У Вас есть удачное изобретение?

Публикуйте концепцию и возможно инвестор заметит Вас!

ОБРАТНАЯ СВЯЗЬ

ЗАСТЕГНУТАЯ МОЛНИЯ

26-05-2017

Опоры ЛЭП, уродующие облик планеты, вскоре не понадобятся - электроэнергию через 10-15 лет станут передавать прямо по воздуху. Да и добывать энергию не будет нужды: зачем, когда можно бесплатно позаимствовать ее у солнца?

Мечта Джеймса Бонда

Приспособления для беспроводной передачи электроэнергии - "завсегдатаи" шпионских и фантастических сериалов, где очередной супермен или гуманоид поражает своих противников искусственной молнией. Однако настоящие научные исследования и эксперименты (кстати, совсем небезобидные) в области беспроводной передачи электроэнергии начались гораздо раньше, чем сценаристы стали использовать тему управляемых молний в своих творениях.

Пионером беспроводной электроэнергетики стал американский ученый Никола Тесла. Его опыты, в ходе которых, в частности, взорвался генератор электростанции в Колорадо-Спрингс (США), начались в конце XIX и продолжались до середины XX века.

Правда, эти эксперименты, скорее, породили больше слухов (в соответствии с одним из них во взрыве в Тунгусской тайге в 1908 году виноват не метеорит, а испытание супероружия Тесла), чем привели к созданию реальных технологий. Однако, как говорится, главное - идея. К ней ученые обращались (преимущественно теоретически) и в начале второй половины прошлого века. Например, много внимания этой проблеме уделял лауреат Нобелевской премии академик Петр Капица. Но возобновление активных работ в области беспроводной передачи энергии произошло только в 1980-е годы. Лидерами в этих исследованиях стали США, Япония и СССР.

С небес на землю

Современные проекты по созданию систем беспроводной передачи электроэнергии преследуют исключительно мирные, промышленно-экономические цели.

Такие устройства будут востребованы для электрификации населенных пунктов и промышленных объектов, отделенных от линий электропередачи водными массивами, ущельями, болотами. Или для тех объектов, которые находятся на одном месте непродолжительное время, например, буровых установок и т. д. А также для снабжения энергией различных летательных аппаратов, включая космические.

Самый "долгоиграющий", затратный, но при этом и самый многообещающий проект - создание солнечного энергетического спутника, который будет передавать на Землю дармовую солнечную энергию, где она, в свою очередь, станет преобразовываться в "привычное" электричество.

Но пока ближе всех к реализации стоит технология передачи энергии в околоземном пространстве. И если в работах над "солнечным" проектом Россия за последние годы отстала от других держав (здесь на передний план вышли Япония, США, Канада и Франция), то по части наземных устройств мы сохраняем ведущие позиции.

Наиболее перспективной беспроводной технологией сегодня признается метод передачи электроэнергии узко-направленным лучом сверхвысокочастотных (СВЧ) электромагнитных колебаний (гораздо более мощных, чем в привычных для нас печках-микроволновках). Суть метода такова: постоянный ток преобразуется в энергию СВЧ-колебаний, затем СВЧ-энергия передается в нужное место, где снова преобразуется в энергию постоянного тока и, соответственно, становится пригодной для бытового или промышленного применения. Работы в этом направлении в России ведут государственное научно-производственное предприятие "Исток", МГУ им. Ломоносова, Институт электроэнергетических проблем Российской академии наук.

Легенда о циклопе

Два первых этапа передачи энергии - преобразование в СВЧ и непосредственно передача - сейчас способны выполнять многие устройства. А вот проблема обратного преобразования СВЧ-энергии в энергию постоянного тока до последнего времени не имела удовлетворительного решения ни у нас, ни за рубежом. Дело в том, что в ходе всех преобразований теряется значительная часть энергии. То есть КПД получается очень низким - меньше 50%. А по расчетам ученых, работа устройства будет экономически оправдана только в том случае, если ее КПД превысит 60%.

Сейчас большие надежды возлагаются на устройство под названием "циклотронный конвертер (преобразователь)" - в обиходе "Циклоп", который разрабатывается на НПП "Исток". После того как данные о принципах работы "Циклопа" в 1995 году были впервые преданы огласке, этой разработкой немедленно заинтересовалось мировое сообщество, и наши ученые чуть ли не автоматически стали участниками различных международных программ.

При том что "Циклоп" способен "выдавать" 80-85% КПД, он еще имеет и высокий уровень мощности преобразования (1-10 кВт), а также высокое выходное напряжение (5-20 кВ), что кратно превышает показатели ранних разработок. Вместе с тем "Циклоп" демонстрирует рекордную надежность работы и способен выдерживать значительные перегрузки.

В целом работа всей системы беспроводной передачи будет выглядеть следующим образом. По кабелю энергия постоянного тока поступает в преобразователь. Там она конвертируется в энергию СВЧ и направляется в виде "энерголуча" на антенну. На антенне установлен ретранслятор (отражатель), который "отправляет" этот луч "по месту назначения", где его "ловит" принимающая антенна и, в свою очередь, направляет луч прямиком в "Циклоп". В "Циклопе" СВЧ-энергия обратно преобразуется в энергию постоянного тока и снова попадает в кабель.

Частота излучения такова, что луч проходит через атмосферу абсолютно без потерь.

Через тернии к звездам

Когда речь идет об энергетике и тем более о новациях в этой сфере, непременно встает вопрос о безопасности и воздействии на природу. Как показали опыты, проведенные в США на пчелах и зябликах, живые твари, попав "под луч", просто чувствуют непривычное тепло и покидают зону передачи энергии. Что касается самолетов и спутников, то, во-первых, маловероятно, что состоится их "встреча" с СВЧ-лучом, а во-вторых, воздействие на летательные аппараты сводится к минимуму. И самолеты, и спутники летают с высокими скоростями (например, скорость спутника 7,8 км в секунду). Соответственно, даже если диаметр луча составит 10 км (а есть и такие проекты), то воздействие будет длиться немногим более секунды и летательный аппарат не успеет даже нагреться.

По словам начальника производственного комплекса НПП "Исток" Юрия Будзинского, в настоящий момент главная проблема российских ученых и инженеров - недостаток финансов, необходимых для доработки "Циклопа". Чтобы запустить этот прибор в серию, "Истоку" необходимо провести испытания, закупить и установить оборудование на сумму $0,5 млн. Планируется, что эти деньги будут найдены уже в нынешнем году, а еще через год-два начнется серийное производство "Циклопов" (в объеме 100 штук в год). Предполагается, что один "Циклоп" будет стоить около $15 тыс. (стоимость комплекса в целом не превысит $25 тыс.).

По оценкам специалистов предприятия, спрос, учитывая слабую обеспеченность электроэнергией Крайнего Севера, Сибири и некоторых районов Кавказа, превысит предложение.

Солнечный удар

Самые мощные программы по созданию солнечного энергетического спутника в настоящий момент реализуются в США и Японии. "Венцами творения" обоих проектов станут спутники - ловцы солнечного света, которые с геостационарной орбиты (высота - 36 тыс. км) будут отправлять преобразованную в СВЧ солнечную энергию на Землю. Приемными устройствами послужат "тарелки" диаметром около 4 км.

Страна восходящего солнца планирует уже в 2005 году запустить экспериментальный спутник на высоту 500-1000 км, который будет летать над экватором и периодически отправлять энергию на Землю. В настоящий момент ведется поиск места для принимающих устройств в Африке и Южной Америке.

Американцы, в свою очередь, рассчитывают, что уже в 2020 году у них на службе будет находиться полноценный мощный энергетический спутник. С его помощью США планируют получать четверть всей потребляемой в стране электроэнергии - самой экологичной, не требующей ни сырья, ни утилизации отходов. Правда, впечатляет и стоимость проекта - $60 млрд. Для сравнения: высадка астронавтов на Луну обошлась Америке в $25 млрд.

По мнению наших ученых, Россия будет принимать активное "инженерно-технологическое" участие во всех крупных проектах по передаче электроэнергии из космоса, что, в конце концов, обеспечит нам достойное место в каком-либо совместном мегапроекте. В результате энергетическими подарками из космоса не будем обделены и мы.

Автор: М. Сидоров


Другие статьи по теме:
 НА НИЗКИХ ОБОРОТАХ
 БУДЕТ ЛИ ПЕРЕВОРОТ В ЭНЕРГЕТИКЕ?
 Патентные исследования
 ИННОВАЦИЯ В ПЕРВОМ ПОКОЛЕНИИ
 Патентный поиск

Добавить комментарий:
Введите ваше имя:

Комментарий:

Защита от спама - введите символы с картинки (регистр имеет значение):

plastovawards.ru Играете в игры на деньги ganimator slot? Лучшие предложения - у нас на сайте!

Популярные услуги:

  • Ранжирование проектов в России и за рубежом

    Содействие в участии в зарубежных выставыках и конференциях: от подачи завки и подготовки рекламного материала до самого проведения. Подбор кадров для представительств зарубежных компаний и организаций.

    К услуге

  • Продвижение Ваших проектов и помощь бизнесу

    Любые Ваши коммерческие идеи мы превратим в логически законченный, наглядно оформленный документ (бизнес-план), который можно преподнести инвесторам и партнерам..

    К услуге

Подпишитесь на новости:

И на вашу почту всегда будут приходить только самые интересные и отбрные новости нашего проекта.

подписка:

* В данный момент новости возможно получать только по каналу RSS

НАВЕРХ