ПАК "Созвездие"
Главная / Обзор прессы / Думы об энергетике
15.07.2014

Организация собственной генерации для многих предприятий России и других стран – не только эффективный, но подчас и жизненно необходимый способ обеспечения бесперебойной подачи электроэнергии и удовлетворения растущих потребностей в новых мощностях.

 

Вариант размещения крышной ветротурбиныСейчас энергоснабжение потребителей производится по схеме «централизованного снабжения». Центральное снабжение от крупных источников энергии – ТЭС, ГРЭС, ГЭС, АЭС осуществляется через ЛЭП к потребителю. Таким образом, при нынешнем развитии новых различных видов малых и экологически нечистых генераций энергии потребитель попадает в зависимость от распределителей энергии.

Природные катаклизмы последних лет в США, Европе, на Востоке и в России показали несостоятельность централизованной схемы энергообеспечения, то есть зависимость от центральной энергосистемы, от одного рубильника, особенно в далеких периферийных районах, административных единиц по всей стране. Централизованная схема снабжения населения энергией не совсем надежна и экономически невыгодна.

Современная система ЛЭП, увеличивая стоимость доставляемой энергии почти в три раза, сейчас вообще не гарантирует ее доставку из‑за потенциальных природных катастроф и аварий на линиях.

Выходом из создавшегося положения может стать собственная генерация – это отличная возможность существенно снизить расходы на централизованное электричество, которое показало свою неэффективность в последние годы, и в России, и за рубежом, особенно при природных катаклизмах. Собственная генерация на предприятии и у частника, причем не в топливной ее половине, это ставка на энергоэффективность, бесперебойность и снижение затрат на любую продукцию. Она призвана помочь отечественным предприятиям научиться внедрять и использовать объекты малой генерации с максимальной пользой для бизнеса, значительно снижая затраты на использование любого топлива для получения электроэнергии. Она позволяет снизить затраты на ликвидацию аварий от погодных и других условий, особенно если собственные генерации опираются только на возобновляемые источники не топливного происхождения. Источником генераций должны быть только вода, утилизация воздушных потоков (в том числе ветра) и в рациональных дозах солнечная энергия, согласно местным условиям, плюс новые технологии генерации энергии технических систем (энергия «божественной механики»).

Одним из путей решения поставленных задач может явиться объединение в единый творческий коллектив ведущих ученых целого ряда высших учебных заведений, специалистов высокой квалификации определенного профиля и изобретателей, в том числе в области альтернативной энергетики. Он (коллектив) должен работать по общим перспективным отраслевым программам, дополняя и обогащая друг друга, в смежных областях науки и техники, при этом воспитывая и вовлекая в этот процесс талантливых школьников, студентов, аспирантов и опытных специалистов. В тему или программу коллективной разработки должны входить работы по инновационным проектам в областях энергоснабжения и энергосбережении в рамках городской архитектуры и экоэнергетики, бытовой энергетики, получения эффективной экологически чистой энергетики для жилых поселков в отдаленных районах, инновационных решений в экодизайне зданий (противоураганная бионическая архитектура) и др. уникальных сооружений, городской и междугородный электротранспорт, водный и железнодорожный транспорт и т. д.

На Западе уже генерируется достойный процент электроэнергии с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ), но это больше ветровые пропеллерные турбины и гектары солнечных элементов.

Размещение крупных ветровых электрических станций (ВЭС) вблизи городов, тем более в черте городов, на крышах зданий и вокруг поселений невозможно из‑за их потенциальной опасности для населения. Тогда появился проект размещения ВЭС на островах или в морях. Конечно, это поможет увеличить потенциал ветровой энергии в любой стране, но они размещены в большом отдалении от потребителя, что увеличивает расходы на доставку энергии и все равно создают проблему ухудшения экологии местной природы. Негативное влияние на экологию происходит именно от традиционных пропеллерных ВЭС.

Второй возобновляемый источник – это Солнце. Его использование связано с большими материальными затратами, и элементы солнечной генерации занимают огромные площади, которые увеличивают перегрев местности и также ухудшают экологию.

Подобное традиционное альтернативное энергообеспечение городов и сел, тем не менее, сейчас получило распространение в западных государствах и в США. Активно оно развивается и в восточных странах – в Китае, в Японии, в Индии. Сделаны уже первые «шаги» по внедрению этой затратной альтернативы и в России.

Но, на мой взгляд, путь западной альтернативной электрификации на базе пропеллерных ВЭС уже технически и морально устарел и экологически становится опасен. Вредное воздействие на природу и людей осуществляется постоянно, как и в топливной энергетике. А затраты на строительство, эксплуатацию и ремонты генерирующих мощностей даже выше, чем в традиционной энергетике, но запчасти все западные, а это опять зависимость. С солнечной энергетикой то же самое. Повинуясь моде, желая получить дешевую энергию, элементы солнечной генерации устанавливаются зачастую там, где не надо или невозможно по природным условиям. Поэтому необходимо искать такие генерации, чтобы они были безопасны, доступны, чистые, рациональные, эффективные и дешевые. Они у изобретателей России уже есть, и давно. В городах мира, в том числе в России, в связи с ростом этажности, особенно в крупных городах, появляется необходимость, помимо программы энергосбережения, вводить новые технологии энергообеспечения отдельных зданий, группы зданий или даже целого района.

Развитие энергоснабжения потребителей, по моему убеждению, должно происходить по схеме «центробежного самообеспечения», начиная с самого потребителя, то есть потребитель и источник генерации в одном лице.

По мнению некоторых ученых, глобальная катастрофа – вполне реальная перспектива для нашей планеты, причем, возможно, она ожидает нас в совсем недалеком будущем. На этот раз обеспокоенность ученых связана ни с чем иным, как с Солнцем.

По сообщениям NASA, в последнее время увеличилась солнечная активность, и пик ее придется на 2013-2014 годы. По мнению ученых, сильные вспышки солнечной активности способны индуцировать на Земле электромагнитные импульсы огромной силы, которые, в свою очередь, будут иметь катастрофические последствия для человечества. Дело в том, что вся человеческая цивилизация зависит от электрических сетей, важнейшим элементом которых, как известно, являются трансформаторы. Сильные магнитные импульсы могут не только нарушить работу всех трансформаторов глобальной электросети, но и надолго вывести их из строя. Причем, если учесть масштабы разрушений, прогнозировать дальнейшее развитие событий крайне сложно.

Но самым главным источником опасности, по мнению ученых, являются атомные электростанции. Их системы охлаждения работают от электросети, и даже относительно недолгий период отсутствия электроснабжения может спровоцировать многочисленные аварии по всему миру. Ученые считают, что перспектива «глобальной Фукусимы» при повышении активности Солнца вполне реальна.

Поэтому во избежание такой перспективы необходимо строить энергоисточники, независимые от центральных электросетей и топлива, не только для рядового потребителя, но в основном для АЭС, ГЭС и военных объектов, связанных с производством и эксплуатацией ядерных и ракетных изделий.

Схема, когда источник и потребитель энергии аккумулированы в одном лице, позволит сократить до минимума протяженность линии электропередачи и количество крупных подстанций. Уберется паутина малонадежных проводов в городах и селах. И любая авария на централизованном источнике энергии или на наружных ЛЭП не повлияет на работу и жизнь мелкого потребителя на селе или целого мегаполиса.

Подобная тенденция и концепция развития самоэнергообеспечения любого потребителя пока не имеет аналогов в мире. Ее только начинают позиционировать в Европе отдельные специалисты некоторых фирм, но каждая фирма предлагает проекты (и будет предлагать) в меру своих возможностей и наличия идей или готовых современных традиционных энергоустановок. При этом пока они предлагают генераторы только на базе традиционных пропеллерных ветряков, солнечных элементов и биогаза.

Наилучшая энергоэффективность – это самообеспечение дома или целого района собственной электроэнергией на бестопливной основе, то есть на ВИЭ. Причем основанной только на трех ее основных составляющих (вода, рациональный воздух и, при некоторых условиях, Солнце). При этом вырабатывающие энергию установки должны быть размещены в пределах здания или в технических этажах, на крышах или в специальных пристройках, в виде стел или пилон. Другими словами, группы зданий или вся территория района должна иметь общий индивидуальный центр энергогенерации и локальную центробежную сеть.

Современная традиционная альтернативная энергетика, в основном использующая пропеллерные ветряки и дорогостоящие солнечные элементы (КПД от 11 процентов), и всякие другие экзотические генерации, наряду с ТЭЦ и АЭС, не решают надежного, безопасного и доступного электроснабжения, особенно при участившихся природных катаклизмах на всей планете (а то ли еще будет?). Эскиз-проект энергетической стелы на высотном здании на улице Вернадского в МосквеНовые системы генерации, особенно комбинированные схемы гидро-гелио и воздушные, пневмо-гидроэлектростанции, могут сделать отдельные жилые здания, офисы организаций или фермерские хозяйства почти независимыми от централизованных источников энергии и в перспективе обеспечить свои нужды в электропитании до 100 процентов.

Разработки молодых энергетиков России, изобретателей позволяют использовать рациональное количество комбинированных генераций, то есть энергию Солнца, воздуха (в том числе нагретый восходящий поток воздуха внутри высотных зданий), энергогидросистемы, например на утилизированных сточных водах здания, гидроустановки на замкнутых потоках воды внутренних, в том числе искусственных, бассейнов, энергию на взрывной волне и другие оригинальные схемы электроустановок. Многие идеи запатентованы.

Подобные новации в малой индивидуальной энергетике (бестопливной) позволят возвратить затраченную централизованную энергию от 30 до 100 процентов, в зависимости от размеров, назначения и архитектуры зданий или района, как бы далеко от энергетического центра они ни находились. Это относится и к фермерским, и к воинским хозяйствам.

«…безответственно со стороны ветро­двигательных компаний и правительств продолжать строительство ветровых турбин так близко от домов людей, поселившихся там задолго до проведения полного эпидемиологического исследования воздействия современных ветротурбин на здоровье человека… Вывод моего исследования заключается в том, что у многих людей (не у всех), живущих рядом с работающими ветровыми турбинами, проявляется ряд болезней. По мере удаления от ветровых турбин эти болезни исчезают», – считает американская ученая Нина Пьерпонт.

Доктор Пьерпонт рекомендует устанавливать ветротурбины не ближе 2 километров от жилых домов.

«В 2005 году Министерство здравоохранения финансировало исследования по выяснению влияния излучения от линий (ЛЭП) на людей и пришло к выводу, что дети, которые жили в пределах 200 метров от высоких линий напряжения, имели на 70 процентов более высокий риск развивающейся лейкемии, чем те, кто жил на расстоянии больше чем 600 метров», – пишет она.

Многие архитекторы необдуманно увлекаются традиционной альтернативной энергетикой и вписывают их источники всюду, даже в города (в высотные здания) и поселения. Были и существуют программы «Тысячи крыш» в Европе и «Миллион крыш» и «Гектары» в США.

Вот пример с реконструкцией города Детройта (США). План хорош только по отношению к возрождению ландшафта, восстановлению лесов, парков и рек как необычной экосистемы города. Но размещение в огромном количестве «ветряков на палочках» и тысячи гектаров солнечных элементов не только сведет на нет усилия и задумки авторов (Стивена Фогеля и Майкла Ван Валкенбурга), но и погубит всю территорию будущего города.

После запуска на полную мощность всех источников энергии (ВЭС) город, парки, сады и поля сельской продукции покинут насекомые, в том числе пчелы, затем птицы, животные и, видя все это, уйдут люди. Флора водоемов захиреет, погибнет и фауна. Идея хороша, а проект мертворожденный, и только из‑за непродуманного энергообеспечения города.

Необходимо из городов убрать ветряки или использовать новые ветросистемы с вертикальной осью вращения, адекватно вписанные в архитектуру, и уменьшить до рационального минимума солнечные элементы. Сделать ставку только на нетрадиционную гидроэнергетику нового типа, энергию механических реакторов, незаметно вложенную в ландшафтный дизайн и архитектуру зданий. Еще хуже проект размещения российской плавающей «ядерной баржи», как ее назвали в печати, в одной из бухт на Камчатке. Это убийственная провокация! Очевидно, этот «миллиард долларов» и есть основная цель ядерно-энергетической аферы. И при том, что Камчатка обладает в мире самым высоким потенциалом чистой возобновляемой энергии на душу населения, не считая термальных и морских ресурсов (течения, приливы и волны).

Очень огорчительно, что почти все страны Европы (даже Белоруссия собирается построить еще четыре «Чернобыля») возвращаются к запуску программы атомной энергетики. Если они «потерпят» годик-другой или займутся внедрением чистой локальной (индивидуальной) энергетики, им эта атомная отрасль энергетики не понадобится, и они сохранят в чистоте и в безопасности свои территории.

Меня удивляет позиция Германии. Имея в активе основоположника локальной энергетики Виктора Шаубергера и его разработки, они затягивают на себе пояс топливной зависимости, да еще опять некоторые призывают снова засунуть шею в петлю ядерной энергетики. 

В России есть изобретатели, предлагающие уже сейчас проекты переделывать традиционные ветроустановки с пропеллерами на турбовинтовые трансформеры с вертикальной осью вращения. На тех же мачтах-опорах, с теми же генераторами, но только поменять пропеллеры на турбины, которые сами «ловят» силу ветра, уменьшая или увеличивая размах своих лопастей или складываясь при ураганах (турбины-трансформеры). В будущем такие проекты обязательно понадобятся. Дешевле заменить пропеллеры на лопатки турбин, чем заново строить другие ветропарки.

Изобретатели давно поняли, что «столбикам с вентиляторами» скоро придет конец, но демонтировать их очень дорого, а вот модернизировать вполне реально.

Ресурсы малой индивидуальной гидроэнергетики – это модули, генерирующие электроэнергию, работающие автономно или параллельно с центральной сетью и расположенные в пределах системы непосредственного потребления электроэнергии или вблизи конечного пользователя.

Системы индивидуальной энергетики способны эффективно дополнять централизованное электроснабжение или даже заменять его и отдавать излишки выработки электричества в общую энергосистему. Малая индивидуальная энергетика (в «лице» микро- и мини-ГЭС земного и морского (прибрежного) базирования, роторные ВЭС и комбинированные из них системы) – это высокая доступность и автономность, потенциальное снижение затрат на энергию, высокая надежность работы (особенно в ситуации стихийных бедствий), высокое качество электроэнергии, увеличенная энергетическая эффективность, независимость от центрального энергоснабжения и широкий диапазон применения.

Высотные здания городов могут использовать генерацию водных стоков, восходящие потоки внутри здания и ветер на крышах, а также, как аварийный резерв, механические генераторы. Использование энергетики на основе возобновляемых источников энергии, причем только от ветра, Солнца и особенно воды (во всем ее богатом разнообразии), принесет материальные и значительные экологические выгоды.

Сжигая топливо (в том числе ядерное), используя традиционные типы ВЭС и плотинные ГЭС, мы производим очень дорогую и низкокачественную (иногда вредную) энергию. А живем мы только благодаря тому, что есть пока на топливные ресурсы большой спрос (часто искусственно созданный для развития своих экономик). Другой энергии у нас пока нет или ее не очень жалуют. Строя гигантские и малые плотинные ГЭС, мы получили «дешевую» энергию, но загубили энергетику рек, сильно изменили, а кое‑где и загубили флору и фауну всех рек и искусственных водоемов. Все это придется восстанавливать и гораздо дороже может обойтись, чем затраты на строительство ГЭС и водохранилищ. Пример Саяно-Шушенской ГЭС, а у нас более 3500 ГЭС уже доведены до Шушенского состояния. На ремонты денег нет, да и нерационально их ремонтировать, т. к. ремонт только продлевает агонию старения и разрушения плотинных ГЭС.

В США (на реке Кламас) уже создают проекты сноса плотин и восстановления реки и ее фауны для благополучия местного населения. В России (среди изобретателей) разрабатывается схема сноса плотинных ГЭС с сохранением мощности на 20‑50 процентов (а то и больше при некоторых условиях), что позволит окупать затраты на реконструкции. Есть проект-идея спуска воды из водохранилищ, сохраняя энергоресурс от 50 процентов.

Россия – одна из наиболее водообеспеченных стран мира. Поверхностные воды занимают 12,4 процента ее территории. Общая протяженность российских рек превышает 8 миллионов километров (при этом 90 процентов рек имеют длину менее 100 километров). Всего в России более 2,5 миллиона рек (и еще в четыре раза больше небольших речек с расходом воды от 50 литров / с). В России экономический потенциал малых и микроГЭС использован примерно на 0,5 процента. Но в России есть еще территории, где нет никаких водных источников. Для них тоже нужны энергосистемы без использования топлива, чтобы не загрязнять экологию, и опять могут выручить, как это ни странно, ГЭС.

Уже есть микроГЭС, работающие не только от естественных потоков воды с расходом в 30‑50 литров / с, но вообще от замкнутых потоков с искусственным разгоном, что эффективно в местах, где нет рек (20 процентов территории страны), недостаточно ветра и мало Солнца.

На крышах уже построенных высотных зданий, в том числе в Москве и в других городах, можно разместить, помимо солнечных элементов с концентраторами, ветряки нового поколения, не нарушая архитектуры зданий, а в подвалах здания или в стилобатной части дополнительно разместить гидроэнергоустановки особого типа, создающие схему комбинированной электросистемы, типа гидро-гелио-пневмоЭС.

Предлагается, как вариант, уже построенные и с законченной архитектурой здания – обеспечивать крыши и их надстройки энергетическими стелами, которые включают в себя ветротурбины виндроторного типа, в т. ч. с турбинами-трансформерами, с вертикальной осью вращения, которые прикрываются направляющими жалюзи. Южные боковины стел и некоторые части здания дополнительно должны быть обеспечены солнечными элементами, в т. ч. с концентраторами (КПД 18‑25 %, уже выпускаемые в ВИЭСХе, автор академик Д. Стребков), которые могут применяться для нагрева технической воды и выработки электричества в солнечных регионах. Кроме того, добавляется генерация энергии от специальных гидроэлектроустановок, размещенных в подвалах, в цокольной части здания или на технических этажах. Не менее интересное направление малой комбинированной энергетики – основанные на использовании силы «взрывной волны» или так называемые бескомпрессорные пневмоГЭС. Подобная локальная электросхема может применяться по всей отдаленной территории страны.

В стеле предусматривается разместить две роторные турбины и около 200 квадратных метров солнечных элементов (эскиз-проект студента второго курса Российского университета дружбы народов Ивана Жигуленко и его группы).

Все города мира опутаны проводами энергопитания, все это замкнуто на один рубильник. Любая техническая или стихийная авария (локаут) приводит к большим экономическим затратам. Пример урагана «Сэнди» (в США) и другие ураганы и торнадо, когда были обесточены районы с населением до 7 миллионов человек, и надолго. А отключение от энергии пяти штатов в феврале 2013 года?

Индивидуальные энергетические системы должны объединяться и развиваться, при этом рационально использовать однопроводную систему того же академика Д. С. Стребкова или пневмосистему Э. Шабалина для передачи энергии по поселкам или между зданиями в городах.
Для генерирования энергии необходимы простые, дешевые, эффективные энергоустановки, скорее всего, комбинированные, где могут использоваться и ветер (скорее воздух), который есть в данной местности, или восходящие потоки в самом здании, которые также могут использоваться; солнечные элементы в рациональном количестве. Может использоваться генерация энергии в виде комбинированных систем с механическими генераторами особого типа (ноу-хау). Но проще всего и эффективней использовать потенциальную энергию расходной воды здания, т. е. утилизацию стоков высотных сооружений. Можно и нужно использовать замкнутые искусственные потоки воды и другие доступные генерации.

Индивидуальная генерирующая энергосистема снизит или полностью ликвидирует неприятности от отключения потребителя при катаклизмах в регионах или авариях на центральных сетях и при обрывах ЛЭП.

 

Александр ЯКОВЕНКО, руководитель молодежного творческого коллектива «iзобретатель», технический эксперт клуба «Первые» при ГД РФ, заместитель руководителя Научно-практического центра Академии инженерных наук им. А. М. Прохорова

 


eprussia.ru
Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий.