Фэндом

Виртуальная лаборатория

Энергетика (АПП)

перенаправлено с «Возобновляемые источники энергии»

204 622статьи на
этой вики
Добавить новую страницу
Обсуждение69 Поделиться

АналогиПравить

Вихревой генератор Править

Image.jpg

http://www.freepatentsonline.com/6772593.html

Электроэнергия, получаемая от вихрей, на 20% дешеле ветряной, и на 65% ниже от солнечных батарей. (New Scientist, май 2013, с.84-85)

  • Solar Vortex 10-метровая турбина - 50 кВт (макет)

Ветрогенераторы Править

Контрроторный ветроагрегат Править

предлагается контрроторный ветроагрегат (далее КРВА), в основе которого лежит техническое решение, впервые делающее реальным развитие ветроэнергетики на континентальных территориях, где скорости ветра у поверхности земли малы и имеют среднегодовые значения на уровне 4-6 м/с.


Вместе с тем, ареал распространения ветроэнергетических систем чрезвычайно узок, развитие ветрогенераторов продолжается в замкнутых рамках территориально-климатических ограничений и направлении прямого механического наращивания габаритов лопастных турбин, высоты установок класса НАМТ (Horizontal Axis Wind Turbines). На сегодня 89 процентов всех ветроэнергетических мощностей мира сосредоточены по морскому побережью, на островах и шельфе стран Западной Европы, США и Канады, где скорости ветра в 12-25 м/с обеспечивают их работоспособность и рентабельность. Удвоение доли ветроэнергетики за последние пять лет приходится прежде всего на Данию (18% от общего энергетического потенциала страны), Испанию и Португалию (по 13%), ФРГ (в ближайшей перспективе 12,5% согласно государственной программы стоимостью 5 млрд. евро).


Континентальные страны с умеренной энергетикой ветров (среднегодовые скорости 4-6 м/с) довольствуются маломощными ветряками в сельской местности, предельно близко работающим у нижнего расчетного порога применимости ветрогенераторов, наступающему при легком ветре 3,4 м/с, когда воздушные потоки в атмосфере обладает ничтожной кинетической энергией.


Оптимальное же теоретическое значение скорости энергоносителя для ветротурбин класса НАМТ лежит в пределах 5,5-7,9 м/с против вышеуказанных фактических значений 12-25 м/с.


Столь очевидное расхождение аэродинамической теории и практической ветроэнергетики заключается прежде всего в следующим. Современные ветроэнергетические установки (далее ВЭУ) промышленной мощности имеют даже в указанных благоприятных метео-климатических зонах неприемлемо низкий Кпд порядка 47-59%, на прочих территориях данный показатель падает более чем вдвое до 20-25%. Одна из основных причин этого явления заключается в повсеместно практикуемом способе преобразования вращательного движения турбины (20-46 об/м) во вращение ротора электрогенератора от 400 об/м с использованием многоступенчатых планетарных редукторов с повышающим передаточным числом от 20 и даже до 60 единиц. На такой механизм приходится основная доля нерациональных потерь энергии ветра, требуется его сверхмощный, фактически штормовой, напор, чтобы провернуть ротор установки, придать ему и поддерживать достаточную скорость ротора относительно неподвижного статора.


В области применения известной схемы электрогенератора, когда в противоположных направлениях вращаются как ротор, так и статор (контрротор), минимизирующей мультипликационные потери мощности, до сих пор не было найдено рационального технического решения, т.к. при этом в состав ВЭУ вводилась вторая, встречного вращения, контрроторная турбина, нестабильно работающая в отработанном, возмущенном потоке воздуха, с наведением дополнительных взаимных помех при парной работе аэродинамических элементов устройства.


В предлагаемом КРВА противоположно направленное вращение ротора и контрротора, происходит от одной единственной турбины, передается рабочим органам электрогенератора с применением мультипликатора торцевого зацепления и особым положением ведущих колес зубчатых передач относительно общей оси вращения ротора и контрротора.


Скорость вращения магнитного поля в генераторе суммируется из скоростей ротора и контрротора, отпадает необходимость в дорогостоящем (до 10% цены сооружения ВЭУ) и тяжелом планетарном редукторе, чем устраняется одна из главных причин энергетических потерь и благодаря чему номинальная скорость ветра, обеспечивающая работоспособность ВЭУ, смещается в сторону умеренных значений 4-6 м/с, преобладающих на большинстве континентальных территорий.


Следует также иметь ввиду, что эксплуатация планетарных механизмов весьма затратна, а в условиях обслуживания ВЭУ дополнительно затруднена необходимостью ведения специальных работ на значительной высоте.


Техническое решение выполнено на уровне изобретения, подтвержденного патентом РФ № 2 420 671, открывает принципиально новые возможности и перспективы развития ветроэнергетики за пределами узкой географической зоны атлантического региона, обладающего аэродинамическими преимуществами, прежде всего в России, других странах центральной и восточной Европы, континентальной Азии.


Данное ноу-хау является базовым и позволяет применять в составе устройства различные кинетические схемы для получения требуемой электрической мощности.


Стоимость проектирования и создания опытно-промышленного образца составляет по предварительной оценке сумму не превышающую 300 тыс. евро.


По последним статистическим данным из первых тридцати мировых заказчиков ВЭУ только три страны (на 20,25 и 26 позициях) не имеют морского побережья. Освоение серийного выпуска КРВА выдвинет производителя в число мировых лидеров ветроэнергетики на новых континентальных территориях.


Новый микроветряк на основе ротора Дарье Править

ветряк с вертикальной осью вращения — DARWIND5, начинающий эффективную работу при меньшей скорости ветра, чем обычные ветрогенераторы, и способный вырабатывать в год на 35% больше электроэнергии.

Роторные ветряки на Зворыкине Править

1) Патент №2280783 Целью изобретения является повышение коэффициента использования энергии ветра. Поставленная цель достигается за счет того, что в ветродвигателе, содержащем установленную в статоре на вертикальной оси турбину и систему поворотных ветронаправляющих экранов, статор выполнен в виде группы усеченных пирамид, сопряженных друг с другом по боковым сторонам и обращенных малым основанием к оси вращения турбины, а оси поворота экранов расположены в углах малого основания.

2)
6872.jpg

http://zv.innovaterussia.ru/project/6872

эффективные компоновки ветроприемных поверхностей в энергетических установках вертикально-роторного типа

3) ветро-гидро энергоблок

4) http://zv.innovaterussia.ru/project/14505

5) http://zv.innovaterussia.ru/project/13709

6) Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) парусного типа с динамическим регулированием парусности.

7) Ветроэнергетический комплекс для городской среды

Ветрогенератор без лопастей: ветровая турбина Фуллера (Fuller Wind Turbine) Править

12513.jpeg

http://www.membrana.ru/lenta/index.html?10397 В турбине Фуллера диски разделены прокладками в форме крыла, что улучшает прохождение потока, а кроме того, создаёт дополнительный крутящий момент на валу. Сама же турбина установлена в коробе, захватывающем воздух, чтобы обрушить его течение на вращающиеся диски (иллюстрации с сайта freepatentsonline.com).

Необычный ветряк, по заверению производителя — американской компании Solar Aero Research, — будет стоить на треть дешевле классических ветровых установок той же мощности, а цена на энергию от новой турбины окажется сопоставимой стоимости электричества из розетки. В серийном производстве Fuller Wind Turbine будет стоить порядка $1,5 за ватт выходной мощности, а электричество от такой установки обойдётся покупателю примерно в $0,12 за киловатт-час. (Читайте также о других компактных, сравнительно недорогих и эффективных ветряках— WindCore, Revolutionair и SWIFT.)


Кольцевой воздушный ветрогенератор Править

американские инженеры из компании Altaeros проведут испытания новой системы генерации энергии – парящий в небе пропеллер, помещенный в надувную оболочку. Известно, что с возрастанием высоты над поверхностью земли ветер усиливается, и уже в 500 метрах сила ветра в семь раз выше, чем на расстоянии в 100 метров от земли. А вместе с ускорением воздушного потока увеличивается и мощность электрогенераторов – причем в кубической прогрессии.


Nano Vent-skin Править

Распределение энергииПравить

См. также о проекте огромной сверхпроводящей распределительной станции.


НА КАКИЕ РАССТОЯНИЯ ЭФФЕКТИВНО ПЕРЕДАВАТЬ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЮ? Сверхпроводящие материалы обладают почти нулевым сопротивлением, что теоретически позволяет передавать электрическую энергию без потерь на большие расстояния. Минусом использования данной технологии является необходимость постоянного охлаждения линии, что иногда приводит к тому, что стоимость системы охлаждения значительно превышает потери электрической энергии при использовании обычного не сверхпроводимого материала. Типовая конструкция подобной ЛЭП состоит из нескольких контуров: провод, который заключен в кожух с жидким гелием, опоясывающий их кожух из жидкого азота и менее экзотичная тепловая изоляция снаружи. Проектирование таких линий ведется ежедневно, но до практической реализации доходит не всегда. Самым успешным проектом можно считать линию, построенную American Superconductor в Нью-Йорке, а самым амбициозным проектом – ЛЭП в Корее, протяженностью около 3000 км.

Прощайте, провода!

Идеи не использовать провода вообще для передачи электрической энергии возникли уже достаточно давно. Разве не могут вдохновлять опыты, которые проводил Никола Тесла в конце XIX – начале XX века? По свидетельствам его современников, в 1899 году в Колорадо-Спрингс Тесла смог заставить загореться две сотни лампочек без использования каких-либо проводов. К сожалению, записей о его работах почти не осталось, и повторить подобные успехи смогли лишь спустя сотню лет. Технология WiTricity, разработанная профессором MIT Марином Солячичем, позволяет передавать электрическую энергию без использования проводов. Идея заключается в синхронной работе генератора и приемника. При достижении резонанса возбуждаемое переменное магнитное поле излучателем в приемнике преобразуется в электрический ток. В 2007 году был успешно проведен эксперимент подобной передачи электроэнергии на расстояние в несколько метров.

К сожалению, современный уровень развития технологий не позволяет эффективно использовать сверхпроводящие материалы и технологию беспроводной передачи электрической энергии

Состояние разработок космических ядерных установок [1] Править

Обозначение типа ядерной энергоустановки Характеристики типа Состояние разработок Ранг готов нос™
Состояние разработок космических ядерных установок в России
А Ядерный ракетный двигатель с твердофазным реактором для нагрева водорода, истекающего из сопла. Тяга от 3,5 до 35 тонн. Удельный импульс тяги lsp = 750-920 сек. Ресурс 5-6 часов. Генерируемая электрическая мощность N3n = 10-50 кВт Изготовлено и испытано 3 реактора «ИР-100» и 17 систем подачи водорода для экспериментального ядерного двигателя тягой 3,5 т, lsp = 910 с. Длительность испытаний 1 час. Изготовлен и испытан замкнутый газотурбинный контур для энергетического режима с Н,„ = 10 кВт. Длительность испытаний реактора на пониженной мощности 6000 ч. 4
Б Ядерный ракетный двигатель с твердофазной активной зоной для нагрева водорода и его последующего сжигания с кислородом. Тяга 30 тонн. lsp = 1000 сек Разработана концепция двигателя 5
В Ядерный ракетный двигатель с газообразной активной зоной для нагрева водорода, истекающего из сопла. Тяга 60 тонн. lsp = 2000 сек Разработана концепция двигателя, изготовлены и испытаны модели узлов двигателя и реактора 6
Д Ядерный двигатель, использующий взрывы атомных микробомб для нагрева водорода Проведены расчетные оценки характеристик для транспортировки астероидов 7
э э-т Ядерная энергетическая установка с термоэлектрическим преобразованием тепла в электричество N3(1 = 2-100 кВт, ресурс 10 лет В опытной эксплуатации находилось 32 КА с энергоустановкой с N3J1 = 2,5 кВт. Ресурс 0,5 года 2
э-и Ядерная энергетическая установка с термоэмиссионным преобразованием тепла в электричество N3J1 = 2-7500 кВт, ресурс 3 года В опытной эксплуатации находилось 2 КА с энергоустановкой с N3n = 5,0 кВт. Ресурс 1 год 3
Р Радиоизотопный источник энергии с термоэлектрическим преобразованием тепла в электричество N3J1 = 3-12000 Вт, ресурс 15 лет Используется почти на 100 космических аппаратах, кораблях, планетоходах, N3J1 = 150-300 Вт, ресурс 15 лет 1
Ф Ядерный фотонный двигатель lsp = 3-Ю7 сек Оценка характеристик двигателя с NT = 1000 МВт, Тизл = 2430 К 8

  1. по материалам "Пилотируемая экспедиция на Марс"/ Под ред. А.С. Коротеева.- М.: Российская академия космонавтики им. К.Э. Циолковского, 2006, 320 с, илл. ISBN 5-9900783-1-5



Характеристики СССР США
Сравнительные показатели достижений программ разработки космических ядерных энергетических установок прямого преобразования в СССР и США
БУК ТОПАЗ-1 ТОПАЗ-2 SNAP-2 SNAP-10A SNAP-8
Масса ЯЭУ в целом, кг 1450 (с системой увода) 1350 1000 545 295 4545
Полезная электрическая мощность, кВт 2,6 5 6 6 0,5 35
Тепловая мощность, кВт 90 150 160 55 30 600
Ресурс: -назначенный -достигнутый 0,5 года 0,75 года 0,25 года 0,96 года 1,5-3 года 1,5 года 1 год 1,2 года 1 год 0,12 года 1 год 0,95 года
Габариты в стартовом положении, м: -длина -диаметр 4,79 1,3 3,8 1,3 3,9 1,37
Тип реактора На быстрых нейтронах На промежуточных нейтронах На промежуточных нейтронах
Способ преобразования энергии Термоэлектрический Термоэмиссионный Цикл Ренкина на парах ртути Термоэлектрический Цикл Ренкина на парах ртути
Удельная масса ЯЭУ, кг/кВт.эл 560 270 170 182 590 130
Состояние разработки Эксплуатация завершена в 1993г. Летные испытания 1987-1988 г. г. Наземные испытания 1980-1983г.г. Наземные испытания 1961-1965 г.г. Летные испытания 1965 г. Наземные испытания 1965-1968г.г.
Количество летных образцов 32 2
1
Затраченные средства, млн.долл. США 466 224 418 490 243 417

Компактные ядерные реакторы для баз на Луне и Марсе Править

Компактные ядерные реакторы могут заменить солнечные батареи на борту космических кораблей и стать основным источником питания для исследовательских станций и баз на поверхности Луны, Марса и других планет, заявили ученые из Национальной лаборатории Айдахо (INL) на конференции Американского химического сообщества в Денвере.

Первый ядерный реактор такого типа специалисты НАСА и Национальной лаборатории Айдахо планируют собрать в 2012 году.

«Мало кто подумает, что наш источник питания на самом деле является ядерным реактором. Он выглядит как чемоданчик размером 30 на 15 сантиметров. Небольшие габариты, надежность и безопасность этого устройства помогут нам развернуть исследовательские станции и базы на других планетах – например, на Луне или на Марсе», – заявил руководитель проекта Джеймс Вернер (James Werner) из Национальной лаборатории Айдахо.

Этот источник питания, как и обычные ядерные реакторы, использует энергию распада атомных ядер для выработки электроэнергии.

«Хотя физические принципы абсолютно такие же, система контроля мощности и устройство нейтронного отражателя в нашем устройстве уникальны», – пояснил Вернер.

Как отмечает ученый, ядерный «чемодан» может заменить солнечные батареи в качестве космических источников энергии.

«Основное различие между солнечными панелями и ядерными реакторами состоит в том, что последние вырабатывают электричество в любых условиях. Распад атомных ядер не требует солнечного света, стабильно работает ночью или при резких перепадах температур, какие встречаются на Луне или Марсе. Ядерный "чемодан» на Луне будет вырабатывать около 40 киловатт электроэнергии – этого хватит для восьми домов на Земле", – сказал Вернер.

Ученый полагает, что их ядерный реактор может стать одним из самых дешевых и универсальных источников питания, способных обеспечить энергией наземные базы и космические корабли на несколько лет.

См. также Править

Суперконденсаторы Править

существуют двухслойные конденсаторы (electric double-layer capacitors, EDLC), известные еще как суперконденсаторы, которые имеют электрическую емкость, сравнимую с емкостью аккумуляторных батарей, сохраняя при этом высокую скорость разряда-заряда обычных конденсаторов. Но в большинстве конденсаторов EDLC используются жидкие или гелеобразные электролиты, которые перестают нормально работать и выходят из строя при высокой или низкой температуре. Недавно, учеными университета Райс в Хьюстоне был разработан новый тип твердотельных конденсаторов большой емкости, а используя нанотехнологии, ученым удалось обойти все вышеуказанные ограничения.

Основой новых твердотельных конденсаторов стали «пачки» углеродных нанотрубок, каждая из которых имеда диаметр 15–20 нанометров и длину 50 микрон. Этот «лес» из нанотрубок служит для максимизации эффективной площади поверхности, что и определяет электрическую емкость конденсаторов. Каждая «пачка» нанотрубок прикрепляется к металлической поверхности, состоящей из тонких слоев золота и титана, использование этих двух металлов позволяет получить высокую электрическую проводимость электрода и сильную механическую связь нанотрубок с электродом.

Поверх пачек нанотрубок наносился слой окиси алюминия, который выступает в качестве диэлектрического слоя конденсатора, а поверх этого слоя наносился слой окиси цинка, выступающий в качестве второго электрода конденсатора. И, наконец, для увеличения электропроводимости второго электрода, поверх окиси цинка был нанесен слой серебра.

Твердотельный суперконденсатор университета Райса оказался совершенно не подвержен влиянию высокой и низкой температуры, он выдерживает процессы заряда-разрядки, происходящие на относительно высокой частоте. Процесс его производства достаточно прост и масштабируем, что позволяет с его помощью производить конденсаторы практически любых габаритов и форм. Все это делает такие конденсаторы идеальным решением для применения в электромобилях, где они могут располагаться на внутренней поверхности кузовов автомобилей. Так же из достаточно прочного материала таких конденсаторов можно делать элементы конструкции микророботов, которые будут являться источником питания для самих себя.

Помимо исследований, о которых шла речь выше, в данном университете ведутся разработки технологии аккумулирования энергии, сочетающей в себе признаки аккумуляторных батарей и конденсаторов.

Но, иллинойские ученые пошли совершенно по другому пути, они создали наноструктурные литий-ионные аккумуляторы, которые уже сейчас могут заряжаться и разряжаться в 100 раз быстрее, чем традиционные литий-ионные аккумуляторы.

Аккумулятор Править


Генератор энергии инкорпорирован в ткани одеждыПравить

http://www.nanonewsnet.ru/news/2012/budushchee-modnoi-odezhdy?utm_campaign=subscribe_techno&utm_medium=email&utm_source=subscribe аккумулирующее энергию устройство, которое может быть инкорпорировано в ткани одежды и позволить обладателю этой одежды генерировать электроэнергию при движении. Выработанная таким образом **электроэнергия может затем применяться для снабжения энергией мобильных устройств.

Исследователи создали аккумулирующую энергию ткань, интегрируя пьезоэлектрические нанопровода из оксида цинка в гибкую тканевую основу, сотканную из искусственных волокон, покрытых серебром. На следующем этапе они изолировали нанопровода тонкой пленкой из полиэтилена. При этом нанопровода из оксида цинка собирают энергию за счет напряжения, возникающего при сминании тканей или их растяжении.

Электростатическая энергия в новой системе генерируется за счет относительного движения отрицательно заряженной полиэтиленовой пленки и волокон, покрытых серебром. В этой гибридной системе значение пьезоэлектрического потенциала увеличивается за счет электростатических эффектов заряженной пленки.

Это обстоятельство приводит к существенному увеличению генерируемой мощности, достаточной для создания тока, достаточного для питания жидкокристаллических дисплеев или светоизлучающих диодов.

Одним из возможных магистральных путей применения этого типа технологии может стать интеграция коммуникационного оборудования и сенсоров (как мониторинга состояния человека, так и состояния окружающей среды) непосредственно в одежду. Такие системы, очевидно, могут оказаться полезными для военных и спасательных, и, что более важно для «гражданских» – заряжать мобильные телефоны и другие электронные устройства просто во время пешей прогулки.

Энергия из водяного пара: полимерная пленка в работе Править

"Хитрые печи" Править

Единственная дровяная печь, производимая в России, способная вырабатывать электричество.

Макс. объем отапливаемого помещения, м3 50

Тепловая мощность, кВт 4

Ширина, мм 540

Высота, мм 650

Глубина, мм 430

Диаметр проема топочной дверцы, мм 180

Масса, кг 54

Суммарная площадь поверхностей нагрева, м2 0,6

Объем топки, л 41

Выходное напряжение, В 12

Выходная электрическая мощность, Вт 50

Емкость встроенного аккумулятора, А·ч 12

Макс. длина дров, мм 360

Диаметр дымохода, мм 80

Мин. высота дымохода, м 5


Оппоненты альтернативной энергетики Править

Обнаружено использование расширения AdBlock.


Викия — это свободный ресурс, который существует и развивается за счёт рекламы. Для блокирующих рекламу пользователей мы предоставляем модифицированную версию сайта.

Викия не будет доступна для последующих модификаций. Если вы желаете продолжать работать со страницей, то, пожалуйста, отключите расширение для блокировки рекламы.

Также на Фэндоме

Случайная вики