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). |
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). |
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). |
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). |
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). |
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). |
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). |
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. |
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). |
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). |
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). |
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). |
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). |
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.