | 5,8 | 5,4 | 4,9 | 3,9 | 3,3 | 2,6 | 1,9 | 1,4 | 1,3 |
Стоимость СБ мощностью 1 кВт, составляет порядка 5-6 тысяч долл. Аккумулятор, инвертор и всё остальное, же самое, что и для ВГ, и с теми же затратами. Правда, такой мощности СБ не хватит даже для того, чтобы вскипятить чайник. Дополнительными затратами является регулярная очистка СБ от пыли и грязи. В течение года СБ теряет до 1,5% своей первоначальной мощности из-за старения кремния. Если при изготовлении СБ был допущен брак, то он может обнаружиться через несколько месяцев или даже несколько лет.
Так что не стоит гоняться за дешёвыми СБ, потому что они в результате могут оказаться очень дорогостоящими. В общем, по этим данным можно подсчитать и поподробнее, во что обходится применение СБ и сколько будет стоить электроэнергия.
Для сравнения дизельному электрогенератору для выработки 1 кВт/час электроэнергии потребуется 0,2 – 0,3 литра дизельного топлива. При стоимости топлива 0,6 долл./литр затраты на топливо составят примерно 0,15 долл./кВт/час. Приобрести такой генератор можно за 500-600 долл. Размеры такого генератора несколько больше настольного компьютера.
1.3. Гидроэнергия
Удельные затраты на строительство малых ГЭС колеблются от 800 до 1500 долл. на 1 КВт мощности. Для Нурекской ГЭС этот показатель составил всего около 300 долл. Окупаемость малых ГЭС составляет 3-5 лет. Ориентировочная стоимость гидроагрегатов с радиально-осевыми турбинами составляет 276-296 $ за 1 кВт - с осевыми и ковшовыми турбинами 296-336 $ за 1 кВт. Для примера, типовая гидроэнергетическая установка с пропеллерной турбиной при высоте напора воды 10-18 м. и расходе 0,82 - 2 м3с сможет вырабатывать до 250 кВт электроэнергии и будет стоить примерно 75 тысяч долл.
Для малых ГЭС добиться стоимости электроэнергии 4 цента за 1 кВт/час, задача вполне реальная. Только вот найти «нужную» речку не так то просто. Мощность электроэнергии составит около 20% от мощности потока воды. Так что любой желающий может оценить свою речку самостоятельно.
1.4. Генераторы морской волны
Энергия морской волны, это гигантский ресурс бесплатной энергии. Об этом можно судить, если воспользоваться справочными данными. Мощность 1 м фронта морской волны в Тихом океане при средней высоте волны 1,25 м, достигает до 75 кВт/м. При приближении к берегу и уменьшении глубины мощность волны уменьшается.
| Глубина, м | 44 | 20 - 25 | 15 |
| Расстояние от берега, | 20 | 6 | 4 |
| Мощность волн, кВт/м | 48 | 32 | 17 |
Если по-простому, то плавающее возле берега бревно длинной 1 м получает до 10 кВт энергии морской волны. Для сравнения, чтобы получить такую же мощность от ВГ, при скорости ветра 6 м/с понадобится ветроколесо диаметром 10 м. Разница между куском бревна и ветроколесом достаточно велика не только по размерам, но и по стоимости. Конечно же, для индивидуального потребителя установить для себя генератор морской волны, это задача достаточно сложная. Однако для небольшого посёлка, фермерского хозяйства или базы отдыха, эта задача вполне реализуема. С одного метра береговой полосы пару киловатт электроэнергии, можно вполне вырабатывать. Самое дорогое в генераторах морской волны, это фундаментные работы. Если же генераторы встраивать в прибрежные скалы (рис.2) или береговые сооружения (пристани, волнорезы), то никакого фундамента вообще не понадобится и затраты очень резко сократятся. При этом получать электроэнергию по 4-5 центов за 1 кВт/час очень даже возможно. Надо отметить, что рынок морских генераторов практически пустой и представляет собой широчайшее поле деятельности для его освоения. Энергия океана не ограничивается только энергией волны, океан имеет ещё энергию приливов и отливов, энергию течений и некоторые другие виды энергии. Однако эти установки индивидуальными не являются и в данной статье не рассматриваются.
1.5. Биоэнергия
Биореакторы (БР) по производству биогаза уже достаточно хорошо себя зарекомендовали в самых разных странах. Только в Китае их численность уже перевалила за 10 миллионов и продолжает увеличиваться. Рассчитать производительность и экономическую эффективность БР достаточно сложно, да в общем то и не нужно. Гораздо проще найти небольшую ёмкость и посмотреть на практике, что получается. «Рецептов» приготовления биомассы достаточно много и каждый фермер сможет посмотреть, что у него получается из тех отходов, которые у него есть и в том климате, котором он находится. Найти чертежи и описание БР, достаточно просто. Здесь можно только добавить только, что 1 м. куб. биогаза при сжигании выделяет около 9 кВт/час тепловой энергии. Этой энергией можно отапливать помещение площадью 80 м. кв. в течение 1 часа или выработать 1,2-1,5 кВт электроэнергии при помощи газового генератора.
Научных направлений в области биоэнергетики может быть великое множество. Прежде всего, это переработка с/х отходов посредством пиролиза и каталитическими реакциями.
Появление новых материалов и катализаторов открывают новые направления работ в данном направлении. Каталитические реакции и пиролиз, позволяют не только получать энергию из отходов с/х продукции, но и производить при этом органические удобрения. Вряд ли, однако, найдётся фермер, у которого есть возможности заниматься данной работой.
1.6. Краткий итог по первой части
Итак, отвечая на вопрос: «Выгодно ли заниматься производством электроэнергии?», подведём некоторые итоги.
1. Индивидуальные ветроустановки и солнечные батареи в подавляющем большинстве случаев убыточны и при производстве электроэнергии мощностью более 0,1 кВт нерентабельны.
2. Ветрогенераторы и солнечные батареи мощностью менее 0,1 кВт, могут очень успешно применяться, например, для работы ретранслятора сотовой связи (30 Вт) или фонарного столба (90 Вт). Для индивидуальных потребителей, удалённых от источников централизованного электроснабжения, источники электроэнергии мощностью менее 0,1 кВт, также могут быть очень выгодны, например, для работы устройств малой мощности (телевизор, компьютер, телефон, радиосвязь и т. д.).
3. Гидрогенераторы и генераторы морской волны, позволяют производить наиболее дешёвую электроэнергию.
4. Эффективность использования биогаза для производства электроэнергии зависит от очень многих параметров, и каждый для себя этот вопрос решает самостоятельно.
2. Неэлектрические установки АЭ
Неэлектрические установки АЭ могут преобразовывать источники АЭ в энергию механическую, тепловую или в энергию холода. Помимо производства энергии, неэлектрические установки позволяют производить конкретный продукт. Рассмотрим, в качестве примера, некоторые неэлектрические установки АЭ.
2.1. Солнечные коллектора (СК)
СК это, пожалуй, наиболее распространённые установки АЭ. Они применяются в самых разных странах и в целесообразности их использования можно даже и не сомневаться. Чтобы получить значения солнечной энергии в МДж нужно значения данные в первой таблице статьи умножить на 3,6. КПД плоского СК 30-50% рабочая температура до 100 град., а КПД вакуумного СК 40-60% и рабочая температура до 300 град. Качественный плоский СК имеет медный диффузионно-сварной абсорбер с селективным покрытием. Стекло должно быть с низким содержанием железа и очень желательно, чтобы оно имело покрытие из диоксида индия.
Стоимость такого СК площадью 2 м. кв. Турецкого производства составляет ориентировочно 220 долл. Турецкий водонагреватель на 75 литров воды (СК + бойлер) стоит примерно 550 долл. Китайские цены раза в полтора дешевле, Европейские - раза в три дороже.
Конструкция плоского СК и водонагревателя в целом достаточно примитивна, так что нет смысла гоняться за особо дорогостоящими изделиями. Лет 20 он проработает и за это время он себя окупит несколько раз.
Вакуумные СК в 2-3 раза дороже плоских СК, однако, они и более эффективны, особенно в странах с холодными зимами и ярким Солнцем (Монголия, Казахстан). В зимнее время вакуумные СК могут нагревать воду до + 40 градусов.
2.2. Тепловые насосы (ТН)
Тепловые насосы используют тепловую энергию Земли для работы систем отопления. Целесообразность использования ТН, очень сомнительна. Посчитать её тоже почти невозможно. Какой грунт, какова его теплопроводность, какая на глубине температура? В любом случае нужно требовать от производителя документ о натурных испытаниях ТН и расчёт окупаемости. Испаритель ТН нужно закопать на глубину 10-12 м. под ТН нужно выделить тёплое сухое помещение. Это всё деньги и деньги немалые. Скорее всего, найти производителя, который сможет предоставить полный расчёт ТН, вряд ли удастся, да впрочем, он и не нужен. На сегодняшний день разработаны более эффективные технологии использования низкопотенциальной тепловой энергии, будем надеяться, что данные технологии в ближайшей перспективе смогут пробить себе дорогу, после чего можно будет рассматривать ТН, как комплект металлолома.
* Потребителям установок АЭ всегда следует помнить, что шарлатанство давно уже прочно засело в области высоких технологий и вероятность нарваться на шарлатанов достаточно велика. Вихревые теплогенераторы или топливо из рапса, это лишь небольшой пример такого шарлатанства. Поэтому при совершении крупных сделок нужно стараться привлекать к этому делу квалифицированных специалистов.
Зачастую производитель искусственно в несколько раз завышает стоимость своей продукции, поэтому при совершении сделки, помимо протокола об испытаниях, необходимо требовать от него и ведомость основных комплектующих узлов и агрегатов, входящих в стоимость установки, с указанием их цены. Как правило, искусственное завышение стоимости установки при этом, сразу же бросается в глаза.
2.3. Установки по производству пресной воды на АЭ
Более 1 млрд. человек на нашей планете страдают из-за нехватки пресной воды или из-за её низкого качества. Спрос на чистую пресную воду с каждым годом растёт и решение проблемы нехватки пресной воды проблема крайне актуальная для многих стран мира. Установки пресной воды могут опреснять морскую или загрязнённую воду или же получать её из атмосферного воздуха. Установки могут работать на одном из видов АЭ или на нескольких видах АЭ одновременно.
Простейший солнечный опреснитель (США), производительностью 1-1,5 л/сутки стоит примерно 25 долл. Солнечные опреснители производительностью 5-6 л/сутки, при серийном производстве будут стоить примерно 50-60 долл. По габаритам такой опреснитель чуть больше журнального столика и весит примерно 12-15 кг. Во время стихийных бедствий, гораздо дешевле поставлять в зону бедствия опреснители, нежели возить на самолёте пресную воду, однако с подобными предложениями у нас некуда обращаться. Ресурс работы солнечного опреснителя составляет как минимум 20 лет. За первый год он уже себя окупит, и следующие 19 лет будет производить пресную воду совершенно бесплатно. При этом пресная вода очищается до 99,5% и к тому же полностью обеззараживается.
В тех странах, где много песка и много Солнца, стоимость литровой бутылки пресной воды доходит до 1 долл. Там можно бутылку пресной воды обменять на такую же бутылку бензина. Опреснитель на Солнечной энергии позволяет производить из морской воды с одного квадратного метра Q = 0,593·E - литров пресной воды в сутки при солнечной энергии E – кВт·ч/м2·сутки. На широтах менее 45 град. солнечная энергия составляет до 6,5 кВт/час на один квадратный метр, а стало быть, с одного квадратного метра можно получить почти 4 литра воды в сутки. Подсчитать прибыль, от внедрения опреснителя может любой желающий. Образно говоря, 4 бутылки воды это месячная оплата электроэнергии в средней полосе России. А работа опреснителя площадью 10 м. кв. в течение дня, это по стоимости то же самое, что полная заправка Вашего автомобиля. Нормально!?
Установки по производству пресной воды из атмосферного воздуха тоже могут работать на одном из видов АЭ или на нескольких видах АЭ одновременно. В конструкции данных установок можно использовать готовые промышленные влагоотделители, либо изготовить собственные сепараторы, использующие принцип влагоотделения в электрическом поле.
2.4. Кондиционеры и холодильники на АЭ
Кондиционеры и холодильники на солнечной энергии известны уже достаточно давно.В основном они работают на абсорбционных бромисто-литиевых установках. Рынок данных установок практически пустой. Так что, налаживание серийного производства холодильных установок на АЭ, это чрезвычайно перспективное направление. В южных странах энергия Солнца выдаёт за день до 6 кВт/час энергии на 1 м. кв. Для сравнения типовой домашний холодильник потребляет порядка 1 кВт/часа электроэнергии в сутки, а стандартный комнатный кондиционер за сутки потребляет порядка 8 кВт/часа. Если подсчитать, то применение холодильных установок на АЭ, позволят сэкономить огромное количество электрической энергии и топлива. Существующие установки АЭ нужно очень серьёзно модернизировать и доработать. К тому же надо создавать новые компрессионные холодильные установки, работающие на суммарной АЭ, которые намного эффективнее абсорбционных. В общем-то, для разработчиков АЭ и производственных предприятий, работы в данном направлении - «непочатый край».
2.5. Установки по аэрации и очистке водоёмов на АЭ
Водоёмы могут очищать сами себя, используя свою собственную энергию и источники АЭ. Установки по аэрации и очистке водоёмов на АЭ, могут работать круглосуточно и без участия человека. Типовые конструкции таких установок хорошо известны, поэтому задача разработчика АЭ состоит в том, чтобы данные установки перевести на работу от различных источников АЭ. Эти установки дают очень неплохой экономический эффект, при их использовании в рыбном хозяйстве.
2.6 Гибридные установки АЭ
Установки АЭ, которые используют более одного вида энергии, называются гибридными.
Рассмотрим пример гибридной установки АЭ установленной на плавучей морской платформе (рис.1). Данная установка использует энергию Солнца, ветра, морской волны и морской зыби. Все эти виды энергии суммируются в единой установке и направляются на общую нагрузку. Суммарной энергией может быть энергия сжатого воздуха, напор воды, электричество и прочие виды энергии. Установка остаётся работоспособной при наличии хотя бы одного источника АЭ.
Изготавливать такую установку нужно из готовых и проверенных агрегатов АЭ, что позволит её сделать заведомо работоспособной. Впрочем, для опытного образца, можно использовать и устаревшие агрегаты АЭ, которые значительно дешевле. Чтобы «прикинуть», во что обойдётся изготовление морской платформы, нужно сложить стоимость материалов и комплектующих агрегатов и полученную сумму умножить на 4. Эта формула подходит и для других установок, которые собираются из готовых узлов, и где нет станочной обработки деталей.
Рис. 1 |  Рис. 2 |
Данная гибридная установка является многофункциональной. Она может производить пресную воду, электричество, водород и т. д. На базе данной установки могут быть изготовлены холодильники, производственные предприятия, жилые дома, научные лаборатории, плавучие рестораны, очистные сооружения и многое другое. Впрочем, собирать агрегаты на плавучей платформе вовсе не обязательно, их можно устанавливать и на островах, и на прибрежных скалах (рис.2). Таким образом, можно необитаемые острова сделать вполне пригодными для проживания.
Если бы агрегаты АЭ, входящие в состав данной установки использовались по отдельности и каждый из них использовал бы только один вид АЭ, то мы, скорее всего, получили бы заведомо убыточный вариант. А вот когда мы их объединяем в единую систему и вся эта система работает на производство конкретного продукта, то в этом варианте и самые убыточные агрегаты становятся прибыльными. Это и есть главное преимущество гибридных установок АЭ. Энергий много – установка одна. Дёшево и надёжно!
2.7. Солнечные двигатели (СД)
СД преобразуют солнечную энергию в механическую. Наиболее известными СД являются СД на полимерах с переменной упругостью, нитиноловые СД (металл-память), паровые СД, СД Стирлинги и СД абсорбционного типа.
Несомненными лидерами по КПД, стали солнечные Стирлинги, которые способны преобразовывать 30% солнечной энергии в электричество. Однако для индивидуального пользователя эти установки слишком дорогие и слишком громоздкие. Все остальные СД для производства электричества просто убыточные, но они могут быть очень даже полезными и прибыльными в других областях.
Солнечные насосы, ни в каком электричестве не нуждаются, они могут поливать Ваш огород и заполнять водонапорную башню. Для работы солнечных насосов, с точки зрения экономии, наиболее предпочтительно применять паровые или абсорбционные СД.
СД подразделяются на двигатели непрерывного действия и СД периодического действия. СД периодического действия, могут накапливать солнечную энергию в виде жидкого сжатого газа, водорода и некоторых других видов энергии. Ясное дело, что поливать огород круглосуточно совершенно не нужно. Стало быть, можно использовать СД периодического действия, который намного проще и дешевле СД непрерывного действия. Заправлять автомобиль водородом или сжатым воздухом, тоже нужно периодически. Стало быть, автозаправочные станции на АЭ, также лучше изготавливать на СД периодического действия.
КПД теплового двигателя, в соответствии с теоремой Карно, определяется разностью температур нагревателя и холодильника. Чем больше разность, тем выше КПД, поэтому предпочтительно использовать в конструкции СД, солнечные рефлекторы. Система слежения за Солнцем, может быть также сконструирована на СД.
Интересно, что зачернённая медная пластина нагреется на Луне до 350-380 град. Если эту пластину закрыть от Солнца, то её температура в тени опустится до минус 140-160 град.
Так что создание неэлектрического «вечного» лунного двигателя при наличии современных технологий и материалов это вполне реальная вещь. На вечном двигателе, можно изготовить и «вечный» луноход, и жилое поселение, и научную станцию. Разумеется, что никакой электропривод на Луне больше 2-3 лет там не «протянет», а в неэлектрическом СД ломаться просто нечему. На Солнышке нагрелся, в тенёчке охладился вот и вся его работа.
2.8. Ещё очень много полезных неэлектрических установок АЭ
Зоны отдыха, игровые площадки, аттракционы, всегда были прибыльным и полезным делом. На АЭ, можно изготовить достаточно много интересных аттракционов. В качестве примера, на рис.3 приведён пример «вечной» карусели, работающей на энергии ветра. В качестве ветроколеса используется ротор Дарье, который через замедляющий редуктор вращает саму карусель. Энергию карусели можно дополнить и солнечными батареями. Это будет не очень накладно, поскольку мощность небольшой карусели примерно 250-300 Вт (мощность аналогичных качелей примерно такая же).
Солнечная кухня это тоже достаточно перспективное направление. Солнечный рефлектор диаметром 1,5 м. позволяет вскипятить литровый чайник за 8 минут. Стоимость такого рефлектора примерно 20-25 долл., а кипячёная вода, это лучшее противодействие эпидемиям и кишечным заболеваниям. Наше здоровье, это тоже прибыль.
В целом же, к производству можно было бы предложить ещё массу самых разнообразных изделий АЭ от солнечной зажигалки до водородной заправки и автомобиля на АЭ, и от стиральной машины до самогонного аппарата на солнечной энергии.
Как правило, в процессе изготовления одной установки АЭ, на «белый свет» появляются и ещё несколько новых моделей. Мысль порождает новое изделие, а новое изделие порождает новые мысли. Для тех же, у кого никаких мыслей нет, проблематикой АЭ лучше бы вообще не заниматься.
 Рис. 3 |  Рис. 4 |
 Рис. 5 |  Рис. 6 |  Рис. 7 |
2.8. Краткий итог по второй части
Природа использует источники АЭ не для производства электричества, а для производства пресной воды, для производства продуктов питания и для поддержания нашей жизнедеятельности в целом. Вот этим то мы и должны заниматься! И если мы начнём этим заниматься, то очень скоро поймём, что та электроэнергия, к которой мы так долго стремились, на самом то деле в большинстве случаев нам и не нужна. Водяные колёса и ветряные мельницы работают уже многие века. Если к опыту наших предков добавить наши современные технологии, то АЭ получит «второе дыхание».
Краткий обзор неэлектрических установок АЭ показывает, что у становки АЭ, которые были убыточными при производстве электроэнергии, могут быть очень даже прибыльными в ином применении. Если, например, ветрогенераторы (ВГ) и солнечные батареи (СБ) при производстве электроэнергии оказались убыточными, то при производстве пресной воды они могут быть очень даже прибыльными. Одно дело, когда их прибыль исчисляется стоимостью кВт/часами и совсем другое, если прибыль исчисляется стоимостью пресной воды.
Так что если доукомплектовать существующие ВГ и СБ опреснительными агрегатами, то эти установки получатся уже прибыльными. То они производили у нас убыточное электричество, а теперь они будут производить прибыльную воду. Само собой разумеется, что рынок сбыта у этих ВГ и СБ, значительно расширится. А если те же самые ВГ и СБ доукомплектовать ещё агрегатами по получению пресной воды из воздуха, то установки уже получатся универсальными. На такие установки появится дополнительный спрос и в тех регионах, где нет морской воды, но есть влажный атмосферный воздух. Так что если производитель, вместо того чтобы «вешать лапшу на уши» покупателям, будет думать о своём развитии, а вместо рекламы будет тратить деньги на усовершенствование своих установок, то он вполне сможет решать подобные задачи.
Ну а уж коли, мы пресную воду получили, так почему бы нам теперь не построить и оранжерею на морской воде. Овощи ведь намного дороже, чем вода. Стало быть, прибыль ВГ и СБ ещё более увеличится, потому как прибыль установок будет уже определяться стоимостью более дорогой овощной продукцией.
Эпопея на овощах естественно не заканчивается. ВГ и СБ могут участвовать в производстве молока, мяса рыбы и делать ещё массу очень полезных вещей. Обо всём и не расскажешь.
Опреснитель, это только лишь крохотный пример тех возможностей, которыми на самом деле обладают установки АЭ. Мы ещё не затронули работу установок АЭ в сочетании с другими энергосберегающими технологиями, а это тоже огромный объём работы и не только для производства, но и для науки.
Нерентабельные климатические условия с низкопотенциальными источниками АЭ (река менее 1 м/с, ветер менее 6 м/с, Солнце менее 0,3 кВт/м. кв. и т. д.) могут также приносить большую пользу и давать неплохую прибыль. Для достижения этих целей нужно, прежде всего, отказаться от стереотипа, что всё непременно нужно превращать в электричество и воспользоваться следующими правилами:
1. Индивидуальные установки АЭ, работающие на производство электроэнергии, в подавляющем большинстве случаев является убыточными, поэтому АЭ должна быть направлена не на производство электроэнергии, а на сокращение её потребления.
2. Установки АЭ должны работать на производство конкретного продукта: тепло, холод, пресная вода, водород, продукты питания и. т. д.
3. Установки нужно стараться изготавливать из стандартных узлов и деталей машиностроительного производства, что позволит их сделать максимально дешёвыми и доступными для самых широких слоёв населения.
4. Наиболее перспективными являются гибридные установки, в которых различные источники АЭ сначала суммируются, а затем направляются на общую нагрузку.
3. Выгодно ли заниматься производством установок АЭ?
Если говорить в масштабе всей нашей планеты, то любой нормальный человек хочет дышать чистым воздухом и пользоваться бесплатной энергией. Естественно, что установки АЭ нужны абсолютно всем, и конечно же их нужно производить. Если же говорить не обо всей планете, а об отдельно взятой стране, то картина здесь совсем неоднозначная. Рассмотрим эту картину на конкретном примере.
Московское метро, это гигантский резервуар избыточного тепла. Тёплый воздух из метро, вместе с фенолами, вирусами и прочей гадостью постоянно выбрасывается в атмосферу.
Зачастую в двух шагах от этого места, находится котельная, которая для своей работы забирает чистый воздух из атмосферы. В зимнее время температура воздуха из метро на 35-40 градусов превышает температуру атмосферного воздуха. Если проложить кусок трубы и направить тёплый воздух из метро для работы котельной, то получается очень существенная экономия топлива. Разность температур известна, теплоёмкость и расход воздуха тоже известны, подсчитать экономию, это уже задачка для школьника. Если теперь эту экономию перевести ещё в денежные знаки, то результат окажется очень даже впечатляющим. К тому же, после того как воздух метро пройдёт через топку котельной, никаких вирусов и прочей гадости в нём не останется. А это уже наше здоровье, оно нынче тоже очень дорого стоит.
Так выгодно ли прокладывать этот кусок трубы? С точки зрения энергосбережения, экономики и нашего здоровья, это безусловно выгодно, однако в реальности это никому не нужно. В России нет никаких законов или механизмов, поощряющих экологию и энергосбережение. Иными словами если Вы и проложите этот кусок этой трубы, то ни копейки Вы с этого дела не получите. Если бы наша наука имела возможность получать за свою работу реальные деньги, или хотя бы пользоваться результатами своего труда, то она бы могла и сама по себе развиваться. Так что все эти бесконечные разговоры, о нехватке финансирования в науке и нехватке средств, это самый обычный блеф. В Советское время хоть за бесплатно и то, можно было многое чего сделать. Теперь и за бесплатно ничего сделать невозможно. Такая уж у нас нынче «экономика»!
Пример с метро, это самоокупаемый проект, и таких проектов достаточно много.
С нашими проектами нам нынче предлагают поучаствовать в каком-нибудь дурацком конкурсе. Если же Ваш проект самоокупаемый, то Вас ни на какой конкурс вообще не допустят. Если кто-то из читателей захочет в этом убедиться, он может это сделать самостоятельно. Убедиться же в том, что у нас никто и ничего уже не производит, может любой желающий, для этого можно посетить какую нибудь выставку по АЭ. Никакой российской продукции АЭ там нет. Пусто!
Само собой разумеется, что для реализации своих проектов, российским разработчикам АЭ нужно искать себе партнёров за рубежом, исходя из двух правил: «Наука развивается не там, где есть деньги, а там где для этого есть возможности!», «Налаживать производство нужно не там, где есть финансирование, а там где для этого есть условия!».
Наибольшие темпы развития науки и производства, сегодня наблюдаются в странах Азии и Латинской Америки, которые богатыми отнюдь не назовёшь. Если бы эти страны позаимствовали у Европейцев коррумпированную систему бизнес-планов, конкурсов и грантов, то вряд ли они смогли бы развиваться вообще. Стоимость написания одного только бизнес-плана в Европе, составляет 250-300 тысяч долларов, что эквивалентно созданию в Азии 10-15 принципиально новых установок АЭ или изготовлению 5-6 тысяч солнечных опреснителей. Так что наиболее благоприятные условия и возможности для организации производства установок АЭ нужно искать в странах Азии или Латинской Америки.
Найти партнёров в США или Европе гораздо сложнее. Предлагать им свои проекты тоже не имеет смысла, поскольку там и между своими разработчиками идёт постоянная грызня за гранты, и кто-то со стороны им вообще не нужен. Бывает правда, что и среди Европейцев встречаются энтузиасты, которые берутся за реализацию перспективных проектов, встречаются и наши эмигранты, которые хотят там открыть своё дело. Так что заинтересованных партнеров, в общем-то, можно найти и в Европе и в США.
В перспективе, конечно же, нужно думать об объединении нескольких предприятий, для решения вопросов в области АЭ, поскольку это гигантский объём работы, рассчитанный на долгие годы, который требует привлечения специалистов самого разного профиля. Такое объединение позволит существенно сократить расходы и время на создание новых установок. Наивно было бы полагать, что какое нибудь предприятие сможет сохранить монопольное право на производство своих установок. Пол года, максимум год и Ваша разработка появится, где нибудь ещё. Единственное утешение, это то, что объёмы работ в области АЭ практически неисчерпаемы, здесь просто нужно шевелиться, чтобы оставаться «на плаву».
В отличие от представителей «чистой» науки, разработчики АЭ обладают очень большим преимуществом. Представитель «чистой» науки, выполняет научную работу, которая нужна только его компании или только его «дяде», а разработчик АЭ, производит продукцию, которая нужна миллионам людей. Установки АЭ, это не только бесплатная энергия и экология, это ещё и множество новых рабочих мест, поэтому разработчик АЭ может быть востребован в любой нормальной стране. Если для представителя «чистой» науки, единственный путь, это эмиграция из России, то для разработчика АЭ есть возможность сотрудничать со многими компаниями в самых разных странах, а также реализовывать свою продукцию, минуя всевозможные бюрократические барьеры.
Условия, для того чтобы начать работу по производству опытных установок АЭ, более чем скромные. Так на создание опытного производства потребуется где-то 50-60 тыс. долл., а на создание лаборатории 25-30 тысяч. При наличии готового предприятия очень возможно, что и этого не понадобится.
На международных форумах по экологии, его участники в ходе работы форума успевают прогулять и пропить примерно 4 опытных производства и 3 лаборатории. При этом каждый из выступающих, непременно жалуется на нехватку денежных средств. И с этим очень трудно не согласиться. Если бы на этих форумах смогли бы ещё выступать и разработчики АЭ, то они смогли бы рассказать тоже много чего интересного. Они могли бы, например, рассказать о том, что ежегодно на нашей планете погибает более 2 миллионов человек из-за нехватки пресной воды или из-за её низкого качества. Если бы мировое сообщество оценивало человеческую жизнь хотя бы в 40 центов, и направляло бы эти деньги на производство пресной воды, то эти люди могли бы жить и сегодня. К сожалению, разработчикам АЭ на подобных форумах выступать не дают, отсюда и начинаются все наши проблемы в области АЭ. Остаётся надеяться, что рано или поздно здравый смысл всё-таки восторжествует!
ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ 
191