Плавающий остров обратит в топливо солнечные лучи

24 сентября 2007
membrana

Выполнение замысла техасских инженеров может привести к созданию более чистых тепловых электростанций (иллюстрация с сайта arnoldimaging.com).

Представьте круглый плоский остров диаметром пять километров, который плавает на поверхности моря. Он величественно разворачивается вслед за передвижением дневного светила по небосклону. А между островом и берегом постоянно снуют танкеры, перевозящие на материк даровое топливо.

Так, возможно, будет выглядеть новая энергетическая плавучая станция, проектируемая швейцарским центром электроники и микротехники (Centre Suisse d'Electronique et de Microtechnique — CSEM).

Швейцарцы отмечают, что хотя то в одной, то в другой стране регулярно появляются проекты по альтернативной энергетике, крупномасштабные станции такого типа всё ещё редки. И высокая их цена – один из главных сдерживающих факторов.

Именно невысокой стоимости возведения чудо-системы стремились достичь инженеры CSEM, когда придумывали проект "Солнечные острова" (Solar Islands) – гигантских плавучих электростанций.

Самый большой "Солнечный остров" должен насчитывать в диаметре 5 километров (иллюстрация Solar Islands).

Авторы "островов" решили отказаться от солнечных батарей. Здесь использован принцип "солнечные концентраторы – трубы с водой – пар – турбина – генератор". КПД такой схемы, возможно, не самый впечатляющий (порядка 15%), зато зеркала-концентраторы куда дешевле, чем фотоэлектрические преобразователи, да и остальная техника также не особенно сложна и дорога.

Cистема эта была бы не оригинальной, если б не базировалась на огромном плавучем острове. Зачем он нужен? Как ни странно, по версии создателей Solar Islands, перед нами не усложнение, а упрощение солнечной электростанции.

Дело в том, что для такой системы желательно иметь концентраторы параболической формы. И также необходимо предусмотреть систему их поворота вслед за солнцем. В противном случае, эффективность "усвоения" солнечной энергии резко падает.

Если вы строите большое поле таких концентраторов на суше, вам потребуется куча следящих приводов, множество электроники, километры проводов. И монтаж зеркал будет делом непростым.

А вот на "Солнечном острове" проблема эта решена просто. Концентраторы здесь представляют собой простые цилиндрические зеркала огромной длины, вдоль которых идут трубы с водой, которая превращается солнечным жаром в пар. А чтобы зеркала всегда были направлены на солнце – медленно поворачивается весь круглый остров. Для этого по его окружности под водой через каждые 10 метров размещены электромоторы с винтами.

Такая система куда проще (и дешевле) поворота тысяч зеркал по отдельности.

Кроме того, наличие плавающей платформы упрощает строительство: под тяжёлые зеркала не нужно возводить фундамент. Вместо этого швейцарцы предлагают построить огромный пустотелый тор, плавающий на воде, сверху которого будет натянута тонкая мембрана, несущая на себе зеркала.

Воздушные насосы будут понемногу подкачивать под мембрану воздух. При избыточном давлении менее чем в 0,1 атмосферы такое огромное поле сможет создать гигантскую подъёмную силу, берущую на себя почти весь вес комплекса.

Схема несущей системы острова (иллюстрация Solar Islands).

Со свободной землёй под строительство, в случае возведения плавучего острова, также проблемы не будет, что является ещё одним фактором снижения стоимости станции. А когда человечество захочет создать побольше таких систем, можно будет использовать нейтральные воды и возводить международные электростанции нового типа.

Инженеры задумали несколько вариантов "Солнечных островов", отличающихся размерами. У самого большого, диаметром 5 километров, мембрана будет располагаться в 20 метрах над уровнем воды. Каждый квадратный метр его поверхности будет генерировать 6,5 киловатт-часа электричества в день.

Кстати, важным достоинством острова его проектировщики считают то, что под сбор солнечных лучей здесь отведено свыше 95% общей площади сооружения, в то время как у наземных станций такого же типа этот показатель куда скромнее.

Все системы острова-электростанции будут размещены здесь же. Инфраструктуры на берегу, фактически, не потребуется (иллюстрация Solar Islands).

Интересно также, что проект острова предусматривает монтаж тепловых накопителей, позволяющих аккумулировать энергию днём, чтобы паровые турбины станции не останавливались и ночью.

Наконец, чтобы исключить необходимость в длинных электрических линиях, идущих с острова на берег, изобретатели комплекса предусмотрели его второй вариант: вырабатываемая островом энергия будет использоваться на нём же – для выработки водорода из морской воды.

Топливо это можно будет складировать на острове, постепенно на танкерах переправляя на сушу и далее используя, к примеру, для питания авто. Заодно этот же остров может заняться опреснением воды для питьевых нужд.

Правда, чтобы такой комплекс был по настоящему эффективен, он должен располагаться недалеко от экватора и в месте, где 350 дней в году светит солнце. И ещё хорошо бы, чтоб местные власти были заинтересованы в развитии альтернативной энергетики и согласились бы спонсировать развитие такой системы.

Такой район мира CSEM нашёл легко – это ОАЭ. Здесь уже давно существует подразделение центра — CSEM-UAE. И здесь уже три года швейцарцы работают над разными проектами необычных электростанций.

А весной нынешнего года CSEM заключил контракт с правительством эмирата Рас-аль-Каймах (Ras Al Khaimah), которое обеспечило большую часть средств, необходимых для разработки станции-острова, выделив $5 миллионов.

Так что именно в Эмиратах и появится первый "Солнечный остров".

К концу 2008 года здесь должен заработать прототип станции относительно скромных размеров – диаметром 100 метров (его строительство уже начато). Правда, плавать он будет не в море, а в пустыне – на воде в специальном канале. Здесь пройдут испытания системы. Но уже этот экспериментальный прототип будет генерировать по 2,2 гигаватт-часа электрической энергии в год.

Здесь, над песками, в специальном канале, будет плавать первый прототип экзотической станции (фото Solar Islands).

К концу же 2010 года швейцарцы планируют возвести в Рас-аль-Каймахе, уже на глади Персидского залива, следующий образец своего "Солнечного острова", диаметром 500 метров. Причём в 2011-м он начнёт коммерческое производство энергии.

Далее же можно будет подумать о развёртывании более крупных вариантов энергетических островов. По одним данным, это могут быть станции диаметром в один километр, по другим, как мы уже сказали – до 5 километров.

Швейцарцы не сомневаются в нормальной работе системы концентраторов и паровых турбин (не раз отработанных в разных странах на суше). Больше всего вопросов вызывает сам плавучий остров, утверждает Томас Хиндерлинг (Thomas Hinderling), директор CSEM. Точно неизвестно, как он будет сопротивляться ветру и волнам? Хотя компьютерные модели говорят, что никаких проблем с этим не будет, столь масштабную постройку всё же надо испытать в реальных условиях.

В августе нынешнего года CSEM создал дочернюю компанию Nolaris, которая займётся изготовлением зеркал-концентраторов и других элементов системы.

По оценке швейцарцев, стоимость большой электростанции-острова будет лежать в промежутке между $10 и $100 за квадратный метр рабочей площади, что, мол, как минимум в десять раз дешевле, чем стоимость возведения аналогичной электростанции на суше.

И потому, считают авторы новшества, даже направление одной трети от выручки такой станции на её амортизацию позволит окупить возведение острова всего за 10 лет, что по меркам проектов из сферы альтернативной энергетики – очень неплохо.

В ближайшие 20-30 лет солнечные электростанции различных типов станут одним из основных источников электрической энергии для нашей планеты, предсказывает Хиндерлинг. Доля электричества от "Солнечных островов" в этом "альтернативном" потоке может оказаться немалой.

http://www.membrana.ru/articles/technic/2004/05/31/222600.html

Интересно почитать