Есть конспект?
Пришлите нам!

Ветряки Selsam закрутились без башни


Ветряки Selsam закрутились без башни
Этот 800-метровый небоскрёб-город на морском побережье должен не только обеспечивать себя электричеством, но и поставлять его во внешнюю сеть, а ещё — опреснять воду для питьевых нужд. Всё — за счёт супертурбины необычной конструкции (иллюстрация Michael Sanchez). Ветряки Selsam закрутились без башни

15 мая 2008

Капитаны судов, подходящих к берегу, сначала увидят лес странных тонких "водорослей", потянувшихся вдруг к облакам. Эти вертящиеся "растения" под порывами ветра будут склоняться над самим кораблём, отвлекая внимание мореходов от того, что находится на берегу — матери всех ветряных мельниц.

Примерно так может выглядеть картина приближения к морскому побережью, оборудованному ветровыми электростанциями необычного типа. Но прежде чем рассказать о 800-метровой "мельнице" и её младших братьях, живущих в море, надо пояснить, как их изобретатель "дошёл до жизни такой".

Знакомимся. Неутомимый адепт ветровой энергетики, калифорниец Дуглас Селсам (Douglas Spriggs Selsam), и его компания Selsam Innovations (она же Superturbine) занимаются "пропеллерами на палочках" уже много лет.

Цель – самая благородная: снизить стоимость ветряков и энергии, ими вырабатываемой. Пусть в разных странах и развивается ветровая энергетика – классической она пока ещё не конкурент.

Дуглас Селсам (слева) и его помощники: Брент Шайбель (Brent Scheibel) и Эзра (Ezra). За их спинами — рекордная турбина. А в чём состоит её рекорд — читайте дальше (фото Selsam Innovations).

Дуглас Селсам (слева) и его помощники: Брент Шайбель (Brent Scheibel) и Эзра (Ezra). За их спинами — рекордная турбина. А в чём состоит её рекорд — читайте дальше (фото Selsam Innovations).

Правда, бывают исключения. Вот недавно в Испании в один из удачных дней ветряки поставили в электросеть более 40% от общей потреблённой страной мощности.

А в целом дороговато всё это выходит. Так что простор для фантазии имеется. И чего только мы в этой области не видели: и просто красивый генератор, и воздушный эскалатор, и парящую башню, и даже ветровую плотину, летящую над Ладожским озером.

Селсам придумал свой подход к решению проблемы. Обычно, чтобы нарастить мощность ветряка, конструкторы увеличивают длину его лопастей – ометаемую ротором площадь. Дуг решил вместо этого наращивать число "пропеллеров", установленных на одной оси.

Законный вопрос: не будут ли они друг друга затенять, загораживать от воздушного потока? Немного. Но вспомните – существуют же соосные воздушные винты (у турбовинтовых самолётов или у вертолётов). Тот же принцип.

Так появилась первая ласточка Селсама – ветряк California SuperTwin. Генератор тут один, но его вал выходит из корпуса и вперёд, и назад. На некотором расстоянии от генератора установлены два ротора диаметром по 2,4 метра, строго "в затылок" друг другу.

California SuperTwin устроен несложно, но и этого его создателю показалось мало, и он решил ещё сильнее упростить конструкцию ветрогенератора (фотографии Selsam Innovations).

California SuperTwin устроен несложно, но и этого его создателю показалось мало, и он решил ещё сильнее упростить конструкцию ветрогенератора (фотографии Selsam Innovations).

При скорости ветра в 14 метров в секунду SuperTwin выдаёт в сеть 2 киловатта, чем очень радует Дуга, а также покупателей его изделий. Селсам продаёт своих "близняшек" по $2 тысячи.

Дальше эта идея вылилась в систему, прозванную Дугом мультиротором. Смысл аналогичный: берём длинный-предлинный вал и нанизываем на него множество ветряков, на таком расстоянии, чтобы они друг дружке не мешали. А чтобы вал не особо прогибался, крепим его посередине. Там и будет генератор.

Причём вал такой установки может наклоняться на небольшой угол к горизонту, благодаря чему все ветряки оказываются не точно друг за другом (по отношению к потоку), а чуть со смещением. В таком положении удаётся снять наибольшую мощность, по-прежнему обойдясь одним генератором и одной мачтой на всех.

Рисунок из патента Селсама. Можно подобрать такой оптимальный угол наклона вала, при котором отдача будет наибольшей (иллюстрация Selsam Innovations).

Рисунок из патента Селсама. Можно подобрать такой оптимальный угол наклона вала, при котором отдача будет наибольшей (иллюстрация Selsam Innovations).

Можно сказать, что куда проще сделать один, но большой пропеллер. Однако погодите.

Дело в том, что очень большие ветряки вращаются довольно медленно, величественно. И чтобы приводить генератор, их приходится оснащать набором шестерёнок, ускоряющих вращение вала. Поскольку действительно мощный генератор с низкими оборотами выходит очень тяжёлым, а генератор той же мощности, но рассчитанный на большие обороты, оказывается куда легче и компактнее.

С мультиротором же темп вращения ветряка получается очень высоким, так что генератор сидит непосредственно на валу, и никаких лишних передач не требует.

Эту концепцию Селсам успешно проверил в деле ещё в 2004-м. Благо его исследования и опыты нашли отклик в энергетической комиссии Калифорнии (California Energy Commission), которая и спонсировала умельца.

Он построил мультироторный генератор с семью винтами на общем валу, поднял его на высокую мачту и получил вот что. При диаметре турбины в 2,1 метра с неё удалось снять 5,3 киловатта (при скорости ветра 14,5 метра в секунду). Это, как утверждает изобретатель, рекорд.

7-роторный рекордный ветряк Селсама. Вал — углеволоконный композит, ступицы "пропеллеров" — алюминий, лопасти — полипропилен, усиленный углеволокном (фотографии Selsam Innovations).

7-роторный рекордный ветряк Селсама. Вал — углеволоконный композит, ступицы "пропеллеров" — алюминий, лопасти — полипропилен, усиленный углеволокном (фотографии Selsam Innovations).

Такую установку, способную "вырастать" до больших размеров, Дуглас назвал "Супертурбиной" (Superturbine).

Он посчитал, что крупный мультиротор сможет дать ток огромному зданию, вместе с тем не занимая слишком много места.

Так появился "дизайнерский" проект Zero Net Energy Building.

Высота этого здания составляет 610 метров. Венчает его "Супертурбина", разворачивающаяся и наклоняющаяся в разные стороны на шарнире.

Здание размещено на небольшом островке посреди искусственного озера.

Zero Net Energy Building. Синие прямоугольнички на окнах наводят на мысль о солнечных батареях, но на этот счёт у Селсама ничего не сказано (иллюстрация Michael Sanchez).

Zero Net Energy Building. Синие прямоугольнички на окнах наводят на мысль о солнечных батареях, но на этот счёт у Селсама ничего не сказано (иллюстрация Michael Sanchez).

На этом инженер не остановился. Вместе с дизайнером Майклом Санчесом (Michael Sanchez) он придумал "полумильный" (в высоту) небоскрёб-город, аналогично украшенный "Супертурбиной" (он и показан на рисунке под заголовком).

Эта башня также стоит на острове посреди озера, которое, судя по рисунку, соединено каналом с близлежащим океаном (не забываем, изобретатель родом из Калифорнии).

Очевидно, по каналу должны проходить яхты. Но у него есть и ещё одна функция. Авторы проекта полагают, что огромная мощность ветряка башни-города позволит последнему тратить часть энергии на опреснение воды.

Мультироторные ветряки с упругим, податливым валом (фотографии Selsam Innovations).

Мультироторные ветряки с упругим, податливым валом (фотографии Selsam Innovations).

Американец построил не один вариант своего мультиротора и пришёл в результате к такой идее: вал нужно сделать гибким (но всё же упругим), тогда он сам будет заметно гнуться под действием ветра, обдувающего лопасти винтов, обеспечивая более менее правильное их положение.

Так можно отказаться и от мачты (башни). Генератор расположить на земле, длинный гибкий вал "выпустить" вверх, а там он сам нагнётся по ветру, подставив ему свои многочисленные "колёса".

А это называется "концентрированный" вариант ветровой мультитурбины. Посередине "копья" — генератор на 560 ватт. За роялем — автор. То есть аппарат — в руках изобретателя. Справа: один из ветряков Дугласа питает 200-ваттный светильник. В общем — автор жжёт (фотографии Selsam Innovations).

А это называется "концентрированный" вариант ветровой мультитурбины. Посередине "копья" — генератор на 560 ватт. За роялем — автор. То есть аппарат — в руках изобретателя. Справа: один из ветряков Дугласа питает 200-ваттный светильник. В общем — автор жжёт (фотографии Selsam Innovations).

Вот и существенное упрощение установки. Ни башни, ни стабилизаторов, разворачивающих ветряк по потоку, ни перегибающихся кабелей, ни подвижных контактов…

Красота.

Тут-то мы и переходим к самому яркому проекту Селсама, который окончательно "снёс башню", в смысле – устранил необходимость в мачтах для ветряков.

Вот он, полюбуйтесь.

Иллюстрации Michael Sanchez.

Иллюстрации Michael Sanchez.

Называется это чудо Selsam Off-Shore Superturbine, то бишь "морские супертурбины Селсама".

Здесь генераторы размещены внутри поплавков, заякоренных на дне. Причём предусматривается несколько вариантов крепления, в зависимости от самого дна и глубины.

Корпуса генераторов могут наклоняться в разные стороны, но не вращаться, за счёт специального сочленения, напоминающего кардан. Причём тут с электрическими кабелями ничего не происходит – они остаются почти неподвижными. Что опять-таки сокращает число узлов и деталей, удешевляет систему и повышает её надёжность.

"Это походит на изгиб вашей спины. Вы можете наклониться вперёд, назад и в стороны, но нервы в вашем позвоночнике не будут скручиваться", — образно поясняет Дуглас.

Устройство морских турбин Селсама (иллюстрации Michael Sanchez).

Устройство морских турбин Селсама (иллюстрации Michael Sanchez).

Из генераторов вверх тянутся длинные валы с "мультиветряками", выполненные из углеволокна. Под действием ветра они сами склоняются в нужную сторону.

Россыпи таких аппаратов можно легко установить неподалёку от берега – не понадобится ни специальных судов, ни тяжёлых подъёмных кранов. И столь же легко их можно демонтировать при необходимости и перевезти на новое место работы.

Генератор находится в верхней части поплавка, для облегчения доступа ремонтников (иллюстрации Michael Sanchez).

Генератор находится в верхней части поплавка, для облегчения доступа ремонтников (иллюстрации Michael Sanchez).

Достоинств у таких систем масса. В них минимум подвижных частей. Они не слишком-то опасны для судов, даже при столкновении. Их можно устанавливать как на мелководье, так и на приличном расстоянии от берега. Единственно, что может помешать фантазии владельцев, – сложность прокладки кабелей.

Но ведь тянут же по дну океанов кабели аж с континента на континент? Эта техника отработана уж лет сто как.

Автор ветряка пишет, что для пущей безопасности бакены можно снабдить мягкими "бамперами". Но вот о сигнальных огнях — ни слова. А ведь они явно понадобятся (иллюстрации Michael Sanchez).

Автор ветряка пишет, что для пущей безопасности бакены можно снабдить мягкими "бамперами". Но вот о сигнальных огнях — ни слова. А ведь они явно понадобятся (иллюстрации Michael Sanchez).

Как водится, изобретатель верит, что именно его машина даст миру прорву даровой "зелёной" энергии.

Может быть. Это покажет только опыт.

А ещё Селсам особо подчёркивает, что его "водоросли" ветряков, поднимающиеся из воды, довольно тонкие и малозаметные. В отличие от систем равной мощности, в которых применялись бы ветровые генераторы классического типа ("мельницы"). Так что с точки зрения эстетики тут всё "ок".

По мере роста расстояния поля ветрогенераторов Селсама исчезают из вида и "растворяются" в пейзаже гораздо быстрее прочих систем (иллюстрации Michael Sanchez).

По мере роста расстояния поля ветрогенераторов Селсама исчезают из вида и "растворяются" в пейзаже гораздо быстрее прочих систем (иллюстрации Michael Sanchez).

Наконец, новатор решил, что для пущей эффективности число ветряков на одном валу надо бы увеличить, а сам вал – удлинить.

Позвольте, куда уж дальше – вал же пригнётся к самой воде?

"А вот и нет", — отвечает автор проекта. И рисует нам дирижабль, который верхний край этого гибкого вала и будет поддерживать в небе.

Морская ветровая турбина от Selsam Innovations с точки зрения рыбы и креветки (иллюстрации Michael Sanchez).

Морская ветровая турбина от Selsam Innovations с точки зрения рыбы и креветки (иллюстрации Michael Sanchez).

Американец придумал специальную систему подшипников, которые позволяют гибкому валу с лопастями свободно вращаться, при том что и аэростат и, понятно, дно моря — останутся на месте.

Патенты, патенты, патенты, несколько статей в журналах, масштабные модели… Дуг активно продвигает своё изобретение уже не первый год. Очевидно, продажа маленьких ветряков не приносит ему остаточно дохода, чтобы реализовать столь масштабный проект.

Предлагаем вам самим оценить: а стоило бы его реализовывать? Ответ неочевиден.

Dr.BoT© Konspektiruem.ru