“Salus populi suprema lex est”
Международное общественное объединение

1872 - 2017

Russian Physical Society, International

Международное общественное объединение Русское Физическое Общество (сокращённо – РусФО, RusPhS) - добровольное объединение учёных, инженерно-технической интеллигенции, изобретателей, предпринимателей для совместной интеллектуальной и научно-практической деятельности в области естествознания, - науки о природе.
Научная цель: построение единой физической картины мира и поиск основной целевой функции человечества.

Трещалов Г. В. Высокоэффективный способ извлечения энергии




ВЫСОКОЭФФЕКТИВНЫЙ СПОСОБ ИЗВЛЕЧЕНИЯ ЭНЕРГИИ ИЗ БЕЗНАПОРНОГО ПОТОКА
ТЕКУЩЕЙ ЖИДКОСТИ НА ОСНОВЕ СПЕЦИФИЧЕСКОГО ГИДРОДИНАМИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА

ТРЕЩАЛОВ Г.В.



Настоящая статья относится к разработкам в области альтернативной энергетики и анализирует материал, опубликованный в номере ?3 за 2005 год журнала «Альтернативная энергетика и экология». А именно статью «Бесплотинные ГЭС нового поколения на основе гидроэнергоблока». (Копию этой статьи можно найти по следующей ссылке http://www.erg.glb.net/3_2005leneyov.pdf )

Не удовлетворившись приведёнными в этой статье объяснениями, данными по этому поводу сотрудником ФИАН РФ Захаровым С.Д., мы сами попытались разобраться в этом вопросе и выяснить условия возникновения описанного эффекта, руководствуясь только законом сохранения энергии и балансом энергии в живых сечениях потока.


Подоплёка следующая.
Группа инженеров сконструировала гидравлическую турбину для получения энергии из безнапорного потока текущей воды (свободно-поточный гидроагрегат). Однако, при замере его мощности, вдруг выяснилось, что энергии он даёт больше, чем согласно расчётам. Всем известно, что движущийся поток воды имеет кинетическую энергию, которую из этого потока можно извлечь (что и делают свободно-поточные турбины). Однако извлечь из потока всю его кинетическую энергию невозможно. Для этого его бы пришлось полностью остановить, и он уже перестал бы быть текущим потоком. Поэтому скорость потока воды на выходе рабочего органа турбины меньше, чем входящего и именно этой разницей и будет определяться эффективность установки. С учётом того, что кинетическая энергия, как известно, пропорциональна квадрату скорости и при уменьшении скорости, например, в 2 раза энергия уменьшается в 4, то нетрудно посчитать что, скажем, при скорости потока воды, входящего в турбину, равной 1м/c и выходящей скорости 0.5 м/с, мы сможем забрать у потока 75% его кинетической энергии.

Строго говоря, мощность свободно-поточных турбин вычисляется по полуэмпирической формуле (1) (эта формула также применима и для вычисления мощности ветровых турбин):

P = K · V · S · p,                                                                        (1)
где:
V - скорость входящего потока,
S - площадь эффективного сечения турбины поперёк потока,
p - плотность движущейся среды,
K - постоянный коэффициент, зависящий от типа турбины и равный обычно 0.1 ÷ 0.35
Эта формула представляет собой по сути как раз кинетическую энергию потока в единицу времени, поскольку ( V · S · p)  это есть масса воды, проходящая через турбину в секунду и формула (1) принимает знакомый нам вид:

 E = m · V 2 / 2 = ( V · S · p ) · V 2 / 2.

Однако следует ещё учесть, что при уменьшении скорости выходящего потока, согласно условия неразрывности потока должна увеличиваться его площадь. Это приводит к ухудшению равномерности потока на выходе из турбины, увеличению турбулентности, что плохо сказывается на КПД установки. Для уменьшения вредного влияния этих факторов в традиционных турбинах на выходе иногда устанавливаются расширяющиеся конфузоры, что отчасти повышает КПД.
В эмпирический коэффициент K формулы (1) входит двойка из знаменателя формулы кинетической энергии, гидравлический и механический КПД турбины, потери на неравномерность и турбулентность выходящего потока и т.п., поэтому он и принимает значения не более 0.3. Этот коэффициент измеряется эмпирическим путем при помощи натурных испытаний конкретной турбины.
Часто этот коэффициент ещё называют КИЭВ – коэффициент использования энергии водотока по аналогии с КИЭВ ветровых турбин - коэффициентом использования энергии ветра.

Но, вернёмся к нашей машине. Как говорилось выше, она выдавала энергии даже больше, чем полная кинетическая энергия потока.

Мы попытались выяснить, откуда же взялась дополнительная энергия, полученная от машины, и только ли кинетической энергией обладает движущийся поток воды.
(мы здесь не рассматриваем внутреннюю, тепловую энергию воды, а также энергию межмолекулярных и межатомных связей воды, как вещества).

Представим себе кубометр воды размером 1м × 1м × 1м, движущийся со скоростью 1м/c.
Его кинетическая энергия не вызывает сомнений:


Ek = m · V 2 / 2 = 1000(кг) · 1(м/с) 2 / 2 = 500 (Дж )                                                          (2)


Однако есть ещё и давление верхних слоёв воды на нижние (потенциальная энергия). И если мы позволим растечься этому кубу воды, мы сможем её извлечь. С учётом того, что центр масс этого куба находится на половине его высоты, то есть h = 0.5 м, она равна:

Ep = m· g · h = 1000(кг) · 9.8 (м/c2) · 0.5(м) = 4900 (Дж ).                                                    (3)


То есть потенциальная энергия этого кубометра воды почти в 10 раз превышает его кинетическую энергию. Нетрудно посчитать, что при скорости равной 0.5 м/с эта разница составит почти 40 раз.

Таким образом, мы видим, что в текущем потоке кроме кинетической энергии существует и потенциальная энергия, величина которой зависит от глубины потока. Но её эксергия (то есть та часть энергии, которая может быть извлечена, и которая в состоянии совершить работу) при обычных условиях равна нулю. Ведь вокруг любого объёма воды находится точно такая же по свойствам (глубина, скорость, температура) вода. Это же можно отнести и к воздуху. Мы знаем, что в окружающем нас воздухе содержится значительное количество энергии, поскольку воздух имеет ненулевое давление и температуру. Но её эксергия равна нулю по той же, вышеназванной причине, поэтому с энергетической точки зрения она бесполезна (позже мы увидим, что не всегда). (Бродянский В.М. «Эксергетический анализ. Энергия: проблема качества» «Наука и Жизнь» ?3,1982 г.) [1] http://www.erg.glb.net/exergy.doc

Теперь давайте представим себе, что мы извлекаем из кубометра воды, движущегося в потоке, часть его кинетической энергии и затрачиваем её на «отодвигание» соседнего с ним кубометра воды. Т.о есть притормаживая движущийся выше по течению объем воды мы будем ускорять следующий за ним (ниже по течению). Вследствие этого между ними возникнет разница в уровнях, и появляется потенциальная энергия разницы этих уровней, которую можно из потока извлечь. Возникает следующий вопрос: будет ли количество извлечённой потенциальной энергии больше, меньше или равно энергии, затраченной на ускорение второй части воды, то есть, иными словами на увеличение его кинетической энергии?
Прибегнем к услугам математики.
Для примера рассмотрим машину, схематически показанную на рис.1, позволяющую разгонять выходящий поток воды за счёт частичного отбора энергии у входящего потока. То есть, это - машина с положительной обратной связью между энергиями входящего и выходящего потоков. Кстати, машина, работающая именно на этом принципе, и была изобретена. И именно с неё началось повествование.

Рис. 1. Схема устройства
Пояснения к рис.1:

1 - рабочие элементы входного потока воды;
2 - рабочие элементы выходного потока воды;
3 - рабочие элементы, обеспечивающие положительную обратную связь между входным и выходным потоками воды;
4 - отметка уровня горизонта входного потока воды;
5 - отметка уровня горизонта выходного потока воды;
6 - дно русла;
H1 - эффективная глубина входного потока воды;
Н2 - глубина выходного потока воды;
V1 - скорость входного потока воды;
V2 - скорость выходного потока воды;
h - перепад уровней входного и выходного потоков воды;

Принцип работы установки следующий.
Рабочие органы входного потока 1 извлекают часть кинетической энергии из потока и передают её при помощи обратной связи 3 рабочим элементам выходного потока 2, дополнительно ускоряющим выходной поток. Поскольку расход воды, входящий в установку, равен выходящему, и скорость вытекающего потока выше, чем входящего, то площадь сечения выходящего потока будет меньше, чем входящего. Следовательно, его глубина H2 будет меньше, чем глубина входящего потока H1 на величину h. Вследствие этого возникает потенциальная энергия разницы уровней горизонтов входящего и выходящего потоков.

Математические выкладки следующие:
g   - ускорение свободного падения равное 9.8 м / c2 ;
p   - плотность текущей среды (кг / м3 ) ;
L   - погонная длина установки поперек потока (эффективная ширина потока), (м);
H1 - эффективная глубина входного потока (м);
H2 - глубина выходного потока (м);
V1 - скорость входного потока (м / с);
h   - перепад уровней входного и выходного потоков текущей среды (м);
V2 - скорость выходного потока (м/c);
K1 - кинетическая энергия входного потока (Дж);
K2 - кинетическая энергия выходного потока (Дж);
P1- потенциальная энергия перепада уровней входного и выходного потоков (Дж);
E1- полная энергия входного потока (Дж);
E  - полезная энергия потока (Дж);

Эффективная площадь входного потока (м2):
S = L · H1                                                      (4)
 
Расход текущей среды, проходящий через установку (м3/с):    
Q = S · V1                                                 (5)

 Mасса текущей среды, проходящая через установку в единицу времени (кг):
               
M = Q · p                                                                      ( 6)


Кинетическая энергия входного потока (Дж):
E1 = M · V12 / 2                                                                    (7)

Потенциальная энергия разницы уровней входного и выходного потоков (Дж):

Ph = M · g · h                                                                     (8)

Скорость выходного потока (м/с):
V2 = Q / ( L ·H2 )                                                  (9)
Кинетическая энергия выходного потока (Дж):

E2 = M · V2 2 / 2                                                                  (10)

Рассмотрим энергетический баланс установки.
Полезная энергия (Дж):
E = K1 + Ph – K2                                                                   (11)


Суммарная энергия установки равна: потенциальная энергия разницы уровней бъефов плюс кинетическая энергия входного потока минус кинетическая энергия выходного.

Или в общем виде:

E = M · ( g · h + (V12 · (1 - (H1 / (H1 - h)) 2 ) / 2 )                                             (12)
или:

E = M · ( g · H1 · (1 - V1 / V2) + (V1 2 - V2 2 ) / 2 ),                                             (13)


где M - масса воды входящая в установку в единицу времени, равная плотности воды умноженной на активную площадь входного потока и умноженную на его скорость.
Видно, что в уравнении левая часть в скобке будет линейно возрастать в зависимости от h или по гиперболе для V2, а правая будет убывать, причём по параболе. Построим зависимость энергии от перепада уровней h. График сделаем для различных величин входной скорости V1, приняв её за константу.




Рис.2.  Зависимость энергии от перепада уровней при различных значениях скорости входного потока


Как ни парадоксально это выглядит, но график зависимости энергии от перепада уровней имеет экстремум. Причём на восходящей ветви баланс энергии положителен (коэффициент мощности > 1), то есть извлекаемая потенциальная энергия будет больше затрачиваемой на ускорение выходящего потока кинетической; и установка будет саморазгоняться, пока не достигнет максимума. Энергия, выдаваемая установкой в этой точке, будет превышать кинетическую энергию входного потока в несколько раз. А при определённых соотношениях входной скорости и эффективной глубины в десятки и даже сотни раз.
При этом скорость выходящего потока будет существенно (порой в 2-3 раза ) выше скорости входящего, а следовательно кинетическая энергия выходящего потока в 4-9 раз выше кинетической энергии входящего. Более того, как видно из графиков, не всё «в порядке» и с входной скоростью. Она также имеет экстремум. Чтобы увидеть это лучше - построим трёхмерную диаграмму.





E = M · ( g · h + (V12 · (1 - (H1 / (H1 - h)) 2 ) / 2 )       E = M · ( g · H1 · (1 - V1 / V2) + (V1 2 - V2 2 ) / 2 ),

Рис. 3. Зависимость энергии от разницы уровней (слева) и выходной скорости (справа)


Как ни парадоксально это выглядит на первый взгляд, но, как можно видеть из диаграмм, существует оптимальная скорость входного потока, при превышении которой мощность установки будет резко падать. Это связано с существенными затратами энергии на разгон уже и без того быстро движущегося потока.

На этих диаграммах остался один неучтённый параметр, а именно - входная глубина H1. Но поскольку эти диаграммы уже является трёхмерными, то чтобы отобразить зависимость энергии также и от этого параметра, изобразим последовательность трёхмерных диаграмм для различных значений входной глубины потока.




Рис. 4. Зависимость энергии от трёх параметров: разницы уровней h, входной скорости V1 и входной эффективной глубины H1 (0.9, 1.2, 1.5 и 1.8 м)


Как видно на этих диаграммах, энергия машины в зависимости от входной глубины растёт нелинейно, почти по квадратичной зависимости. Как именно выглядит эта зависимость, мы рассмотрим ниже.

Может возникнуть вопрос: «А как же тогда выходящий поток, имеющий уменьшенную глубину, сопрягается с окружающим его потоком воды с нормальной, неизмененной глубиной». Тут стоит как раз вспомнить, что скорость выходящего потока выше, чем окружающей среды и вследствие эффекта эжекции возникает, так называемый в гидравлике, «гидравлический прыжок», который выравнивает несоответствия кинетической и потенциальной энергий двух потоков. Этот «прыжок» представляет собой, по сути, бурун, завихрение в потоке.

Давайте подробно рассмотрим, что же происходит с потоком, от чего зависит глубина и скорость выходящего потока, какова длина гидравлического прыжка и какие условия должны выполняться для получения подобного эффекта.

Во всех математических выкладках, приведённых ниже, участвуют только уравнение Бернулли (закон сохранения энергии) и уравнение неразрывности потока (закон сохранения массы)
Учитывая, что турбина, расположенная в потоке воды, извлекает из этого потока некоторую энергию, то обобщённое уравнение Бернулли для двух сечений свободного безнапорного потока - первого (до входа в установку) и второго (на выходе установки) без учёта потерь, примет вид:

M·g·H1 + M·V12 / 2 = M·g·H2 + M·V22 / 2 + E,

где E - энергия , забираемая турбиной из потока.

Следовательно, энергия, выделяемая на турбине равна:

E = M·g·H1 – M·g·H2 + M·V12 / 2 - M·V22 / 2.                                                           (14)

Определим H2 = k · H1    или    k = H2 / H1, где k - безразмерный коэффициент.
Тогда:
E = M·g·H1 – M·g·k·H1 + M·V12 / 2 - M·V22 / 2.                                                          (15)

Выразим V2 через V1, принимая во внимание уравнение неразрывности потока, а именно H·V = const (при неизменной ширине потока в двух живых сечениях ). Получаем :

H1· V1 = H2 · V2,
откуда:
          
V2 = V1 ·(H1 / H2)                                                                            (16)

или:
            V2 = V1 / k.                                                                                 (17)

Следовательно, соотношение скоростей входного и выходного потоков зависит только от соотношения высот (глубин) потоков (при одинаковой ширине).
Соответственно формула (15) принимает вид:

E = M·g·H1 – M·g·k·H1 + M·V12/2 - M·V12 / 2k2                                                         (18)
или:

E = M·g·H1 · (1 - k) + M·V12/2 · (1 - 1 / k2).                                                            (19)


Найдём экстремум энергии относительно k.
Для этого продифференцируем формулу (19) по k:

E’ = 0 - M·g·H1 + 2M·V12 / 2k3 = - M·g·H1 + M·V12 / k3.                                                   (20)

Приравнивая (20) нулю, получаем:   M·g·H1 = M·V12 / k3.
Отсюда:
k = ( V12 / g·H1 ) 1/3.                                                                     (21)


Вывод: максимальное количество энергии от турбины получается при соотношении глубин входящего и выходящего потоков:


 k = H2 / H1 = ( V12 / g·H1 ) 1/3
и, следовательно:

 H2 = ( H12 ·V12/ g ) 1/3                                                                        (22)

или:

Согласно специальной литературе по гидравлике, например «Гидравлика» Р.Р. Чугаева [6] или «Гидравлика» И.И. Агроскина [7] мы видим, что формула (22), приведённая выше совпадает с формулами (7-49) [6] или (15-13) [7] соответствующими так называемой «критической глубине» потока, – глубине, при которой поток находится в граничном состоянии между спокойным и бурным («Гидравлика» Р.Р. Чугаева (стр. 280):




Но почему же глубина выходящего потока будет равна критической глубине?
Дело в том, что удельная энергия потока при критической глубине минимальна и, как можно заметить, увеличение скорости выходного потока при постоянстве удельного расхода, а следовательно, уменьшение его глубины, происходит с положительным коэффициентом мощности (большим 1). То есть происходит выделение из потока энергии, частично затрачиваемой при помощи обеспечиваемой машиной обратной связи на дополнительный разгон выходящего потока. И этот процесс будет происходить до тех пор, пока коэффициент мощности не станет равным единице, то есть пока состояние потока не станет критическим.

Диаграмма из учебника «Гидравлика» Р.Р. Чугаева (стр. 278):






Таким образом, можно сделать вывод: описанное выше устройство извлекает из потока всю дополнительную энергию доводя выходной поток до критического состояния, то есть до граничного состояния, соответствующего переходу потока из спокойного в бурный.

Согласно http://erg.glb.net/pub/info/hydraulics/Chugaev280.tif [6] «Гидравлика» Р.Р. Чугаева (стр. 280) удельный скоростной напор потока, находящегося в критическом состоянии равен половине его глубины и удельная энергия потока эквивалентна полному напору потока - сумме потенциального и скоростного напоров.


(Vk)2 /2g = Hk / 2           или           Hk = (Vk)2 /g                                                  (23)

Ek’ = (Vk)2 / 2g + Hk = 3/2 · Hk,                                                            (24)


где Ek’  - удельная энергия потока при критической глубине и скорости.

Полная же энергия живого сечения потока равна удельной энергии потока, умноженной на массу воды, проходящей через живое сечение в единицу времени или на удельный расход, то есть V1·H1.
Учитывая (22) и (24) , формулу (14) можно переписать следующим образом:

E’ = E1’ – Ek’ = H1 + V12 / 2g – 3/2·H2 = H1 + V12 / 2g – 3/2·( H12· V12/ g ) 1/3

Тогда  полная энергия живого сечения в единицу времени:

E = V1·H1·g ·(H1 + V12 / 2g – 3/2·( H12· V12 / g ) 1/3).                                                 (25)

И, окончательно:

E = V1·H1·(H1·g + V12 / 2 – 3/2·( H1·V1· g ) 2/3)
 или:

E = V1·H12·g + H1·V13 / 2 – 3/2·( H1·V1) 5/3· g 2/3 .                                                     (26)

Теперь, зная, что глубина выходящего потока равна критической глубине, можно построить зависимость выходной мощности турбины в зависимости от глубины и скорости входящего потока.




Рис. 5 Энергетическая диаграмма спокойного и бурного состояний потоков относительно критического


Критический поток на этой диаграмме определён соотношением скорости и глубины графиком (параболой) по формуле (23), лежащей в «ложбине» 3-D диаграммы. Удельная энергия критического потока на этом графике принята за ноль. Суммарная энергия бурного и спокойного потоков вычисляются относительно неё. Совокупность спокойных потоков на этой диаграмме находится слева, бурных - справа.

На этом графике и согласно формуле (26) видно, что зависимость выходной мощности от входной глубины потока достаточно сложная. По первому члену многочлена формулы она увеличивается квадратично, по второму - линейно, по третьему - уменьшается в степени 5/3.

Теперь попытаемся рассчитать длину возникающего гидравлического прыжка. На настоящий момент нет точной формулы для её определения. Все имеющиеся формулы эмпирические и очень часто результаты, полученные с их помощью, значительно отличаются друг от друга. Мы воспользуемся для расчёта балансом энергии, в зоне прыжка. Рассмотрим рисунок 6.





Рис.6 Гидравлический прыжок на выходе аппарата


Пояснения к рис 6:

H1, H2 - глубина (потенциальный напор) входного и выходного потоков соответственно;
V 12 /2g,   V22 /2g - скоростной напор входного и выходного потоков соответственно;
∆E’ - разница удельной энергии входного и выходного потоков;
Lj - длина гидравлического прыжка;

Из рис. 6 видно, что в зоне гидравлического прыжка имеется недостаток удельной энергии потока по отношению к начальному и установившемуся (за прыжком) режиму потока.
Получается, что подобная машина как бы «выкусывает» из потока «кусок энергии», эквивалентный площади прямоугольника, ограниченного длиной прыжка Lj и разницей удельных энергий в зоне прыжка и до него. Полная же энергия, отнятая таким образом у потока согласно формуле (25) равна разнице удельной энергии, умноженной на удельный расход и умноженной на ускорение свободного падения:

E = ∆E’ · V1 · H1 · g.

Таким образом, видно, что длина гидравлического прыжка, возникающего за устройством в метрах, будет численно равна удельному расходу потока, умноженному на ускорение свободного падения.

Подводя итог всему вышесказанному можно сделать вывод: подобная машина сама для себя создаёт подпор; и в состоянии извлекать потенциальную энергию из равномерно текущего потока воды без затрат энергии извне. И, кроме того, анализируя диаграммы на рис. 3, 4 и 5 можно сделать несколько важных выводов.

  • Во-первых. По этим диаграммам видно, что этот эффект существует; и он очень “капризен” - должен быть очень жёстко выполнен ряд условий истечения потока, а именно - соотношение входящей скорости потока и его глубины. Только при определённом сочетании этих параметров мы можем попасть в пик диаграммы и извлечь из потока максимальную мощность. При незначительном отклонении этих параметров от оптимальных эффект либо сильно “смазывается”, либо пропадает вовсе и его уже очень трудно обнаружить и очень легко спутать с погрешностями измерений.
  • Во-вторых. Интересен факт, что при увеличении кинетической энергии потока (увеличении его скорости), то есть при приближении его к критическому или бурному состоянию эффект исчезает. Наиболее оптимальной скоростью, судя по диаграммам, является скорость порядка 1 ÷ 1.5 м/с . Но, поскольку поток воды с такой скоростью считается низкопотенциальным и редко используется для получения энергии свободно-поточными турбинами, то и экспериментов в таких режимах проводилось не слишком много и вследствие этого подобный эффект и не удавалось обнаружить.
  • В-третьих. Очень критична к проявлению этого эффекта входная эффективная глубина потока. Видно (левая диаграмма на рис. 4 ), что при глубине не более одного метра (а большинство свободно-поточных турбин обычно имеют габариты не превышающие этих значений ) этот эффект малозаметен, соизмерим с погрешностями при измерениях и “расплывается” в гидравлическом и механическом КПД турбины.
  • В-четвёртых. Для обнаружения подобного эффекта необходимо применение специальных машин с использованием обратной связи между входящим и выходящим потоками.

И следует отметить ещё один интересный аспект. В отличие от традиционных свободно-поточных турбин машина, работающая на подобном принципе, не замедляет выходящий поток, отнимая у него кинетическую энергию, а ускоряет его, извлекая потенциальную. Как ни парадоксально это выглядит на первый взгляд, но это так…

Это частично напоминает предположение о существовании в природе некоего процесса, высказанное английским учёным Джеймсом Максвеллом ещё в 1871 году. Напомним, что согласно гипотезе Максвелла в природе предположительно существует процесс, позволяющий извлекать энергию из газа без затрат энергии извне, названный «демоном Максвелла».
Этот процесс предсказан Максвеллом для термодинамики и возможность его существования до сих пор вызывает споры в научных кругах. Возможно ли, что описанный выше эффект – это гидродинамическая интерпретация «демона Максвелла»? С этим ещё предстоит разобраться…

Если это так, то вывод из всего вышеописанного невозможно переоценить. В природе существует процесс, позволяющий извлекать неизвлекаемую прежде потенциальную энергию из любого её имеющего объекта, и он найден. Это - принцип положительной обратной связи с возможностью передачи энергии между разными потоками энергоносителя. И есть возможность получения бесплатной, экологически чистой энергии из окружающей среды, предсказанная великим английским учёным Джеймсом Максвеллом  в 1871 году.

Преимущества по сравнению с традиционной гидроэнергетикой очевидны и они нижеследующие.

Приблизительный расчёт экономического и экологического эффекта, который будет получен от внедрения подобных машин, относительно плотинных и традиционных бесплотинных ГЭС.
Расчёт удельной стоимости на кВт установленной мощности для плотинных ГЭС на примере Бурейской ГЭС, недавно построенной и введённой в эксплуатацию (пока не полностью) в России на реке Бурея в Амурской области.

Ниже приведены основные технико-экономические показатели Бурейской ГЭС.

Стоимость строительства  2,2 млрд.дол.
Установленная мощность  2000 МВт.
Удельная стоимость строительства  1100 дол/кВт на кВт уст. мощности.

Сравнительные преимущества при получении энергии с помощью описанных выше технологий:

• низкая себестоимость капвложений 50-150 дол/кВт - для Бурейской ГЭС 1100 дол/кВт. Т.о. только на капстроительстве одной ГЭС, по мощности аналогичной Бурейской, можно сэкономить около 2 млрд. долларов;
• кратчайшие сроки ввода в эксплуатацию (30-90 дней после начала строительства). Для плотинных станций – годы и десятилетия;
• отсутствие водохранилища (экологический эффект);
• отсутствие затрат в зоне затопления водохранилищем за отсутствием такового;
• отсутствие вспомогательных механизмов и устройств (маслохозяйство, компрессорные установки, лекажные агрегаты, сервомоторы и т.п.), что повышает надёжность;
• минимальные затраты на обслуживание;
• отсутствие необходимости создания инфраструктуры вокруг ГЭС (авто- и ж/д дороги, поселки строителей и эксплуатационников и т.п.);
• отсутствие необходимости выбора створа плотины, т.е. возможность монтажа в любом удобном месте, мобильность;
• приближенность к энергопотребителям (отсутствие ЛЭП и высоковольтных трансформаторов);
• отсутствие угрозы затопления здания станции за отсутствием такового;
• отсутствие угрозы разрушения дамбы за отсутствием таковой (известны мировые прецеденты подобных катастроф);
• удельная мощность в 5-100 раз выше, чем у традиционных бесплотинных ГЭС;
• возможность работы в очень широком диапазоне скоростей потока, начиная от 0.1 м/с, при которых традиционные бесплотинные ГЭС работать не могут, следовательно, более полно используются гидроэнергетические ресурсы.



Трещалов Герман Владиславович - инженер-гидроэнергетик, руководитель инженерно-исследовательской группы по разработке альтернативных источников энергии «ЭРГ»

25.04.07


Примечание
1. Все вышеприведённые расчёты сделаны для идеальной жидкости.
2. Перепечатка данной статьи в коммерческих целях без предварительного согласования с автором запрещена.
3. На способ получения энергии и расчёта устройств, использующих этот принцип, а также на конструкцию этих устройств, поданы международные патентные заявки.

Литература

1. Бродянский В.М. «Эксергетический анализ. Энергия: проблема качества»
«Наука и Жизнь» ?3,1982 г. http://www.erg.glb.net/exergy.doc
2. Н.М. Щапов «Турбинное оборудование гидростанций»
«Госэнергоиздат» 1961.
3. Гулиа Н.В. «В поисках энергетической капсулы».
Интернет издание.
4. Е. Г. Опарин Физические основы бестопливной энергетики. Ограниченность второго начала термодинамики http://www.bgshop.ru/description.aspx?product_no=8734467 Издательство: М.:УРСС, 2004г
5. Л.С. Котоусов "Исследование скорости водяных струй" http://www.ioffe.ru/journals/jtf/2005/09/p8-14.pdf
«Журнал Технической Физики», 2005, том 75, вып. 9
6. Р.Р. Чугаев, «Гидравлика» http://erg.glb.net/pub/info/hydraulics
«Энергоиздат» 1982 г.
7. И.И. Агроскин, Г.Т. Дмитриев, Ф.И. Пикалов «Гидравлика» http://erg.glb.net/pub/info/hydraulics
Государственное энергетическое издательство 1954 г.
8. Никулин О. А. Новиков Ю.М. Пивник А. В. Свободнопоточная гидроэлектростанция. http://www.erg.glb.net/pub/info/Hydroturbines/ges.doc
Доклад на 2 семинаре «Проблемы и перспективы развития нетрадиционной энергетики в
Алтайском регионе», с. Чемал, РА 2001 г

Настоящую статью можно загрузить по следующим ссылкам:
http://www.erg.glb.net/scientific-article1.doc
http://www.erg.glb.net/

Опубликовано:  журнал ЖРФМ, 2008, ? 1-12, стр. 2-20.





« назад

Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 89, Выпуск № 1 (2017г.)
ЖРФМ, 2016, № 1-12 (ЖРФХО, Т. 88, вып. № 4)
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 88, Выпуск № 3 (2016г.)
Шпеньков Г.П. Динамическая модель элементарных частиц. Видео лекция
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 88, Выпуск № 2 (2016г.)
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 88, Выпуск № 1 (2016г.)
Журнал
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 87, Выпуск № 3 (2015г.)
Журнал Русской Физической Мысли, 2015, № 1-12
Журнал Русского Физико-Химического Общества, Том № 87, Выпуск № 2 (2015г.)
Журнал Русского Физико-Химического Общества ЖРФХО, Том 87, Выпуск № 1 (2015г.)
Энциклопедия Русской Мысли. Том 24
Энциклопедия Русской Мысли. Том 23
Энциклопедия Русской Мысли. Том 22
Энциклопедия Русской Мысли. Том 21
Армянская секция Русского Физического Общества
Энциклопедия Русской мысли. Том 20
Энциклопедия Русской мысли. Том 19
Энциклопедия русской Мысли. Том 18
Энциклопедия русской Мысли. Том 16
Энциклопедия русской Мысли. Том 15
Энциклопедия Русской Мысли. Том 14
Энциклопедия Русской Мысли. Том XIII
Украинская секция Русского Физического Общества
Санкт-Петербургская секция Русского Физического Общества
Иркутская секция Русского Физического Общества
Новосибирская секция Русского Физического Общества
Катрен 12. ГМО - ГЕНОФАШИЗМ
Водородное топливо Юрия Краснова
Алиев А.С. Российская астрономия. Часть 2. - 2011г.
Жигалов В.А. Уничтожение торсинных исследований в России
ЭРМ 12: Колесников И.В. Природа глобальных катаклизмов. - 2010 г.
Алиев А.С. Российская астрономия. - 2010 г.
Открытое Заявление Президента Русского Физического Общества Родионова В.Г. Президенту Российской Федерации Медведеву Д.А.
ЭРМ 11: Оше А.И. Поиск единства законов природы (Инварианты в природе и их природа). - 2010 г.
ЭРМ 10: Петракович Г.Н. Биополе без тайн. Сборник научных работ. - 2009 г.
ЭРМ 1: Гриневич Г.С. Праславянская письменность. Результаты дешифровки. Том 1. - 1993 г.
ЭРМ 6: Хачатуров Е.Н. Элиминация значительной части ДНК... - 1995 г.
ЭРМ 3: Иванов Ю.Н., Иванова Н.М. Жизнь по интуиции. - 1994 г.
ЭРМ 4: Гудзь-Марков А.В. Индоевропейская история Евразии. Происхождение славянского мира. - 1994 г.
Два открытия
Официальный доклад Аполлон-11. Лунные карты составлены безграмотно
Ральф Рене. Как NASA показало Америке Луну
НЛО: соседи по Солнцу.16.05.2011
Бутусов. Раджа Солнце. Глория. 9.01.2012
Катрен 18. Технология спаивания
Фильм С. Веретенникова
Энциклопедия русской Мысли. Том 17

Ссылки:

rodionov@rusphysics.ru - ПОЧТОВЫЙ ЯЩИК РЕДАКЦИИ ЖУРНАЛА "ЖУРНАЛ РУССКОЙ ФИЗИЧЕСКОЙ МЫСЛИ"
Главный редактор Родионов В.Г.
Денежные пожертвования направлять в Сбербанк РФ на карточку № 63900240 9014875013.


Rambler's Top100