Энергетическая башня


Энергетическая башня

Энергетическая башня — проектируемое устройство для производства электроэнергии. Данная установка комбинирует в себе солнечную и ветровую энергетику. Вода из находящегося рядом с башней водоёма перекачивается на верх башни и распыляется, охлаждая тем самым находящийся там жаркий воздух. Охлажденный воздух течёт вниз и вращает турбину, находящуюся внизу. В настоящее время не построено ни одной подобной установки, однако в израильском университете Технион группой учёных под руководством профессора Дана Заславского с 1982 года проводится большая работа по изучению потенциала и проектированию этих устройств[1].

Содержание

Хронология

1965 год. Впервые выдвинута идея получения энергии с помощью энергетических башен такого типа. Идея принадлежит профессору Филлипу Карлсону из фирмы Локхид.

1975 год. Выдача патента на изобретение Филлипу Карлсону[2][1].

1982 год. Начало интенсивная изыскательной работе в израильском университете Технион. Команда из десятков учёных и инженеров под руководством профессора Дана Заславского потратила более 100 человеко-лет на исследование и разработку проекта энергетической башни[1].

1994 год. По поручению министра энергетики Израиля была создана специальная комиссия из независимых специалистов, проведшая тщательную проверку результатов работы команды профессора Заславского. Заключение комиссии было полностью положительным. Команда Техниона продолжает совершенстовать свой проект[1].

2000 год. Индийская научная организация TIFAC (Technology, Information, Forecasting and Assessment Council) после собственного рецензирования проекта израильских учёных, к тому моменту содержащему уже около 2500 страниц, делает предложение правительству Израиля о дальнейшей совместной работе. Было дано согласие[1].

2001 год. Образована совместная израильско-индийская Управляющая комиссия (англ. Steering Committee). В мае 2001 г. она провела конференцию в Иерусалиме, на которой было принято принципиальное решение построить демонстрационную энергетическую башню мощностью от 6.5 до 10 МВт, высотой 400 метров, диаметром 150 метров. Её стоимость была оценена в 100 миллионов долларов. Половину этой суммы было готово выделить правительство Индии; начался поиск инвесторов, готовых оплатить вторую половину[1]. Проект не был реализован.

2011 год. Американская компания Clean Wind Energy объявляет о планах сооружения двух энергетических башен высотой 3000 футов (914,4 метра). Башни будут расположены в пустыне Сонора, рядом с аризонским городком Сан Луис, недалеко от мексиканской границы. Англоязычное название сооружения несколько отличается от того, что использовал профессор Заславский (Downdraft Tower и Energy Tower), но принцип работы тот же самый. Касательно авторов американского проекта ясности нет, некоторые источники упоминают имя Заславского, некоторые нет. В настоящее время (2012 г.) продолжаются подготовительные работы по этому проекту[3][4].

Предпосылки к созданию технологии

Одной из сложных проблем мировой энергетики является экономическая и политическая зависимость от каменного топлива, запасы которого уменьшаются. Другой тяжелой проблемой является загрязнение окружающей среды продуктами горения угля. Его горение выделяет в атмосферу «тепличные» газы, такие как СО2, который усиливает тепличный эффект. Эти проблемы требуют срочного нахождения альтернативных чистых и возобновимых видов топлива. Самые известные источники возобновляемой энергии это солнечная энергия, гидроэнергия и сгорание растений. Другой источником является технология «Энергетическая труба». Одним из ее разработчиков профессор факультета агроинженерии Техниона Дан Заславский.

Принцип работы

Эта установка создает искусственный ветер круглые сутки. Актуальна технология для сухих и жарких районов, таких как пустыня, так как ее «топливо»-это сухой и горячий воздух. В трубе охлажденный распыленной водой воздух течет вниз по трубе. Течение воздуха вызывает вращение турбин, а генераторы подключенные к турбинам в свою очередь вырабатывают электричество. [1]

Сначала нужно построить трубу высотой около километра и диаметром около трети ее высоты. [2] Источник воды нагнетаемой наверх трубы—вода моря. Насосы качают воду из моря и под давлением нагнетают ее наверх трубы. И высвобождают ее рассеянными струями через распылители по периметру трубы. В верхней части трубы распыляют капли воды. Нагретый солнцем воздух(чем выше, тем он горячей) заставляет воду испаряться теряя энергию и остывая. [1] [2]

Остывая воздух становиться плотней, чем окружающий воздух и как результат он опускается вниз внутри трубы. [1] Охлажденный воздух течет с большой скоростью вниз по трубе, вращая турбины и производя электричество без топлива и не загрязняя окружающую среду. [2]В случае огромных размеров трубы, воздух создает мощный ветер. В основании трубы установлены турбины, через которые выходит холодный воздух вращая с высокой скоростью крыльчатки турбин. [1] [2] За турбинами стоят диффузоры, через которые холодный воздух возвращается в окружающую среду. Цель диффузора извлечь остатки энергии, которой обладает ветер после турбин. В конце находится система по захвату не испарившихся капель. Капли собираются в отстойниках и направляются обратно в море.

Преимущества

  • Нет потребности в дорогостоящих ресиверах.
  • Возможна выработка возобновляемой энергии 24 часа в сутки без необходимости приема солнечных лучей[1].
  • Площадь в 10 меньше площади нужной для станции на солнечной энергии[1].
  • В мире есть около 40 территорий, имеющих подходящие климатическо-географические условия для использования энергетических башен[1].
  • Стоимость производства энергии самая низкая из всех существующих на сегодняшний день(1-4 цент/кВт). [2] [5]
  • Возможно также параллельно выработке электроэнергии использовать башню для опреснения морской воды. Стоимость такого опреснения будет в два раза ниже традиционной технологии обратного осмоса[1].

Энергобаланс

Согласно предварительным оценкам строительство трубы к северу от Эйлата в районе Ютваты, выяснилось, что около 33 % извлекаемой энергии пойдет на нагнетание воды, 22 % на потери на трение и кинетическую энергию и 45 % [2] на энергию потребителям. Так что баланс положительный. Диапазон мощностей 200—600 МВт[2].

Влияние на окружающую среду

Компьютерная модель показала, что холодный воздух не создаст оазис и изменение микроклимата. Холодный воздух находится в нижних 10 метрах и не смешивается с окружающим воздухом, из-за своей более высокой плотности. Расход воздуха маленький по сравнению с атмосферными потоками. Воздух приходит к трубе в силу глобального явления называемого «Ячейки Хадли» (Система вертикальной циркуляции в атмосфере обычно по три ячейки в пространстве между экватором и полюсами. При соприкосновении ячеек низких и умеренных широт вертикальные потоки направлены вниз, то есть воздух опускается. Это зона западных поверхностных ветров. В области контакта ячеек средних и высоких широт воздух поднимается. Это зона преобладающих восточных поверхностных ветров и струйного течения на больших высотах). Так что труба не может повлиять глобальные процессы.

Стоимость строительства

Стоимость возведения такой трубы в районе Эйлата оценивается в 850 миллионов долларов около 2300 $/КВт. [2] По ходу разработок была выдвинута идея постройки трубы внутри горы, но была отвергнута как не рентабельная. Труба строиться не из железобетона, а на основе стальной фермы. Изнутри трубы покрыта чем-то наподобие обивки. Технология строительства высоких зданий существует в Дубае и Китае, так что не будет представлять определяющей проблемы. С точки зрения прочности, внешний ветер влияет сильней, но трубы спроектирована, так что она выдерживает любой самый сильный ветер в пустыне в данном районе.

См. также

Примечания


Wikimedia Foundation. 2010.

Смотреть что такое "Энергетическая башня" в других словарях: