О некоторых методах получения
тепловой и электрической энергии
нетрадиционными способами

Традиционные источники тепловой и электрической энергии, применяемые в настоящее время, работают на принципах использования энергии, выделяющейся в процессе протекания различных химических или ядерных реакций, а также, использования, в том или ином виде, тепловой энергии.

Первичная энергия, чаще всего в виде тепловой энергии, используется или непосредственно, или преобразуется в необходимую форму, например, в электрическую.

Возможно и непосредственное получение электрической энергии в процессе химических или ядерных реакций, либо фотоэлектрических преобразований. Примеры всем известны.

Всем известна и крайне низкая эффективность таких систем, их вредность для окружающей среды (в большей части случаев), опасность при эксплуатации, невосполнимое расходование природных ресурсов и т. д.

Если рассмотреть энергетический спектр известных в настоящее время преобразований вещества из одной формы в другую или из одного вида в другой, то можно проследить следующее.

Все химические реакции, по своей энергетике, находятся в зоне до 5 МэВ (самая высокоэнергетическая химическая реакция — окисление водорода), ядерные реакции — в зоне за 1 МэВ.

В энергетическом спектре явный разрыв, что, по всем канонам науки, невозможно. Процессы же, протекающие в веществе в этой части энергетического спектра, науке пока не понятны и не известны.

Но всё чаще появляются публикации, в которых описаны эффекты, необъяснимые, с точки зрения традиционных законов термодинамики и ядерной физики.

Все, наверно, помнят нашумевшие сообщения о холодном ядерном синтезе. Явления не смогли объяснить и перестали о них сообщать.

По всей вероятности, мы на пороге больших открытий, способных коренным образом изменить понятия об основах построения материи, формах взаимодействия и проявления, а следовательно, на пути к появлению новых способов получения скрытой от нас энергии окружающего пространства.

На нашем предприятии начаты работы в этой области, сделаны первые шаги по теоретическому обоснованию cреднеэнергетических процессов и практической проверке теоретических изысканий.

Но об этом пока рано говорить, т. к. работы находятся в самом зародыше.

В данной статье мы хотим рассказать об известных нам разработках в области получения энергии нетрадиционными способами. А точнее, о двух разработках — теплогенераторе и квантовой теплоэлектростанции.

Физика процессов, протекающих в такого рода установках, пока ещё не изучена и не описывается известными законами физики.

В одном из номеров газеты Деловой мир была опубликована статья под заголовком Свет и тепло вашему дому, в которой рассказывается о разработках заслуженного изобретателя Республики Молдова академика Юрия Семеновича Потапова, в области создания нетрадиционных источников тепловой энергии.

В этой статье упоминаются тепловые генераторы типа Юсмар и квантовые теплоэлектростанции (КТЭС).

Кроме материалов по теплогенераторам и КТЭС (рекламных материалов в большей мере, чем технических), в данной статье приведены весьма лестные отзывы о работах Потапова и доктора физико-математических наук профессора МАДИ Л. Сапогина.

Статья вызвала большой интерес у специалистов нашего предприятия, но породила, в первую очередь, недоверие к написанному, т. к., в основе всей разработки стоит возможность получения энергии практически из воды, с коэффициентом преобразования энергии больше 1 (т. е., КПД больше 100%).

И, хотя разработки Потапова запатентованы в России, Молдове, на Украине и во многих странах дальнего зарубежья, материалы решено было проверить.

В РКК Энергия был направлен наш представитель, которому в мытищинском испытательном центре РКК Энергия была продемонстрирована установка, включающая в себя теплогенератор Ю. С. Потапова.

Испытательный центр тесно сотрудничает с Потаповым и даже наладил производство теплогенераторов на одном из подмосковных заводов.

Конструкция теплогенератора крайне проста и представляет собой полый цилиндрический сосуд (трубу), на входе которого находится циклон с входным коническим патрубком, а на выходе — тормозное устройство.

Через входной патрубок вода попадает в циклон, где формируется вихревой поток, устремляющийся в трубу и тормозящийся на выходе из трубы.

Перед тормозным устройством, к отверстию в цилиндрической части трубы приварена отводная трубка, соединённая с верхней частью циклона.

Вода, подаваемая в теплогенератор насосом, проходя через него, нагревается и может использоваться, например, для отопления или горячего водоснабжения.

Кроме теплогенератора, в состав установки входят насос (обычный напорный, с воздушным или водяным охлаждением), система управления и арматура. В ряд установок входит и бойлер. В этом случае, теплогенератор и насос находятся внутри бойлера.

Такие установки производятся практически серийно и могут быть поставлены заказчику. Мощность производимых установок — от 2,8 кВт до 65 кВт. Стоимость — от 1250 до 6500 $.

Самое интересное (даже невероятное, с точки зрения традиционных подходов) в этих установках то, что имеются результаты испытаний, подтверждающие, что они способны производить тепловой энергии больше, чем расходуется электроэнергии.

Достигнутые значения коэффициента преобразования энергии — до 1,7. Но, по словам Потапова, есть результаты исследований по достижению этого показателя до 10 и более.

В таблице 1 приведены некоторые технические характеристики выпускаемых НПФ Юсмар теплогенераторов.

Таблица 1.

Наименование параметра

Значение параметра для данного типа ТГ

Юсмар-1М

Юсмар-2М

Юсмар-3М

Юсмар-4М

Юсмар-5М

Мощность электродвигателя насоса, кВт

2.8

5.5

11.0

45.0

65.0

Напряжение сети, В

380

380

380

380

380

Число оборотов электродвигателя, об/мин

2900

2900

2900

2900

2900

Обогреваемая площадь, кв.м

90-100

150-160

300-350

900-1000

1500-1600

Средний расход электроэнергии на обогрев помещения с заданной в п. 4 площадью, кВт/ч

1.4

2.2

5.0

20.0

30.0

Теплопроизводительность, ккал/ч

3498

6956

11918

57848

77540

Масса установки (с бойлером), кг

130

150

200

450

550

Объем воды в отопительной системе (ориентировочно), л

70-100

200

1000

4000

6000

Стоимость полного комплекта (теплогенератор, насос, бойлер, система управления), $

1300

1700

3000

5600

6400

Максимальная температура жидкости на малом круге циркуляции, °С

98

100

140

150

150

Диаметр по осям отверстий фланца (D), мм

110

110

110

160

160

Длина теплогенератора (L), мм

620

880

1125

1680

1850

Диаметр трубы (d), мм

53

75

95

160

180

Масса теплогенератора, кг

6.5

10.0

18.0

37.0

45.0



После посещения РКК Энергия, наш представитель был командирован в Кишинёв непосредственно к Ю. С. Потапову.

Здесь специалисты НПФ Юсмар и сам Потапов ознакомили его со своими разработками, и, в частности, с теплогенераторами различных модификаций и квантовыми теплоэлектростанциями.

Действующий опытный образец КТЭС малой мощности демонстрируется в лаборатории, а две КТЭС в это время находились на территории предприятия и были также продемонстрированы.

Одна, мощностью 1 МВт, монтируется для нужд самого предприятия, а другую, мощностью 2 МВт, готовили для заказавшего потребителя.

О теплогенераторе было сказано выше, а КТЭС — это достаточно сложное и громоздкое изделие. В основе её работы заложены те же теплогенераторы, которые обеспечивают преобразование энергии с коэффициентом больше 1.

Они располагаются в нижней части КТЭС. К ним подключены насосы для прокачивания через них воды. В верхней части станции находится, так называемый, квантовый двигатель.

Полезная мощность КТЭС снимается с выходного вала, к которому подключается стандартный электрогенератор.

После приведения в рабочее состояние КТЭС (выход насосов на рабочий режим и прогрев установки) около 50% вырабатываемой генератором электрической мощности используется на нужды самой КТЭС, а остальное — на нужды потребителя.

Т. е., станция становится автономной и не зависимой от внешних источников энергии. Кроме электрической, КТЭС вырабатывает и тепловую энергию — около 25-30 % от электрической мощности.

В таблице 2 приведены основные характеристики КТЭС, готовых к производству НПФ Юсмар.

Таблица 2.

Наименов.

Электр. Мощн., кВт

Тепл. Мощн., кВт

Габаритные размеры, мм

Масса, кг

Цена, $

КТЭС-1

4.0

5.0

800х300х1800

290

9.500

КТЭС-2

30.0

15.0

800х500х1800

350

28.500

КТЭС-3

100.0

90.0

2600х2700х2800

1200

57.000

КТЭС-4

200.0

130.0

2600х2700х2800

2700

83.000

КТЭС-5

800.0

260.0

2600х2700х2800

9100

180.000

КТЭС-6

1000.0

360.0

2600х2700х2800

11200

250.000

КТЭС-7

2000.0

900.0

2600х2700х2800

17800

350.000



Станция работает при низком давлении воды и температуре до 90 °С. Принцип работы КТЭС основан на преобразовании энергии движения воды в электрическую, плюс тепловую энергию с высоким КПД.

Электрическая энергия вырабатывается синхронными генераторами со статической системой возбуждения или генераторами на постоянных магнитах.

Выработка тепловой энергии осуществляется, при циркуляции воды через теплогенераторы с высоким коэффициентом преобразования электрической в тепловую.

Станция работает в продолжительном режиме и может стартовать от сети трёхфазного переменного тока, дизельной электростанции или другого источника энергии.

Средний срок службы до капитального ремонта — 15 лет. В комплект поставки КТЭС входят:

  • теплогенераторы;

  • электрогенератор;

  • задвижки;

  • щиты электрические;

  • пульт управления;

  • электронасосы;

  • квантовая станция (квантовый двигатель).

Как уже говорилось выше, физика (или химия) процессов, протекающих в теплогенераторах, до настоящего времени не ясна.

Но в этом направлении ведутся работы, в частности, уже упомянутый Л. Сапогин из МАДИ пытается по заказу Ю. С. Потапова создать, более или менее, стройную теорию теплогенератора.

По нашему мнению, с большой достоверностью можно утверждать, что одним из явлений, присутствующих в процессе генерации тепловой энергии в теплогенераторе, является кавитация (образование и схлопывание пузырьков газа в движущейся с большой скоростью жидкости).

В журнале Мир науки (N 43 за 1989 г.) описаны работы американских учёных по созданию ультразвуковых химических реакторов.

В таких реакторах с помощью ультразвукового генератора производится возбуждение пузырьков газа, находящихся в микротрещинах частиц примесей жидкости.

Выделяющаяся, при схлопывании пузырьков, энергия используется для ускорения высокоэнергетических химических реакций.

Природа этого явления, по-видимому, близка к тем, что происходят при перемещении жидкости в теплогенераторе Ю. С. Потапова.

Следует отметить, что явление кавитации известно уже давно и подвергалось многим исследованиям.

Например, известно, что, при схлопывании пузырьков газа, температура жидкости в приграничной области достигает 10 000 °С, а скорость выбрасываемой жидкости — более 400 км/час.

Такая температура достаточна для разложения воды на кислород и водород и возбуждения электронов атомов вещества.

Но само явление кавитации не объясняет те эффекты, которые наблюдаются при действии теплогенератора. Здесь нужно работать и работать.

Хотелось бы также рассказать о работах, проводимых на нашем предприятии по созданию аккумулятора теплоты для предпусковой подготовки двигателя внутреннего сгорания транспортных средств.

Аккумулятор способен запасать избыточное тепло двигателя внутреннего сгорания и отдавать накопленное тепло, при необходимости подогрева двигателя.

При массе 8 кг, такой аккумулятор теплоты способен запасать до 1,5-2 МДж энергии.

На основе этой разработки, можно создать теплоаккумулятор большой ёмкости, который может обеспечить пиковые тепловые нагрузки, аварийное теплоснабжение, быстрый обогрев помещений, накопление тепловой энергии в солнечные дни для обеспечения горячего водоснабжения и др.

В аккумуляторе теплоты используется принцип поглощения или выделения тепловой энергии при фазовых переходах некоторых веществ. Конструкции аккумуляторов могут быть простыми и дешёвыми.

В заключение, предлагается обсудить вопрос создания мощных установок с большим запасом холода или низкотемпературной энергии.

Учитывая особенности нашей природы, можно в зимнее время накопить в карьерах, оврагах или других неудобьях определённое количество льда, через который будет проходить система трубопроводов.

Прокачивая теплоноситель через естественный запасник холода, можно поддерживать температуру в охлаждаемых помещениях на уровне 0,5-3 (5) °С.

Конечно, эта простая, на первый взгляд, идея требует хорошей технической проработки, и мы готовы взяться за её реализацию, при наличии заказчика.

А. Чечин, зам. генерального конструктора ЦСКБ,

А. Сторож, зам. начальника отделения,

А. Филатов, нач. сектора

Гидроэнергетика

В этой отрасли электроэнергия производится на Гидроэлектростанциях (ГЭС), использующих для этого энергию водного потока.

ГЭС преобладает в ряде стран — в Норвегии и Бразилии вся выработка электроэнергии происходит на них. Список стран, в которых доля выработки ГЭС превышает 70 %, включает несколько десятков из них.

  • Здравствуйте. Все это актуально, особенно на севере Якутии, где в будущем году я собираюсь начать с - во общественног здания купольного типа объёмом 12500м3
    Предпологается приминение нетрадиционных источников эл. Энергии. Рад буду сотрудничеству

    Гость
  • Зорин Сергей Леонидович

    Гость
  • Где можно увидеть и купить КТЭС - 1?

    Гость