Пост опубликован: 25 мая, 2020
Обновлённая солнечная башня – химера солнечной и ветровой энергетики
Содержание статьи
Сторонники альтернативной энергетики изобрели новую концепцию генератора, совмещающую в одном проекте солнечные концентраторы и вертикальные ветряки. Устройство кажется фантастически абсурдным, однако в Испании экспериментальный проект Обновлённой Солнечной Башни (SUT – Solar Updraft Tower) успешно проработал 7 лет, вместо 3 запланированных.
Теоретическое обоснование
Идея такой конструкции витала в воздухе со времён Леонардо Да Винчи. Именно ему приписывают изобретение устройства, которое должно помещаться внутрь дымовой трубы, и за счёт тяги, вращать вертел с мясом, которое жарится над огнём очага. Но только в начале 20-го века, несколько инженеров, независимо друг от друга предложили идею солнечной башни.
Схема была такая: на свободном открытом пространстве, например в пустыне, строилась высокая труба. Поверхность вокруг неё покрывалась чёрным материалом, чтобы лучше нагреваться. В результате, в трубе появляется тяга, и если внутрь поместить вертикальный генератор, то будет вырабатываться электроэнергия. Т.е. источник энергии был альтернативный, но смешанного происхождения: нагревало Солнце, но вращал ветер (воздушный поток).
Реальные эксперименты и проверка теории
В 1982 году, недалеко от Мадрида, немцы построили обновлённую солнечную башню. Так как проект был экспериментальным, то он не предполагал коммерческой эксплуатации, а значит фактический доход не предусматривался. Поэтому бюджет был урезан.
Но педантичные немецкие инженеры во главе с Йоргом Шлайхом, умудрились построить трубу диаметром 10 м. высотой почти 200 метров и массой всего 125 тонн! Для экономии, каркас трубы обшили жестью толщиной 1,25 мм!
Вокруг солнечной башни, на площади 46000 м2 было сформировано теплоулавливающее поле коллектора. По всей модели разместили около 180 датчиков, которые ежесекундно(!) записывали информацию. Внутри башни установили ветрогенератор, который при разнице температур 20˚C, вырабатывал 50 кВт электроэнергии из альтернативного источника.
Проект был рассчитан на 3 года, но немецкая башня простояла и проработала 7 лет! После тщательного изучения всех данных, был сделан вывод, что такая конструкция может генерировать до 200 мегаватт электроэнергии.
Уже в начале 21-го века, аналогичные проекты запустили в Китае. Но их башня была высотой всего 50 метров, зато больше в диаметре. Проработала она недолго, всего 3 года.
Выводы и проекты
По расчётам специалистов, эффективность обновлённой солнечной башни зависит от её высоты и разницы температур. Соответственно, чем выше башня, тем больше должно быть поле коллектора.
С 2008 года, было предложено несколько крупномасштабных проектов, просто поражающих своими амбициями. Например:
- Ciudad Real Torre Solar – высота 750 метров, площадь коллектора 3,5 км2. Место дислокации центральная Испания, мощность 40 МВт;
- Solar Tower Buronga – высота 1 км, площадь коллектора около 12 км2, расположена в Западной Австралии, мощность до 200 МВт;
- Greentower – высотаа 1,5 км, диаметр 200 м, площадь коллектора 37 км2, расположение – Намибия, мощность 400 МВт. Побочно, под коллекторами будут выращиваться растения. и производиться гумус, для преобразования бесплодных пустынь в плодородные земли.
Есть ещё несколько менее масштабных проектов, с высотой башни не более 500 м. Но до коммерческой стадии ни один проект ещё доведён не был.
Но были и более любопытные предложение – наклонная солнечная башня. Её предлагали строить/формировать на склоне горы. Например, по расчётам инженеров, наклонный туннель на горе с перепадом высот в 2 км, сможет обеспечить тягу воздуха, для генерации 250-300 МВт электроэнергии.
Солнечная башня в частном секторе
Если соразмерно уменьшить запросы, то можно построить у себя во дворе небольшую солнечную башню. Скорость воздушного потока вычисляют по формуле
В Ботсване построили башню высотой 20 метров, диаметром 2 м, площадью коллектора 160 м2. Устройство смогло вырабатывать около 3 КВт электроэнергии.
При диаметре трубы 60 см и высоте 20 м, ежесекундный объём затягиваемого воздуха будет около 6,1 м3. Но это при разнице температур 55˚C. Если попытаться задействовать эффект Вентури, то эффективность частной солнечной башни можно существенно повысить.
Вид с башни на крышу с почерневшей почвой под коллектором. Можно увидеть различные тестовые материалы для покрытия навеса и 12 больших полей незачищенной почвы для сельскохозяйственной испытательной площадки.
Спасибо, что дочитали до конца! Не забывайте подписываться на наш канал, Если статья Вам понравилась!
Делитесь с друзьями, оставляйте ваши КОМЕНТАРИИ (Ваши Комментарии очень помогают развитию проекта)
Добавляйтесь в нашу группу в ВК:
ALTER220 Портал о альтернативную энергию
и предлагайте темы для обсуждений, вместе будет интереснее!!!
Вероятно, Вам также понравятся следующие материалы:
Воздушные солнечные коллекторы — альтернативная система обогрева помещения
Солнечные концентраторы и их виды
Читал о такой башне то ли в «Технике молодежи», то ли в «Науке и жизни» лет 40 назад. Воз, в смысле повозка), и ныне там. Углеводороды — проклятие современной цивилизации.
Юрий, факт! это в технике молодёжи было, году в 82-84, точно помню.
Юрий, проклятие? начни с себя-откажись,и электричество отключи,оно тоже проклято.
Юрий, Как всегда сп*здили технологию у нас.
Александр, вы чушь не несите. Как же я без электроэнергии отвечу на вашу глупую реплику? Человечество уже давно могло бы сократить количество сжигаемых углеводородов если бы не жадность и неумение.
Юрий, ну вовсе не чушь…вас бы не было если не разработка рудников с металлами и распашка полей.. посчитайте сколько сейчас потребуется для замещения нефти,. газа, угля.
.можете уран не считать)
Leonid, Нет-нет! В «Технике — молодёжи» именно и описывалась эта конструкция испанская, которую немцы построили. У меня подшивки журналов лежит в гараже, так бы посмотрел-поискал.
А идея эта в России никогда не развивалась. Слишком мало таких территорий, где очень много Солнца.
В России (в СССР), могли бы все Уральские горы заставить ветрогенераторами. Ну устроить что-то типа «БАМа», и обязательно бы сделали!
Смех без Правил, ну например так — вы знаете, сколько низкопотенциального тепла выбрасывается в атмосферу в России? Шведы, к примеру, его даже из канализации добывают. А это тепло — те самые углеводороды. Я же пишу о сокращении, а не о полной замене. Существуют продвинутые технологии гранулирования углей, обеспечивающие их более полное сжигание. Опять же эти ветроэнергетические башни. Какое элегантное решение — использовать тепло солнца совместно с перепадом давлений в атмосферном столбе. И этих технологий всё больше. Только тормозят их внедрение компании по добыче и переработке этих углеводородов. Потому как офигенное количество звенящих кругляков там крутится. А вообще лет 5 назад слушал даму из энергетической комиссии. Так вот она утверждала, что Европа лет через 15 перейдет на зеленые технологии. Осталось ждать ещё 10 лет.
Юрий, как нибудь удели часок своего времени и посчитай себестоимость зеленой энергии. Пока только один тип зеленной энергии экономически может сравниться с углеводородной — это гидроэлектростанции. Если брать атомную электроэнергию, то она почти в 100 раз дешевле солнечной. Прежде чем повторять за другими этот бред и поливать грязью свою страну, вы хоть немного разберитесь в теме, а то вы насмотрелись красивых картинок и не проверив информацию пишете полную чушь. В Украине к примеру, сейчас начали отключать атомные электростанции в угоду солнечным и углеводородным и счета за электричество значительно поползло вверх.
Vitia Orlov, вам, псевдопатриотам, везде чудится поливание грязью. Углеводородные компании пекутся о своих доходах во всём мире. Не только в России. Достаточно посмотреть на штаты с их гидроразрывом — весьма неэкологичным методом добычи. Разве я что-то писал против атомной энергии? Про дороговизну зеленой энергии прекрасно знаю и без вас. А если вы в технике не соображаете, так и не лезьте. Термин — низкопотенциальное тепло вам что-нибудь говорит? Думаю так, пустой звук. Или абсорбционные тепловые насосы? Или тепловые насосы на основе цикла Карно? Гравитационные накопители энергии? Абсорбционные аккумуляторы тепла? Элементы Пельтье? Список можно продолжать и продолжать.
А то, что нынешний режим даже не пытается переводить энергетику на более чистые типы это факт.
P.S. воздух в промышленных городах КНР загажен до такой степени, что долгое нахождение на улице становится опасным для органов дыхания. Вы такого же хотите для нашей страны?
Юрий, Отличная попытка забросать меня терминами в надежде, что я не пойму. При чем тут это все, что вы написали??? Вы на лоха рассчитывали? Тепловые насосы известны давно, но они малоэффективны. В любом доме есть кондиционер или холодильник – тот же тепловой насос. Одно время был бум на них и все у себя в частных домах бурили скважину и их ставили. Очень быстро все затихло. Способы накопления энергии – их немеряно. При чем тут они, если речь идет об целесообразности применения солнечных батарей и ветряков. Элементы Пельтье обладают низким КПД и очень высокой стоимостью. Также они очень капризны. Вы пробовали из низ делать генератор??? Все что вы описали(часть вообще не относится к спору) – это дорогостоящие игрушки и ничего более, которые только внешне экологически чистые, а по факту загрязняют экологию не хуже некоторых электростанций. Почитайте вред от выброшенных солнечных батарей или от аккумуляторов. Альтернативы атомной энергетики пока нет даже близко и пока не предвидится и Россия в этом плане впереди планеты всей. Мало того, очень часто тепловые электростанции одновременно выполняют роль отопления города и даже если от них отказаться, то трубу убрать не смогут т.к. топить все ровно придется.
Vitia Orlov, вы опять не читаете, что вам пишут. Так, лишь бы возразить. По прядку:
1. Против атомных станций не было возражений.
2. Где вы в статье или моих комментариях прочитали о солнечных батареях — про них там ни слова. Без вас вполне известно, что они дорогие. И в производстве, и в утилизации очень «грязные».
3. Тепловые насосы стихли? Лидеры по производству тепловых насосов — США и Китай. Наверное дураки. Шведы , например, получают тепло из зимней морской воды. А то, что у нас в стране они не нашли распространения, так это наши проблемы. Бурить скважины для тепловых насосов — это дурь. Вы видели на картинках о загрязнении такие здоровенные срезанные конусы, из которых идёт якобы дым. Это не дым, это пар и конусы эти — градирни. Или водоёмы у АЭС. Это всё низкопотенциальное тепло, которое можно не выбрасывать в атмосферу, а использовать. На всех ваших углеводородных ТЭЦ стоят концевые конденсаторы, температура конденсации в них порядка 50 градусов. Водичка, которой охлаждают — на выходе 40 градусов. Так вот она повсеместно сбрасывается.
4. Элементы Пельтье пока что дороги, но материаловедение и технологии не стоят на месте.
5. Ветряки. В статье речь идет не о тех ветряках, понастроенных по типу «мельниц Дон Кихота». Там совсем другой принцип, основанный на солнечном тепле и перепаде давлений.
6. Мой совет — читайте внимательнее статьи и комментарии и будет вам счастье.)
Юрий, я не против развития таких проектов..я про то что они не смогут заместить все..не более половины в обозримом будущем
Если убрать всякие зелёные тарифы то большая часть этих проектов нерентабельна..а про выбросы со2 смешно..чем больше концепции в атмосфере тем быстрее его усваивают растения..вот прочие выбросы это проблема- согласен..но не со2
Конечно нужно природу сохранить..но в сфере зеленых крутится денег не меньше нефтянки..
конечно же у подобного сооружения есть как плюсы так и минусы,
основной плюс в том что электричество получается «бесплатно»,
основной минус в том что получается централизованая система,
то есть случись что с этой трубой, труба будет всем пользователям,
и поэтому пора бы уже инженерам перестать заниматься всякой
«гигантоманией», а начинать уже создавать что-то попроще, то есть
«механизм» для каждого потребителя (квартиры, дома, авто и тд. и тп.),
и не на основе пресловутых «батареек», и не на радиоизотопах.
евгений, «эффект масштаба» всегда удешевляет конечный продукт. Это справедливо и для выработки энергии: чем больше генератор — тем он эффективней, меньше затраты на выработку 1кВт энергии. А строить систему энергообеспечения на одном, к тому же экспериментальном, генераторе — это как-то глупо. Тем более, что он ночью не может вырабатывать энергию чисто в принципе. Так что — будущее за «гигантоманией». В прочем, я согласен, данный вид генераторов — нишевый, и не имеет серьёзного потенциала. А вот термоядерная энергетика — это тема! А там без укрупнения — увы, никак.
Илья, «централизация» ахилесова пята таких сооружений,
придётся за ними бдеть денно и нощно и всё равно (чернобыль),
а ТЯЭ ваще очень дорогая вещь, и та же проблема «централизация»,
поэтому как ни крути а гораздо правильнее создавать каждому в дом.
евгений, Не бесплатно!
Стоимость кВт примерно = (стоимость сооружения+суммарная стоимости обслуживания за период эксплуатации) / (выработка за период эксплуатации.
Алексей, уважаемый так ведь я взял это слово в кавычки.
Илья, а очень хочется один для себя, ну и на замену и дёшево 🙄🙄🙄😎
А нравиться такое,ничего не портит в природе и создает удобрения и растения выращивать!супер!
самый лучший это компактный газовый генератор с турбиной,такие проекты были ,выглядели как настенный котел,дает свет и тепло в квартиру. А вот эта лабуда по мимо того что громадная,так еще и нерегулярная,то есть батарейки,емкости преобразователи и прочая фигня
Александр, Согласен, а откуда брать газ? Опять от Газпрома? Это тупиковая ветвь развития. Если только газовый генератор будет на топливных элементах + водород получать за счёт элетролиза воды а энергию для этого от солнечных элементов (или ветрогенератора), то очень даже привлекательная комбинация.
А эти обновновлённые солнечные башни… ну они хороши для обеспечения крупных производственных мощностей, например рядом с заводом такую поставить… хотя.. в России и заводов то практически не осталось.
Класс! Скриншоты из cities skylines!
А если её усилить солнечными батареями?
Станислав Чернов, КПД солнечных батарей падает при нагреве, а при больших температурах они будут портиться
Вадим, что за бред? Ими пустыни утыканы там +50 норма.
Нет, ну конечно же слишком глупое предложение построить у себя на даче такую обновлённую солнечную башню, ну ведь запретят чиновники! Да и сколько она может вырабатывать электроэнергии?
Если бы кто мог подсчитать, был бы благодарен. Вот там с трубой 20-ти метровой начат расчёт, но автор что-то не продолжил. Или даже на склоне холма! Вот реальная тема!
Вячеслав, там написано 3кВт. Можете строить!