02.05.2013

Капельный ветряк

Недавно ученые из Нидерландов начали испытания модели ветрового электрогенератора - капельного ветряка. Ветряк позволяет напрямую преобразовывать энергию ветра через капли в электричество. Данный ветряк имеет аналог, похож на изобретенную еще в XIX веке капельницу Кельвина.Уже сейчас стали видны основные минусы существующих ветровых генераторов электричества. Во-первых, они слишком шумные. Во-вторых, они достаточно быстро изнашиваются. В-третьих, их КПД достаточно низкий по сравнению с другими альтернативными генераторами электроэнергии. В - четвертых, ветряки не могут вообще работать при очень сильном ветре из-за сильной раскрутки лопастей. Именно поэтому ученые и инженеры всех государств, развивающих альтернативную энергетику, постоянно усовершенствуют имеющиеся модели ветряков и разрабатывают новые. Причем, как это часто и бывает, в последнем случае новым оказывается хорошо забытое старое. Вот и ученые из Делфтского университета (Нидерланды), которые недавно совместно с инженерами из компании Mecanoo разработали новый тип ветрового электрогенератора, на самом деле просто реализовали одну из старых схем, которую известный физик Уильям Томпсон (известный более как лорд Кельвин) придумал еще в XIX веке.Эта разработка, благодаря которой можно переводить потенциальную энергию воды в электрическую, известна сейчас под названием "капельница Кельвина". Она представляет собой генератор электростатического напряжения, который состоит из трех железных банок с электропроводящей недистиллированной водой (одна из них подвешена над двумя другими) и двух металлических трубок, идущих от нижних банок в направлении верхней.Работает капельница весьма просто - металлические трубки создают электрическое поле, которое поляризует воду в верхней банки. В итоге различно заряженные молекулы воды собираются в различных ее частях. На каждом конце верхнего резервуара имеется кран, при помощи которого вода капает в стоящие под ним нижние банки, причем положительно заряженные молекулы попадают строго в одну, а отрицательно заряженные-  в другую. Тем самым они увеличивают заряд воды в нижних банках, а это, в свою очередь, создает еще большее электрическое поле около трубок, которые идут от этих сосудов. В результате усиливается поляризация воды в верхней банке и так далее.Так вот, предложенный голландскими учеными ветровой электрогенератор (они, кстати, называют его капельным ветряком) весьма похож на капельницу Кельвина. Правда, его устройство еще проще — он представляет собой квадратную металлическую рамку, внутри которой в несколько рядов расположены горизонтальные стальные трубки. На них помещаются капли заряженной воды, после чего вся конструкция поворачивается так, чтобы ветер дул перпендикулярно трубкам. И вот, когда ветер начинает уносить заряженные капли, в окружающей трубы рамке возникает электрический ток, пропорциональный силе этого ветра. Разработсчики отмечают, что у предложенной ими модели имеется много плюсов по сравнению с традиционными ветряными электрогенераторами. Во-первых, капельный ветряк совсем не шумит. Во-вторых, его детали не изнашиваются от постоянного вращения, и, кроме того, нет нужды при монтировании данной конструкции точно регулировать угол ее установки. Кроме того, этот ветряк работает при любом направлении и любой силе ветра (собственно говоря, они вообще никак не влияют на эффективность выработки электричества). КПД этого устройства оказалось таким же, как и у капельницы Кельвина, то есть достаточно низким, а вот напряжение - высоким.  Это предельно простое устройство обеспечивает получение электрического напряжения порядка 10 кВ. Ныне действующие ветрогенераторы выдают низкое напряжение и требуются инверторы.  Впрочем, есть ещё несколько минусов капельного ветряка, например постоянное отложение соли на трубках может затруднить работу ветряка.Однако изобретатели считают, что все эти трудности вполне преодолимы. Сейчас начались испытания разработанной конструкции и, судя по сообщениям, опубликованным на сайте Делфтского технического университета, они идут успешно. И если этот ветряк оправдает все возлагаемые на него надежды, то, скорее всего, его в первую очередь будут применять на ветроэлектростанциях, которые устанавливаются прямо в море (а таких в Голландии немало). Там для его работы хватит  воды. Данный ветряк целесообразно применять там, где нужны высокие напряжения и небольшие мощности.