Торнадо, как источник «чистой энергии»
Июл 1st, 2010 От Издатель LE RU
Оригинал статьи на английском языке находится по адресу http://hubpages.com/hub/New-Clean-Energy-Tornado-Power
Доступные для человечества запасы углеводородного энергетического сырья неуклонно приближаются к истощению. Во многих странах уже давно прилагаются значительные усилия для поиска альтернативных источников энергии, и достигнуты определенные практические результаты. Наиболее привлекательной является идея преобразования в электроэнергию энергии природных стихий — воды, ветра, солнца, подземного тепла, которая практически неисчерпаема. Но имеющиеся технологии пока еще не позволяют обеспечить эффективность, стоимость, надежность, постоянную и повсеместную доступность, сравнимые с тепловыми электростанциями. Поэтому не прекращаются попытки найти более эффективные способы использования энергии природных явлений.
Всем известна разрушительная мощь торнадо, и соблазн использовать ее во благо очень велик. Особо привлекательно то, что она сконцентрирована в относительно небольшом пространстве, и энергетическая станция на основе торнадо может получиться достаточно мощной и, в отличие от ветровых станций, занимать небольшую площадь. Даже если из-за непредсказуемости и неконтролируемости торнадо невозможно создать станцию, способную обуздать само природное явление, то можно попытаться построить установку, создающую искусственный управляемый смерч, и получать электроэнергию из него.
Над созданием малого прототипа такой станции и компьютерной модели в сотрудничестве с аэродинамической лабораторией университета западного Онтарио работает инженер Луис Мичоуд, организовавший под данный проект компанию AVEtec Energy и посвятивший этому делу уже более четырех десятилетий.
Запатентованная идея «торнадо-станции» заключается в использовании отработанного тепла, выбрасываемого промышленным предприятием, для создания искусственного смерча и последующего преобразования его энергии в электрическую. На стадии предварительных исследований работы финансировались Центром высших достижений Онтарио (Ontario Centres of Excellence), и теперь планируется привлечь средства частных инвесторов для строительства полномасштабной экспериментальной электростанции.
Кажущаяся на первый взгляд абсурдной, идея «вихревой машины» на искусственном торнадо, по мнению специалистов, может оказаться вполне жизнеспособной и технически осуществимой. Ведь она основана на хорошо изученных и широко применяющихся на практике принципах конвекции. При наличии разницы температур тепло поднимается вверх и при подъеме носитель тепла, например воздух, закручивается вихрем, обратно тому как закручивается вода, вытекающая через отверстие раковины. Само существование явления торнадо подтверждает, что даже относительно слабый солнечный нагрев земной поверхности и возникающие в результате конвекционные воздушные потоки при определенных условиях могут вызвать вихри, концентрирующие в небольшом пространстве колоссальную механическую мощность. Не плохо было бы научиться управлять процессами естественной природы и использовать механическую энергию атмосферных вихрей, вызванных солнечным теплом. Создание атмосферной вихревой машины (в английской аббревиатуре AVE — Atmospheric Vortex Engine), преобразующего энергию атмосферного конвекционного потока, позволило бы получать электроэнергию с удельной стоимостью в два раза меньшей, чем у другой самой экономичной перспективной технологии.
Схематично вихревая машина может состоять из открытой сверху цилиндрической трубы большого диаметра, в основании которой имеются подающие воздуховоды, направленные по касательной к ее стенке. Нагрев воздуха с помощью запускающего источника тепла, например пара, вызывает вихрь. После возникновения вихря необходимое для его поддержания тепло может извлекаться из теплого влажного воздуха или отбираться из расположенных снаружи трубы башенных охладителей. Постоянным источником тепла для периферийных теплообменников может служить отработанное тепло, выбрасываемое промышленным предприятием, или теплая морская вода. Ограничение с помощью заслонок количества поднимающегося вверх воздуха позволит регулировать мощность вихря. Остановить вихрь можно изменением с помощью заслонок направления подачи воздуха на противоположное. Электрическая энергия производится турбодетандерами, размещенными на выходе подающих воздуховодов. Давление воздуха в основании вихря меньше давления внешней среды, так как плотность поднимающегося воздуха меньше плотности окружающего воздуха на том же уровне. Давление воздуха на выходе турбодетандеров также меньше атмосферного, так как они выходят в основание вихря.
Атмосферная вихревая машина использует те же принципы термодинамики, что и солнечная башенная тепловая станция. Механическая конструкция солнечной башни заменяется центростремительной силой вихря, а слой окружающего воздуха работает как солнечный коллектор. В то же время атмосферная вихревая машина не нуждается в таких конструкциях, как башня и коллектор, высота и размер которых (а, следовательно и суммарная мощность вырабатываемой электроэнергии) ограничены практическими соображениями. Диаметр стены цилиндра трубы может достигать 200 м, а высота 100 м. В этом случае диаметр вихря у основания будет составлять 50 м, а его высота достигать тропосферы. Каждая такая станция способна вырабатывать от 50 до 500 МВт электроэнергии.
