Электростанция на основе искусственного торнадо
espej1


Мы видим эксперимент по созданию электростанции на основе искусственного торнадо.

При вращении воздуха возникает перепад давления на центральной оси башни. Этот перепад давления тем больше, чем больше масса воздуха  и чем больше скорость его вращения. Скорость вращения мы изменить не можем, она зависит от скорости набегающего ветра. Но мы можем изменить массу воздуха внутри башни. Внутри данной конструкции вращается около 200 килограммов воздуха. Такая масса оказалась критически мала для создания полноценного, мощного торнадо, способного вырабатывать электроэнергию.

Башня высотой 88 и диаметром 40 метров  вмещает более 100 тонн воздуха. Такая масса при вращении будет устойчивой и мощной структурой для создания искусственного торнадо.

Создание ротора диаметром 40 метров теперь не представляет никакой сложности.  Каждый сегмент ротора со встроенным генератором на постоянных магнитах будет иметь длину 4 метра, а сборка производится на месте установки башни. Ротор не имеет центральной оси и может быть гораздо большего диаметра, а соответственно и мощности. Например башня диаметром 300 метров и высотой 650 метров - установленная мощность 50 мегаватт и более. За счёт постоянных магнитов ротор удерживается в статоре, это так называемый магнитный подвес.

Строительство башни ведется сверху вниз. Сначала собирается самая верхняя часть. Далее башня поднимается на высоту 4 метра и под первой секцией строится вторая и так далее. Все секции и ротор собираются у поверхности земли и поднимаются вместе с башней. На месте сборки не нужен 70 метровый, а тем более 700 метровый кран.

Я уверен, что если надо построить электростанцию на основе искусственного торнадо, то надо двигаться в  данном направлении с учётом полученных экспериментальных данных и при наличии инвестиций.

Пункты выполнения проекта:

1. Проектирование башни диаметром 40 метров и высотой 88 метров, мощность генератора 550 кВт.

2. Построение математической модели в установившемся режиме

3. Строительство башни

4. Оценка параметров и финальный отчёт.

Цена: 30 000000 рублей  (за 550 кВт установленной мошности)

         Автор: Данилин Алексей Владимирович

                      тел. +79112109140

                      aleksey5danilin@yandex.ru

https://www.startbase.ru/projects/391/view/

https://yadi.sk/a/f2-NsJhww7Qos


Репортаж с места.
espej1
http://www.rtr.spb.ru/vesti_spb/news_detail.asp?id=16292
Необходимо увеличить размер установки до 40 метров в диаметре и 88 метров в высоту.
Для этого нужны инвестиции в размере 30 000 000 рублей. Установленнная мощность генератора 550 кВт.

Ответы на вопросы по проекту "Электростанция на основе искусственного торнадо"
espej1
https://www.startbase.ru/projects/391/view/                                                                                                                                    Вопрос: Здравствуйте, я посмотрел презентацию, указанный вид станции, 10 и более МВт, подходит только под федеральную программу, но для развития малого предпринимательства интересны станции от 10 до 100 или 1000 киловатт, как вы рассматриваете такие варианты?

Ответ:    Всё дело в самом способе формирования торнадо из восходящих потоков воздуха, имеющих более высокую температуру по сравнению с температурой окружающей среды. Приблизительные значения перепада температуры для разных размеров башни:

12-30 метров высота башни, 10-50 кВт     -400-5000(огненный торнадо);

30-60 м, 50-200 кВт                                          -300-4000;

60-100 м, 200-1500 кВт                                    -200-3000;

100-200 м, 1500-6500 кВт                                -100-2000;

200-400 м, 6500-25 000 мВт                            -50-1000.

Чем выше башня, тем лучше.

Если в качестве источника первичной энергии будет только ветер, то нормально будет работать башня высотой 30 метров. Это зависит от массы воздуха, вращающегося внутри башни. То есть минимальная высота башни 30метров (при скорости ветра 6 м/с мощность будет около10 кВт), мощность 100 кВт при ветре 12 м/с.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вопрос: Я помню в новосибирской установке были хитро смоделированы карманы и казалось в безветренную погоду они создавали закручивание и по карману поток проходил до турбины, получалось что сотни маленьких торнадо объединялись и создавался массивный, так же использовалось тепло для конденсата, но по этому поводу масса мнений как создать в безветренную погоду. По поводу размещения на высоту 30 метров, тут думаю нет проблем, главное чтобы конструкция не была массивной, в особенности если использовать места типа каньона, там рубашка постоянного ветра, русло реки или горную местность, где уже есть высота.                                                      И вот не маловажный вопрос, применения в сельской местности, лопастные установки влияют на снижения удоя и веса, вот как торнадо в этой ситуации. Сейчас на рынке существуют безлопастные ветроустановки, но вот генераторы на магнитах только в интернете.  

Ответ:     С точки зрения теории, торнадо создаётся при вращении воздуха определённой массы с определённой скоростью. Вращающаяся масса воздуха внутри башни должна создать определённый перепад давления на центральной оси  башни. Для скорости входного потока  6 м/с масса воздуха, создающая перепад давления 1000 Па (0.01 атм.) должна быть около 4 тонн. Плотность воздуха 1.23 кг/м.куб. Количество воздуха внутри башни 3252 м.куб. При высоте 30 м имеем площадь круга 3252/30=108 м.квадр.  И диаметр башни 12 метров. Башня разделена пополам, поэтому увеличиваем  диаметр  до 15 метров. Значит в узкой трубе, при небольшой скорости входного потока, торнадо, с нужным перепадом давления, создать невозможно (для трубы диаметром 1 м скорость входного потока 130 м/с). Перепад давления меньше 1000 Паскалей не создаёт торнадо, так как скорость выходного потока в верхней части столба становится меньше скорости входного потока ( с учётом потерь на трение и поворот потока). А все те пылевые вихри высотой до 1 м, всего лишь вихри, не имеющие большой энергии внутри себя. Собрать из них большое торнадо в узкой трубе, исходя из вышесказанного, не реально.
   Конструкция башни не массивна так как башня внутри пуста, там вращается воздух. Моя опытная установка высотой 12 метров и диаметром 7 метров будет весить 1200 кг, возможно даже 1100 кг. Ещё большой плюс такой технологии - сборка конструкции внизу и подъём также, как в самоподъёмном кране при его сборке.

Влияние низкочастотных колебаний связано с низкой частотой вращения огромных лопастей пропеллерной установки. Когда лопасть движется, создаётся большое завихрение воздуха на её конце, движущимся со скоростью 100 м/с. Периодический свист и шум лопасти пролетающей ближе к земле сильно давит на психику. Скорость движения лопастей в башне-торнадо 30-50 м/с. Все они расположены в центральной части башни на одинаковом расстоянии от земли и этих лопастей много, как в турбине. Поэтому шум от них гораздо меньше и имеет приемлемый частотный диапазон (типа работы двигателя на средних оборотах). В опытной установке таких лопастей 24 штуки высотой 0,75 метра каждая.

Безлопастные установки в большом размере мне пока не понятны.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вопрос: Алексей подскажите если данную технологию поставить на поток, то какая  будет себестоимость средних установок?

Ответ: Установка высотой 30 метров, диаметр 15 метров, мощность 100 кВт при ветре 12 м/с.

Оцинкованные трубы 35мм, 42мм. -длина 4м - 600 шт. - 8 тонн = 400 000 руб.

Детали для соединения труб, крепёж, и др. = 150000 руб.
винтовые сваи 2,5 м - 24 шт. =35000 рублей

генератор на постоянных магнитах 200 кВт ( пиковая мощность) - сердечники из элтехн. стали, магниты, лопасти алюминиевые, и производство с помощью гидроабразивной резки (для сердечников), лазерной резки (для деталей ротора и статора) - не более        800 000 руб.

Производство, сборка, транспорт = 1 500 000 руб.

Итого = 2 885 000 руб. (примерно)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вопрос: Алексей, какое требуется оснащение для производственной линии для поточного производства?

Ответ: Если по полному циклу.

Лазерная резка труб и профилей длина до 6 м.

Лазерная резка листов до 4 м - от 3 кВт.

Гидроабразивная резка  до 4 м

Пресс для формовки деталей крепления 60 тонн

Листогиб до 6 мм, ширина 3 м

Оборудование для оцинковки - трубы до 6 м

Станок для сварки арматурной сетки 200х200 шириной 2 м.

Роликовый гибочный станок для тонких профилей

Оборудование для склейки парусов (стеклоткань - эпоксидная смола на арматурной сетке) и их дальнейшей окраски.

Заклёпочники электрические или пневматические

Это пожалуй главное, с таким оборудованием можно строить башни любой высоты с секциями 4х4 м. только трубы в нижней части башни будут толще.

----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Вопрос: По вашей версии, какая оценочная прибыль должна соответствовать ветро-станции?

Ответ: Если электростанция работает только от ветра, то коэффициент использования установленной мощности около 20%.
В году 8760 часов * 20 кВт = 175 200 кВт*часов в год. При цене электроэнергии 3 рубля/кВт*час срок окупаемости установки составит 7 лет, далее чистая прибыль в размере около 500 000 руб. в год. Такова рентабельность установок среднего размера. Поэтому сейчас их можно использовать только в качестве приложения к более рентабельному бизнесу для уменьшения затрат на отопление и электроснабжение. В качестве единственного источника электроэнергии они недостаточно стабильны. Норма прибыли в таких установках не может быть большой при существующих ценах на электроэнергию, так как растёт срок окупаемости. Но главной проблемой остаётся нестабильность. Если башня большая, то выработка электроэнергии будет более стабильна за счёт работы не только от ветра, но и от теплонакопителя с запасом низкопотенциального тепла получаемого от солнца. Большим плюсом высокой башни является возможность улавливать высотный ветер (высота 300-500 метров недоступна для самых больших вентиляторов).


Электростанция из торнадо
espej1

https://www.startbase.ru/projects/391/view/Три секции в сборе

Способ создания торнадо и электростанция на его основе.

Изобретение относится к источникам электрической энергии, получаемой из энергии солнца и ветра с помощью искусственного торнадо. Электростанция состоит из аккумулятора тепловой энергии в виде теплоизолированного бассейна с прозрачной крышей и башни с аэродинамическими элементами для преобразования солнечной и ветровой энергии в электрическую энергию.

Сущность работы устройства заключается в том, что блоки направляющих лопаток верхний 1 и нижний 2 соединяют в единую вертикальную башню, в середине которой располагают подвижный ротор с лопатками 3. Поток воздуха (ветер) 4 направляют по спирали, закрученной в одном направлении, к середине башни. Через лопатки ротора выходной поток 5 движется из башни с большей скоростью через меньшую площадь и вращает ротор. Увеличение скорости выходного потока достигается за счёт создания искусственного торнадо вокруг центральной оси башни. Торнадо имеет единую область низкого давления воздуха 6 и две области высокого давления воздуха 7 и 8. Делитель областей давления 9, цилиндрической формы с вогнутыми поверхностями, направляет потоки воздуха из областей высокого давления на лопатки ротора. Диаметр центрального цилиндрического отверстия в делителе соответствует внешнему диаметру области низкого давления. Направление движения воздуха на лопатки ротора является единственным свободным направлением в сторону меньшего давления и ограничивается сверху и снизу цилиндрическими поверхностями воронкообразной формы 10, центральное отверстие в которых имеет диаметр соответствующий внешнему диаметру областей высокого давления. При высокой вертикальной скорости движения областей высокого давления увеличивается и скорость вращения воздуха в этих областях (как при сливе воды из ванной), что способствует ещё большему повышению давления в этих областях (по сравнению с атмосферным давлением). При разнице давления

10 кПа (0,1 атм.) скорость потока воздуха достигает 130 м/с (Л.Г. Лойцянский «Механика жидкости и газа» Москва «Наука» 1987, стр. 115, табл. 2). Предположительно, природный торнадо имеет такой же принцип действия, принцип центробежного насоса, возникающего внутри грозового облака за счет отделения области высокого давления от области низкого давления воздуха во вращающемся потоке.   

Направляющие ролики 11 размещают на основании 12 по внешнему диаметру ротора. Ролики удерживают ротор от смещения в горизонтальной плоскости.

Постоянный магнит 13 закреплён на роторе и притягивается полюсами к ферромагнитному сердечнику 14, закреплённому на основании. Сила притяжения магнита удерживает ротор в вертикальном направлении. Такие пары постоянный магнит – ферромагнитный сердечник закреплены по всему диаметру ротора, каждый следующий постоянный магнит имеет противоположное направление намагничивания. При вращении ротора в обмотках 15 индуцируется напряжение переменного тока для дальнейшего преобразования и использования потребителями.

Для выработки электроэнергии в непрерывном режиме электростанция имеет накопитель тепловой энергии в виде теплоизолированного бассейна 16, заполненного водой. Бассейн имеет прозрачную крышу для нагрева воды солнечным излучением 17.

Если ветра нет или он слабый, то открывают заслонку 18 и холодный воздух 19 поступает в теплообменник 20, где приобретает температуру тёплой или горячей воды. Тёплый воздух 21 через улитку 22, закручивающею поток по спирали, поступает в башню и поднимается вверх, выходя через лопатки ротора. Это движение тёплого потока инициирует встречный поток холодного воздуха за счёт общей области низкого давления. Холодный, более плотный, воздух поступает в башню с большой высоты (несколько высот башни), что увеличивает скорость такого потока при движении вниз. Холодный воздух также направляется на лопатки ротора, при увеличении вертикальной скорости он увеличивает скорость своего вращения. За пределами ротора тёплый воздух поднимается вверх, а холодный опускается вниз, восстанавливая равновесное состояние атмосферы.      

Если скорость ветра выше номинальной скорости, то заслонку закрывают и включают электрический нагревательный элемент 23. Тогда номинальная

часть вырабатываемой электроэнергии с помощью преобразователя 24 трансформируется в стандартное сетевое напряжение и отправляется в сеть 25, а излишек электроэнергии нагревает воду.

При массовом размещении таких установок на торнадо опасном направлении будет иметь место эффект распределения мощности большого природного торнадо на несколько тысяч маленьких искусственных торнадо, обеспечивающих интенсивное перемешивание тёплых и холодных масс воздуха в вертикальном направлении. Это вызовет уменьшение мощности природного торнадо и возможно устранит эту проблему.

Всё вышеописанное относится к энергетическим башням промышленного масштаба (350 метров и выше, 15 МВт и больше).

Прилагаемые чертежи поясняют суть предлагаемого устройства.




Фигура 1 – общий вид башни.Figure 1
Figure 2                                                               

Фигура 2 – разрез ротора, делителя и ограничивающих поверхностей в средней

части башни.
    Figure 3                                                              

Фигура 3 – устройство в разных режимах работы:

- на верхнем рисунке данной фигуры показан режим работы электростанции

при отсутствии или малой скорости ветра;

- на нижнем рисунке показан режим работы электростанции при сильном ветре.
Figure 4

Фигура 4 – фотография прототипа устройства.

Для прототипа диаметром 1 метр и высотой 2,5 метра необходима начальная скорость ветра 35 м/с, это основной недостаток – маленькая установка не может работать при обычных скоростях ветра.

Для установки 20 метров в высоту и больше, начальная скорость ветра снижается до 6 м/с.

Для строительства ветрогенераторов такого типа потребуется меньшее количество металла на единицу мощности, так как нагрузка распределена по многочисленным стойкам. Ротор установки в несколько раз меньше (при одинаковой мощности с трёхлопастным генератором) и его элементы можно будет перевозить в стандартных железнодорожных вагонах (касается промышленных установок мощностью 15 и более МВт). Строительство башни ведётся поэтапно, сначала собирают верхнюю секцию высотой несколько метров. Далее, собранную секцию поднимают и строят под ней вторую секцию. Далее, поднимают две секции и строят под ними третью секцию. Так исключают работы на большой высоте. Башня высотой 400 метров имеет основание в форме кольца диаметром около 200 метров. Такое широкое основание можно использовать для плавающих энергетических башен.
Ниже фотография с места постройки установки высотой 12
метров, диаметр 7 метров, перепад давления 1000 Па в центре башни при скорости ветра 11 м/с.

WP_20130818_002


Продвигаю проект, инновационный, новый, прорывной.
espej1

Генератор переменного тока на ударных волнах

http://www.youtube.com/watch?v=JDqxuU1haW8

НАУКА

НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

ПРОИЗВОДСТВО

Генератор переменного тока на ударных волнах.

Генератор переменного тока на ударных волнах служит для полу­чения электрической энергии от химической реакции детонационного сгорания топлива с КПД до 70%. В видеоролике ( http://www.youtube.com/watch?v=JDqxuU1haW8) показаны основные конструктивные особенности такого генератора.
Две камеры детонаци­онного сгорания направ­лены навстречу друг дру­гу и соединены в единое устройство через сопла и рабочий канал, по кото­рому возвратно-поступа­тельно движется ударная волна. Продукты реакции ионизируются с помощью подачи высокого положительного напряжения на электрод в камере сгорания. Сопла снижают температуру продуктов реакции до 100-150°С и повышают их кинетическую энергию за счёт увеличения скорости движения сверхзвукового потока при расширении профиля. Рабочий канал состоит из пакетов конденсаторов на основе сегнетоэлектрической керамики, имеющей точку Кюри 115-150°С, которые служат для на­копления большего количества ионов в области высокого давления ударной волны. В основе работы генератора лежит принцип снятия электрической энергии трансформатором, в котором "витком" пере­менного тока служит рабочий канал. Переменный ток в рабочем канале возникает в результате возвратно-поступательного движения ударной волны, продвигающей положительный объёмный заряд по каналу, с одного пакета коденсаторов на другой. Топливо сгорает в режиме детонации, достижимом при такой скорости движе­ния ударной волны, которой достаточно для сжатия, воспламенения и взрывного сгорания вновь поступившей порции топливной смеси. Запуск устройства осуществляется с помощью мощных электрических разрядов, подаваемых в ту из камер сгорания, где в данный момент времени присутствует область высокого давления ударной волны. Когда необходимая скорость ударной волны получена, систему за­пуска отключают, и детонационное сгорание каждой следующей пор­ции топлива происходит за счёт кинетической энергии этой волны. В качестве топлива используется сжиженный газ, природный газ, а в будущем водород. Установка на объекте нескольких генераторов по­зволяет получить собственную электростанцию с высокими эксплуата­ционными характеристиками. Например, время запуска генератора в работу менее 1 секунды, температура запуска от минус 60°С. В мо­бильном варианте такой генератор служит источником электрической энергии для электродвигателей транспортного средства. Для повыше­ния мощности на электромобиль можно устанавливать несколько генераторов, каждый из которых способен работать независимо. Вес одного генератора составляет 4-6 кг при мощности 10-15 кВт и скла­дывается из массы металлокерамического корпуса с деталями креп­ления и массы трансформаторов из электротехнической стали, рас­считанных на частоту работы выше 1 кГц.
Генератор переменного тока на ударных волнах защищен следую­щими заявками: RU 2008127128; Международная заявка PCT/RU 2009/000171. Есть положительное решение Международного поис­кового органа о новизне заявленного способа и устройства.

Проект генератора был представлен в рамках выставки "Российская инновационная неделя", проходившей с 30.09 по 03.10.2009 года в г. С.-Петербурге
Алексей Данилин, инженер.

 




?

Log in