Экономия энергии при производстве вяжущих материалов.

При производстве строительных материалов (цемент, гипс, известь и др.) также расходуется большое количество энергии. Связано это с тем, что используемые способы их производства необычайно энергозатратны, так как используют промежуточный теплоноситель, нагревающий затем исходные сырьевые материалы, а затем теплоноситель, имеющий довольно высокую температуру, выбрасывается в атмосферу.

В настоящее время разработаны менее энергоемкие способы производства вяжущих материалов, в которых промежуточный теплоноситель повторно направляется в технологический процесс, и благодаря этому потери тепла резко снижаются (жидкий теплоноситель 1200-1500 ^ОС). Температура его поддерживается автоматически на заданном уровне с большой точностью, что также снижает потери энергии.

Экономия энергии на осветительные нужды.

С 1876 года люди используют электрическое освещение. Вначале это были "свечи" Яблочкова Павла Николаевича, позже А.Н. Лодыгин и Т.А. Эдисон разработали лампы накаливания, которые массово начали использоваться с 1882 года. Мощность выпускаемых ламп накаливания составляет от долей ватта до нескольких киловатт, но мощность источников освещения определяют по потребляемой мощности. К сожалению, к.п.д. ламп накаливания составляет от 5 до 12 %, и лампы с к.п.д. более 10%, так называемые «перекальные», имеют срок службы не более 100 часов. А массово применяемые для освещения лампы накаливания имеют срок службы около 1000 часов.

Разработанные в середине прошлого столетия люминесцентные лампы увеличили свою светоотдачу в 2,5-3 раза и достигли светоотдачи 50 лм/Вт. Но они потребовали специализированных светильников (патронов, держателей, рассеивателей, пускорегулирующей аппаратуры), что потребовало дополнительных капитальных затрат и уменьшило их экономическую эффективность. Но там где они использовались значительную часть времени дня, экономия была существенной, и лампы накаливания были вытеснены (производственные и складские помещения, помещения учреждений образования и культуры и т.д.). В бытовых же условиях и там где освещение использовалось не столь длительно (больницы) остались лампы накаливания.

Следующим этапом в развитии источников света для бытовых целей явилось появление электронных малогабаритных пускорегулирующих устройств и появление малогабаритных люминесцентных ламп со стандартными электрическими патронами Е27 и Е14. Во-первых, эти лампы не требуют специализированных светильников и позволяют использовать имеющиеся светильники. Во-вторых, повышение частоты питающего люминесцентный источник света напряжения более 7000 Гц (≥ 20000 Гц) подняло срок службы люминесцентной лампы до 12000 часов при увеличении их светоотдачи до 60 Лм/Вт (на 15…20 %). В настоящее время ОАО “ІСКРА” под фирменным знаком “VOLTA” и другие выпускают компактные люминесцентные светильники (КЛС) мощностью 5, 9, 11, 15, 20, 24, 30, 40 и 48 Вт, световой поток которых эквивалентен световому потоку ламп накаливания мощностью 25, 40, 60, 75, 100, 120, 150, 200 и 240 Вт. То есть потребляемая КЛС из сети мощность снизилась в 5 раз.

Для целей наружного освещения (дворы, улицы, площадки возле подъездов) украинским институтом источников света разработаны и серийно выпускаются ОАО “ІСКРА” натриевые лампы высокого давления типа ДНаТ мощностью 70, 100, 150, 250 и 400 Вт, которые имеют светоотдачу 80…120 Лм/Вт при сроке службы более 20000 часов. Светоотдача их мало снижается в процессе эксплуатации. Одним из наиболее длительных сроков службы обладают лампы Lucalox Superlife, производимые компанией General Electric, он составляет 55000 часов. Это особенно важно для осветительных установок, доступ к которым затруднен.

В последнее время все больше появляются в продаже светильники, использующие специальные светодиоды. Показатель светоотдачи в лучших светодиодных источниках достиг 180 Лм/Вт. То есть вместо лампы накаливания мощностью 75 Вт достаточно светодиодного источника мощностью 4 Вт при эквивалентном световом потоке. Заявленный первоначально срок службы светодиодных источников в 100 тыс. часов сейчас снижен до 50 тыс. часов в связи с помутнением пластиковых линз к концу срока эксплуатации и частичным снижением светоотдачи.

Появились новые возможности по снижению затрат на освещение благодаря использованию емкостных датчиков присутствия (они широко используются в охранных системах). Используя эти датчики можно включать осветительные приборы только при присутствии людей на объекте (в комнате, цеху, коридоре и т.д.). В этом случае не обязательно покупать новые энергосберегающие светильники и затрачивать на них большие средства, а достаточно использовать пока довольно дорогие, но быстро себя окупающие датчики присутствия.

Экономия энергии на отоплении и кондиционировании.

В нашей климатической зоне мы вынуждены 5-6 месяцев в году осуществлять обогрев жилых и производственных помещений. На эти цели расходуется громадное количество энергоносителей, стоимость которых непрерывно возрастает. Но куда же девается та энергия, которую мы оплачиваем? В конечном счете, она уходит в атмосферу. Для того чтобы многократно снизить эти затраты рассмотрим пути её потерь и возможности их снижения. Любое помещение, изолирующее нас от окружающей среды, имеет пол, стены, потолок, двери, окна, систему вентиляции и отопления. Человек чувствует себя комфортно, когда температура воздуха на уровне ног составляет 22-24 ^ОС, а на уровне головы - 18-20 ^ОС. Применение отопления, использующего нагреватели встроенные в пол, позволяет на 15-20 % снизить потребление энергии при наличии комфортных условий. Использование радиаторной системы отопления было вызвано плохой термоизоляцией оконных проемов и необходимостью создания так называемой тепловой завесы. Использование оконных изделий современных конструкций позволяет резко снизить потери тепла через них. Для этого используются так называемые стеклопакеты, в которых расстояние между стеклами не превышает 1-1,5 см, что препятствует образованию конвективных потоков воздуха между ними. Частичное вакуумирование пространства между стеклами приводит к тому, что нечему становится проводить тепло между стеклами, а использование пленочных покрытий, отражающих инфракрасные (тепловые) лучи, предотвращает потери тепла излучением. Применение современных пенообразующих и эластичных рулонных материалов позволяет устранить возможности тепло и воздухообмена через щели и неплотности. В последние десятилетия разработаны замечательные теплоизолирующие материалы на базе сверхтонких стекло и минеральных нитей. По своей теплопроводности 5 см такого теплоизолятора эквивалентны 1 м кирпичной кладки. Его можно укладывать как с наружной стороны зданий под облицовочный слой (как в новом корпусе), так и с внутренней стороны стен под гипсокартонное покрытие (как в холле 1-го корпуса), а также на чердачные перекрытия и под нагреватели, устанавливаемые в полу.

Но замечательно теплоизолировавшись и загерметизировавшись мы не сможем жить в таком помещении. Нам нужен свежий воздух с его кислородом, и нам необходимо убрать из помещений отработанный нами воздух, содержащий углекислый газ, пары воды, пота и т.д. Впуская свежий воздух через окна и двери и выпуская отработавший воздух через систему вентиляции (воздуховоды, вытяжные трубы), мы теряем большое количество тепла затраченного на его подогрев. Но в настоящее время разработаны рекуператоры тепла, которые за рубежом уже массово используются. Коэффициент рекуперации (возврата) тепла в последних моделях таких устройств достигает 85 %. Выпускаются рекуператоры с производительностью до 6000 м³/час. Используя такой рекуператор мы, выбрасывая воздух с температурой 20 ^ОС, можем подогревать свежий воздух с температурой минус 20 ^ОС до температуры +14 ^ОС, то есть сократить потери тепла по этому каналу в 6,5 раза, а вычитая затраты энергии на привод вентиляторов и рекуператора, снизить потребление энергии в 4-5 раз.

Шведские инженеры (Мальмо - проект города с нулевым потреблением) обратили внимание на тот факт, что в зимних условиях нам необходим подогрев, а вот летом, даже в условиях Швеции приходится охлаждать жилые помещения. Для снижения потребления энергии они использовали подземные тепловые аккумуляторы, использующие в качестве теплоносителя воду.

Лекция № 11 Холодный ядерный синтез

Действующие тепловые атомные электростанции используют энергию деления тяжелых атомов урана. Но сам по себе уран нигде в природе не лежит. Для получения урана пригодного для энергетического использования приходится добывать руду, содержащую доли процента урана, очищать эту руду от примесей, не содержащих уран, удалить из полученного концентрата вещества, ядра которых могут активно поглощать нейтроны (бор, кадмий). В результате получают урановый концентрат, содержащий два изотопа урана (U - 99,28% и U - 0,72%). Но на U цепная реакция невозможна, так как при распаде ядра урана образуются только 2,4 нейтрона, а U требует более 5 нейтронов, чтобы произошел распад ядра. U легко взаимодействует только с медленными нейтронами, поэтому для осуществления цепной реакции необходимо обогатить ядерное топливо U , а для того чтобы получающиеся во время деления быстрые нейтроны снизили свою скорость, необходимо часть реактора заполнить веществом, замедляющим нейтроны (хорошо очищенным графитом, бериллием или тяжёлой водой), причем количество замедлителя должно быть вполне определенным. Это вызывает необходимость больших масс, размеров и соответственно мощности реактора. Кроме того добыча сырья, его обогащение, очистка и обогащение по необходимому изотопу требуют затрат энергии и затраты эти значительно превышают затраты на добычу каменного угля.

Еще одним источником ядерной энергии могут являться реакции синтеза. Причем энергия, выделяющаяся при синтезе легких ядер, значительно превышает энергию деления тяжелых ядер. Но реализовать такую реакцию оказалось значительно сложнее, так как надо было столкнуть легкие ядра для их соединения. Взрывной характер реакции синтеза был реализован довольно быстро и применен в так называемых "водородных" бомбах. А вот управляемую реакцию синтеза пытались реализовать почти 50 лет и пока что финала не достигли. Путь, по которому шли ученые, можно изложить следующим образом. Для того чтобы легкие ядра соединились надо, чтобы они двигались с большой скоростью, а для того чтобы они двигались с большой скоростью надо вещество нагреть и поддержать необходимую температуру до момента столкновения ядер. И появился критерий Лоусона, из которого следует, что для того чтобы пошли реакции синтеза надо за время  < 0,1 с нагреть плотную плазму (n  10 cм ) в большом объеме (сотни м ) до температуры Т = 10 К. Для этого создавались установки Токамак (Т-10, Т-30 и т.д.). Или же малое количество, но конденсированного термоядерного вещества (1мм ) нагреть до той же температуры за время  <10 с. Для достижения этой цели разрабатывались мишени, лазерные излучатели и т.д. Работы в этом направлении также ведутся, но они требуют громадных капитальных вложений на экспериментальные исследования. И эти установки опять же оказываются очень громоздкими, дорогими и т.д.

В 90-х годах ХХ столетия физики пытались осуществить холодный ядерный синтез по следующим ядерным реакциям:

D + D  He + n + 3,26 Мэв (1)

D + D  Т + р + 4,03 Мэв (2)

Такие реакции действительно наблюдались, но с гораздо меньшей вероятностью (а следовательно и выделяемой энергией) чем хотелось, причем оказывалось, что вторая реакция идет на 7-8 порядков чаще, чем первая, хотя реакции в общем то равноценны. Но физики почему то забывали, что в тяжелой воде молекул DOH в 10000 раз больше, чем молекул D O, а в разбавленной тяжелой воде еще больше. Поэтому наибольшую вероятность получает реакция

D + H + e  Т +  + 5,98 Мэв (3)

но возможна, хотя и с малой вероятностью реакция

D + H  He + +5,49 Мэв (4)

Но пока физики гадали, что же делать с реакциями 1 и 2, практики думали, как же им согреть людей. Зная, что есть так называемые аэродинамические печи, и что один из её вариантов так называемая вихревая труба Ж. Ранке (пат. США № 1952281), изобретенная ещё в 20-х годах ХХ столетия, является одним из наиболее эффективных преобразователей, изобретатель из Кишинёва Ю.С. Потапов сделал вихревую трубу для воды (чтобы греть сразу воду) и обнаружил, что тепла выделяется больше, чем потребляется электроэнергии насосом, качающим воду. В начале 90-х годов он запатентовал свое изобретение (патент России № 2045715, патент Украины № 7205) и наладил в Кишиневе (фирма Юсмар) выпуск теплогенераторов мощностью от 3 до 6000 кВт.

Размер	1М	2М	3М	4М	5М
Потребляемая мощность из сети, кВт	3,195	6,285	12,5	49,45	70,65
Отдаваемая тепловая мощность, кВт	4,4	8,07	16,25	92,64	116,7
Коэффициент увеличения мощности	1,37	1,284	1,3	1,873	1,65

Полученные результаты слишком уж не стыковались, чтобы можно было все списать на погрешности экспериментов, поэтому Потапову пришлось провести дополнительные исследования, чтобы обосновать для потребителей полученные результаты и подвести под них научную базу.

Теплогенератор Потапова представляет собой следующую конструкцию

Исследования показали уровень излучения 12-16 мкР/час со стороны выхода горячей воды из вихревой трубы(9), что было в 1,5-2 раза выше величины естественного фона, но в 3 раза ниже предельно допустимой нормы при работе на обычной воде. Когда же в вихревой контур добавили 1% тяжелой (дейтериевой) воды, было зафиксировано возрастание нейтронного излучения в 2-3 раза по сравнению с фоновым. А также было зафиксировано появление трития и увеличение теплового выхода еще на 20%. Все это подтвердило предположение, что теплогенератор Потапова является реактором холодного ядерного синтеза. Причем при работе на обычной воде идут реакции 3 и 4 с преобладанием третьей, а при добавке в контур тяжелой воды имеют место 1-я и 2-я реакции.

Почему же ядерные реакции оказываются возможными при обычных температурах? Расстояние между атомами водорода (протонами) в воде равно 0,7 А. Чтобы сблизить протоны до такого расстояния в плазме необходимо её разогревать до миллионов градусов. При столь высокой плотности ядерные реакции должны идти между протонами с довольно большой скоростью. Но этого не происходит в обычных условиях, потому что для их осуществления необходима параллельная ориентация спинов обеих протонов. Для осуществления реакции образования дейтерия необходимо перевернуть спин одного из рядом расположенных протонов.

Такое переворачивание осуществляется в условиях торсионных полей (полей вращения) в вихревой трубе теплогенератора Потапова в зоне тормозного устройства, обеспечивающего наличие кавитационных явлений, то есть появление и схлопывание кавитационных пузырьков. Схлопывание кавитационного пузырька приводит к увеличению плотности энергии в определенном направлении. Скорость движения отдельных молекул воды при атмосферном давлении возрастает более 40 м/с, а давление кумулятивной струйки может в сотню раз превысить атмосферное. Очевидно, при направлении кумулятивной струи встречно направлению движения водного потока скорость столкновения частиц увеличивается ещё больше. Но так как направление схлопывания кавитационных пузырьков имеет вероятностный характер, то ядерные реакции происходят относительно редко, что и позволяет использовать теплогенератор Потапова даже в бытовых условиях.

В более крупных установках там, где получены большие скорости потока воды и более интенсивные кавитационные явления выход дополнительной ядерной энергии выше. Кавитационные явления в жидкостях широко используются в промышленности и даже в быту. Их используют для получения эмульсий, суспензий, очистки деталей и тканей от жировых и других загрязнений, нанесения металлических покрытий на керамику, угольные и графитовые изделия, на металлы (омеднение алюминиевых проводов) и т.д. То есть имеется реальная возможность интенсифицировать кавитационные явления в теплогенераторе Потапова ультразвуковыми излучателями, но тогда повысятся и вредные для людей излучения. В промышленных установках в этом случае необходимо будет принять защитные меры.

Лекция 12 Биологические источники энергии.

В последние два десятилетия во многих странах, испытывающих нехватку природного топлива, стали уделять большое внимание проблеме утилизации биомассы для энергетических целей. Биомасса включает в себя биологические вещества животного и растительного происхождения, а также различные бытовые отходы городов и сельской местности. Результатом переработки биомассы являются жидкие (спирты: метанол, этанол, бутанол), газообразные (биогаз) и твердые вещества, которые могут использоваться для производства электроэнергии, тепла и в качестве заменителей различных нефтепродуктов. По подсчетам специалистов, ежегодное количество биомассы, воспроизводимое на земном шаре, составляет 2х10 тонн, что в энергетическом выражении равно 3х10 Дж. Это в 10 раз превышает энергию мировой добычи нефти и газа середины 80-х годов ХХ столетия.

По подсчетам американских специалистов, переработка биомассы могла бы позволить получить 8% энергии, потребленной США в 2000 году. По оценкам специалистов стран ЕЭС в 2000 году в Европе энергетический потенциал биомассы составил 75 млн. тонн в перерасчете на жидкое топливо, что эквивалентно 6% всех энергопотребностей стран ЕЭС на 1985 г. Начиная с 1981 года национальным бюджетом Франции предусматривались ежегодные ассигнования на развитие программы использования биомассы в размере 9 млн. ф. ст., что позволило в течении 10 лет сократить зависимость страны от импорта нефти почти на 50%.

Основными достоинствами биомассы как энергетического сырья являются её повсеместная распространенность и неограниченность запасов, отсутствие затрат на добывающее оборудование и незначительные затраты на транспортировку, поскольку основные запасы этого сырья скапливаются, как правило, в густонаселенных районах с высоким уровнем энергопотребности.

Существуют много способов получения энергии из биомассы: прямое сжигание, газификация с добавлением водорода, каталитические процессы и т. д., среди них практическое применение имеют: получение метана, термическое разложение, получение спиртов и прямое сжигание.

Использование энергии биомассы в широком промышленном масштабе осуществляется в настоящее время в Бразилии. Весь продаваемый на внутреннем рынке бензин содержит 20% этилового спирта. В настоящее время более 1,5 млн. автомобилей используют в качестве топлива чистый этиловый спирт. В Бразилии построено более 500 комбинатов по производству этилового спирта.

Использование биомассы для производства электроэнергии долгое время не являлось рентабельным, однако в связи с ростом потребления энергоносителей традиционного типа и продолжающимся значительным ростом цен на них производство электроэнергии на мусоросжигающих заводах стало рентабельным. На острове Гавайи 37% электроэнергии получается за счет сжигания твердых отходов. С 1982 года в г. Гардене (штат Калифорния, США) успешно работает электростанция мощностью 37 МВт, топливом для которой служат органические компоненты городского мусора. Ежедневно на электростанции сжигается 1500 т городских отходов. С конца 1980 года в г. Саннивэйл (штат Калифорния, США) эксплуатируется полностью автоматизированная, мусоросжигающая установка, которая ежегодно дает 7 млн. кВтч энергии.

Эксплуатируются также установки по использованию древесных отходов лесопильных и деревообрабатывающих заводов и комбинатов (штат Онтарио, Канада). Получаемый газ используется для отопительных и технологических нужд. В 1982 году в Швеции эксплуатировалось 9 мусоросжигающих установок, что позволяло экономить 140 млн. литров нефти. В настоящее время в Швеции используется более 90% всех отходов в энергетических целях.

1 кг обработанных отходов дает 4,7 кВтч энергии. К.п.д. установки с кипящим слоем составляет 88%.

В 1990 году за счет энергии преобразования биомассы в странах ЕЭС покрыто 5% всех энергопотребностей. В странах Евросоюза с 1997 по 2010 год ожидаются капитальные вложения в источники энергии, использующие биомасу в размере 84 млрд. евро.

В качестве биомассы как энергетического сырья могут быть использованы отходы животноводческого производства. С параметрами подобных установок познакомимся на примере Голландской установки ВТG (Bio Texnology, Нидерланды).

Производитель установки ВТG - Нидерланды

Электрическая мощность - 240 кВт

Тепловая мощность - 480 кВт

Количество часов работы за год - 8000

Количество используемого навоза - 80 т/сутки

Объем метантенков - 2 х 1000 м

Температура процесса - 35 C

Выход биогаза 3300 м /сутки

Потребление электроэнергии - 4% установленной мощности

Срок эксплуатации

метантенков - 25 лет

газодизельгенератора - 12 лет

другого оборудования - 15 лет

Обслуживающий персонал - 4 человека

Производство удобрений

жидкая фракция - 55 тонн/сутки

твердая фракция - 23 тонны/сутки.

Срок строительства - 0,5 года

Срок окупаемости для собственных нужд хозяйства в Украине - 11,5 лет.

Использование энергии биомассы позволит Украине сократить потребление органического топлива на 10,9% (для сравнения ветровая -19,8%, геотермальная - 12,9%).

Функциональная схема установки по переработке отходов животноводства.

Большой проблемой является необходимость обеспечения транспортных средств жидким топливом, которое традиционно получали из нефти. В Бразилии, как уже упоминалось, развернули производство этилового спирта из отходов переработки сахарного тростника. В США, Германии и СССР прорабатывались варианты замены бензина метанолом (метиловым спиртом) или бензин-метаноловыми эмульсиями. В 80-х годах ХХ столетия в Луганске даже на заправках продавались бензин-метаноловые эмульсии (80/20%). В марте 2009 года в прессе появились сообщения, что концерн "Укрспирт" начал промышленный выпуск биотоплива на Лохвицком спиртзаводе Полтавской области. Предполагается, что в ближайшее время будут запущены еще 5 подобных установок, что позволит довести производство биотоплива до 200 тыс тонн в год, а это составляет около 5% топлива, потребляемого в Украине. Первичным сырьём для этих установок является кукуруза или рапс. Биотопливо получают в результате добавления этанола к обычному бензину. Одним из преимуществ такого топлива является повышение октанового числа бензина.

Для замены топлива дизельных двигателей (соляр) в США были успешно выполнены работы по использованию рапсового масла. В настоящее время эту технологию пытаются применить в Украине. Японский профессор Сакудзо Такэда предложил использовать в качестве исходного сырья для жидкого топлива эвкалиптовое масло. В Канаде растет много тополей. В Торонтском университете разработали технологию переработки древесины тополя (тополь - одно из самых быстрорастущих деревьев) в жидкое топливо с теплотворной способностью эквивалентной бензинам. Пропитанная водой древесина при температуре 300 C и повышенном давлении обрабатывается водородом в присутствии никелевого катализатора. Выход жидкого топлива достигает 40%.

Биологи для решения этого вопроса нашли несколько видов растений, млечный сок которых позволяет несложной переработкой получить продукты заменяющие нефть. Возможно, искусственной селекцией таких растений удастся значительно увеличить выход искусственной "солярки" с гектара. Но этот путь все же больше подходит странам с тропическим климатом.

Изучая микроорганизмы, вызывающие пурпурное цветение воды в соленом канадском озере Саскачеван, ученые обнаружили, что они образуют углеводороды близкие по составу к природной нефти.

В середине ХХ столетия исследователи геотермальных проявлений обнаружили в водных источниках вулканического происхождения микроорганизмы, способные существовать при температуре 50-70 C и при наличии солнечного освещения разлагать воду на кислород и водород с довольно высокой интенсивностью. Полученный водород и кислород можно сжигать в энергетических установках. Как утверждают разработчики этого проекта, если бы в его развитие были вложены такие же средства как в развитие ядерной энергетики, мы бы уже имели экологически более безопасный, чем ядерная энергетика, но возобновляемый источник энергии, способный заменить ядерную энергетику.

В 2008 году были опубликованы результаты поисков японского профессора Макото Ватанабе, который поставил своей целью избавить Японию от необходимости покупать нефть. Ватанабе обратил внимание на микроскопические водоросли представляющие собой зеленые нити, которые при хорошем освещении и избытке углекислого газа начинают выделять масло на поверхности. Это масло оказалось легко собирать и после переработки можно использовать в двигателях автомобилей и самолетов без их переделки. Японское правительство щедро финансирует этот проект, и лабораторные исследования практически уже завершены. Сегодня идет отработка промышленной технологии. Результаты лабораторных опытов показали, что теоретически с одного гектара можно получать от 50 до 140 тонн топлива в год. Для сравнения гектар рапса дает только 1,2 тонны топлива, а гектар кукурузы только 0,2 тонны. То есть переработка зерна на биотопливо после освоения промышленной технологии водорослей станет полностью бессмысленной. Ватанабе пообещал через 5 лет избавить Японию от нефтяной зависимости.

Американские же ученые создали генетически измененные одноклеточные организмы, которые способны из опилок, соломы и других органических отходов производить этанол, причем с такой концентрацией в отличие от дрожжевых бактерий, что продукт не нуждается в перегонке. В 2010 году планируется завершить строительство первого завода по производству этанола по новой технологии.

Лекция 13 Магнито-электрические насосы

Эта лекция построена на материалах интернет-сайта Александра Фролова (email: alex @ frolov. spb.ru WWW: http//alexfrolov.narod.ru) и некоторых других материалах.

Главной проблемой, стоявшей всегда перед человечеством, было изыскание новых источников энергии. В настоящее время причиной этих поисков является загрязнение окружающей среды и нарушения в окружающей среде, вызываемые строительством и эксплуатацией энергетических установок. Идеальным источником энергии при таких требованиях к нему был бы источник, который не потребляет никакого вещества планеты, ничего не выделяет кроме энергии и при этом не меняет динамики водных или воздушных потоков. Такие устройства уже давно называются "вечными двигателями".

Обзор проектов "вечных двигателей" можно было-бы начать издалека. Еще Петр I собирался посетить Германию в 1725 году для тестирования устройства Орфиреуса, но ему не хватило времени. Усилиями научных группировок, заинтересованных в сохранении примитивного материализма, идея свободного извлечения мощности была искажена до такой степени, что тот, кто начинал говорить о ней, попадал в разряд сумасшедших. Считалось, что мощность (работа в единицу времени) может быть только результатом преобразования структуры материи, то есть распада, синтеза или изменения энергетического уровня соответствующего количества материи. В любом случае, вещество (дрова, нефтепродукты, газ, ядерные материалы) служило топливом, независимо от способа его преобразования. Ряд концепций не рассматривал поля (электромагнитное, гравитационное и др.) как вид материи. Поэтому часто вопрос "вечного двигателя" формулировался, как преобразование энергии поля (электрического, магнитного, гравитационного и др.) в мощность и работу. В настоящее время появились концепции физического вакуума, как источника энергии, утверждающие, что, так как пространство (физический вакуум) имеет внутреннюю структуру, следовательно, может служить источником энергии, если организовать процесс изменения его структуры. До некоторых пор электроэнергетика также не признавалась материальной, но постепенно люди смогли отказаться от труб, по которым к газовой лампе подводился газ - материальный источник мощности, в пользу проводов электрического освещения. Возможно, через некоторое время мы также откажемся и от проводов, признав способность самого пространства быть источником энергии.

"Практичность" генераторов свободной энергии очевидна для потребителей, но не для производителей энергии, распределяющих её централизованно и под контролем. В этом основная причина отсутствия на рынке технологий альтернативных "бестопливных" энергосистем.

В открытой прессе появились описания ряда способов генерации свободной мощности. Исследования Николы Тесла известны современным ученым и инженерам далеко не в полной мере. Часть своих работ Тесла посвятил беспроводной связи. Другое изобретение Тесла - резонансный трансформатор. Сегодня в электротехнике мы используем трансформаторы с принудительными колебаниями, а в радиотехнике - в резонансных режимах. Работая с токами высокой частоты и напряжения, Тесла использовал лампы и моторы с одним проводником. В 1934 году в Буффало, США Тесла демонстрировал автомобиль с электромотором, источником мощности которого был генератор неизвестной конструкции. Некоторые наблюдения привели Тесла к выводу о возможности создания системы для обеспечения электроэнергией удаленных от генератора потребителей без использования проводов. В современных условиях исследования в этой области звучат почти сенсационно, настолько плохо известны работы Тесла. В журнале "Изобретатель и рационализатор" № 5 и 6 1992 года описаны результаты экспериментов Владислава Викторовича Авраменко (ВЭИ, Москва). Нагрузкой однопроводной линии у Авраменко были лампочка и вентилятор. Линия была из материала с высоким сопротивлением, но не грелась. Авраменко утверждал, что к.п.д. созданных установок более 150 %. "ИР" № 10 1994 года опубликовал еще одну его статью, но пока производители не торопятся эти эффекты использовать.

Одним из известных исследователей в области свободной энергии был Т. Браун (Thomas Townsend Brown). В его патентах 1930...1965 годов описано множество способов создания движущей силы и мощности за счет электрического поля (Пат. США № 3187206 от 1.06.65, заявка 9.05.1956 г.). Автор демонстрировал свои устройства в Огайо, позднее он работал во Франции.

В 70-х годах ХХ столетия с бифилярными неиндуктивными катушками работал Виллиам Купер. Патент Купера № 3610971, США 1971 года описывает принцип и устройство создающее мощность во вторичной цепи без реакции на первичную цепь, а также движущую безопорную силу в пространстве. Купер обнаружил, что специально сконструированные катушки могут производить поле, которое не экранируется и имеет ряд общих с гравитационным полем характеристик. В описании патента 1971 года Купер предлагает генератор, позволяющий устранить действие гравитационного поля на тела.

Известны работы Джона Серла (John Searle) по так называемым "левитирующим дискам" Серла. Кроме гравитационного эффекта он получил и свободный выход мощности.

Гравитационные эффекты, возникающие при работе сверх-единичных устройств (систем, эффективность которых больше единицы), отмечаются различными изобретателями для разных по конструкции систем. В 1990...1995 годах прототипные установки американского изобретателя Флойда Свита генерировали мощность до 50 кВт. Флойд отмечал снижение веса своей системы в работающем режиме до 90 %. Он предполагал, что источником энергии является интенсивное некогерентное энергетическое излучение, которое существует везде во Вселенной. Постоянные магниты и катушки его установок при работе сами охлаждались. Многие исследователи повторили эксперименты Флойда и подтвердили его результаты. В 1995 году Флойд умер в возрасте 83 лет, и вдова передала его архивы автомобильному концерну.

В некоторых публикациях упоминается конвертор Ганса Колера, превращающий энергию гравитации в электрическую. Сообщается также, что эти конверторы использовались в тахионаторах "Туле" и "Андромеда" (электромагнитогравитационных двигателях), производившихся в Германии в 1942-1945 годах на заводах "Сименс" и "АЕГ".

На одном из интернет сайтов были помещены результаты исследований одной из подобных установок в Московском вузе. Уровень достигнутой свободной отдаваемой мощности составил около 7 кВт, при общей массе активных материалов около 350 кг. Сообщалось также о наличии заметных термомагнитных эффектах.

Термомагнитные эффекты хорошо известны физикам, работающим с температурами близкими к абсолютному нулю, то есть - 273 ^ОС, так как количество способов достижения этих температур крайне мало. Некоторые вещества (гадолиний) при намагничивании нагреваются. Если их охладить до уровня исходной температуры, а затем вывести из магнитного поля, то они охлаждаются, забирая тепло из контура охлаждения. То есть такие устройства могут работать как тепловые насосы, использующие термомагнитные эффекты.

Следующая из известных систем свободной энергии - швейцарская электростатическая машина Баумана. Устройство называется Thesta-Distatica. Оно представляет собой электрофорный генератор, в конструкцию которого входят постоянные магниты. При диаметре дисков равном 2 м устройство производит около 30 кВт. Близкое по техническому решению к машине Баумана устройство, предложенное Виллиямом Хайдом (пат. США № 4897592 от 30.01.90 г.), представляет собой "систему, генерирующую мощность из электрического поля". Для ускорения ротора машина Хайда использует потенциальное поле на том участке, где работа поля положительна. Хайд частично экранирует поле там, где оно тормозит ротор. В электростатическом генераторе Ефименко цилиндрический ротор вращается в потенциальном электрическом поле и вращает вал обычного генератора, вырабатывающего 70 Вт. Источником поля с напряженностью 6000 В служит электрическое поле Земли.

Извлечение мощности из "воздуха" осуществил также Джозеф Свенсон. Известная со времен Тесла частота естественных пульсаций электрического поля планеты Земля равна 7,5 Гц. Установка Свенсона работает на резонансной частоте 375 кГц (7,5 х 50000) и имеет 10 метровую антенну.

В 2000 году известнейший изобретатель, входящий в первую пятерку (Архимед, М. Фарадей, М. Кюри, Н. Тесла), Иосиро Накамацу, имеющий более трех тысяч изобретений (для сравнения Т.А. Эдисон сделал 1536 изобретений), в интервью с ним сообщил, что нашел альтернативный источник энергии, использующий энергию пространства. Накамацу заявил, что теоретические исследования уже завершены и что за один или два года будет создан прототип энергетической установки, которые можно будет использовать и в промышленности и для бытовых нужд.

Этот перечень можно продолжать и дальше, но важнее сделать из него правильный вывод. Многочисленные факты использования естественных электрических, магнитных или других полей, свойств вакуума и т.п. для получения энергии, приводимые на интернет сайтах, в публикациях патентных ведомств, к сожалению, нельзя ни подтвердить, ни опровергнуть. Так как для этого необходимо строить полноразмерные экспериментальные установки, стоимость которых чаще всего достаточно высока. Этой ситуацией могут пользоваться непорядочные люди, чтобы получить инвестиции под свои работы и часть этих инвестиций пустить на свои личные нужды. Однако широкий спектр подобных работ говорит о имеющихся новых знаниях, возможностях и перспективах, даже если только один из ста подобных проектов окажется реально работоспособным. Такая же ситуация была и на заре эры электричества. Сотни инвестиционных проектов лопнули как мыльные пузыри, десятки и сотни устройств оказались недостаточно эффективными. Газовые компании препятствовали внедрению электрической энергии в освещение, компании, производившие паровые машины, мешали внедрению электропривода, но за 20...30 лет жизнь расставила свои точки над i. В наше время эти процессы могут оказаться и более длительными, так как нужны новые материалы, перспективные разработки оказываются все более дорогостоящими. Иногда фанатичным исследователям не хватает жизни, чтобы воплотить свою мечту в реальную конструкцию. Но иногда бывает и наоборот, случайные поисковые работы приводят к быстрому использованию новых источников в широких масштабах, как это произошло с холодным ядерным синтезом и теплогенератором Потапова.

Лекция № 14 Космические источники энергии

Количество излучаемой Солнцем энергии более чем в 2 миллиарда раз превышает то, которое подходит от него к Земле, то есть почти вся эта энергия уносится в космическое пространство без пользы для человечества. Полная мощность лучистого солнечного потока равна 3,86 х 10²³ кВт. Этой энергией можно довести всю воду океанов Земли до кипения за одну секунду. По останкам древней растительности установлено, что интенсивность излучения Солнца не изменялась 1,5 млрд. лет и согласно расчетам будет сохраняться еще несколько миллиардов лет.

В связи с развитием космических полетов и космических исследований появилась возможность, восприняв энергию Солнечного излучения, направить её на Землю. Вначале предложения заключались в размещении в околоземном пространстве на геостационарной орбите (30000 км) пленочных отражателей, направляющих световой поток на поверхность Земли с целью увеличения освещенности и повышения температур воздуха в приземном слое полярных районов. Нуждаются в этом портовые комплексы, места добычи полезных ископаемых (газ, нефть), оленеводство. Это позволило бы экономить энергию на искусственное освещение и обогрев жилых и производственных помещений, увеличилась бы производительность труда работников.

Несколько позже была предложена идея космических электростанций на которых солнечное излучение преобразуется в электрическую энергию с помощью фотоэлектрических преобразователей. Затем, полученную электроэнергию, преобразуют в радиочастотный сигнал, и узконаправленное излучение направляют на приемные антенны, установленные на земной поверхности. Размещение фотопреобразователей в космическом пространстве снимает часть проблем, связанных с работой фотопреобразователей в земных условиях: загрязнение поверхности фотопреобразователей, их охлаждение, снижение срока их действия, необходимостью поддерживающих конструкций в условиях земной гравитации и т.д.

Этот проект вызвал в свое время возражения экологов. Энергетический поток из космоса может негативно воздействовать на птиц, насекомых, растительный и животный мир в зоне приемных устройств. Однако приток дополнительной энергии в атмосферу Земли может иметь различные последствия. Замена энергии, получаемой из ископаемых источников, на энергию, получаемую извне, позволит снизить выброс парниковых газов в атмосферу и ослабить последствия глобального потепления. Кроме того, учитывая к.п.д. современных тепловых электростанций, выбрасывающих громадные количества тепла непосредственно в атмосферу, использование космического источника может снизить тепловые выделения в атмосферу при неизменном уровне производства электроэнергии.