Новые типы электростанций

    В одной из своих прошлых публикаций под названием «Гибридная энергетика» -  автор этих строк спрогнозировал появление так называемых «гибридных» энергетических установок, где будут объединены в одну технологическую цепочку очень разные энергетические источники – например, ядерный реактор и угольный газогенератор.

     Причиной появления подобных «гибридов» будет являться тенденция к дальнейшему повышению цены на углеводородные энергоносители. Во многом из-за этой же причины появятся и электростанции новых типов, которые тоже в определенном смысле можно будет назвать «гибридными». Поскольку эти новые электростанции будут использовать для своей работы технологические принципы из некоторых других уже известных типов электростанций, которые до сих не использовались в одной технологической цепочке.

     Например, сейчас Европейский союз очень энергично пытается внедрить парогазовые электростанции. Принцип работы парогазовых электростанций заключается в том, что природный или попутный газ сначала сжигается в газовой турбине, вращающей электрогенератор. Отходящие от газовой турбины выхлопные газы направляются в паровой котел, снабжающий паром паровую турбину, вращающую электрогенератор. Происходит как бы двойное использование тепла сжигаемого газа. Лучшие образцы парогазовых электростанций достигают 55% к. п. д. (коэффициент полезного действия) превращения теплоты сгорания газового топлива в электрическую энергию. Сравните с к. п. д. самых лучших тепловых электростанций, достигающих только 35%.

     Однако вскоре могут появиться электростанции, тоже работающие на газовом топливе, но которые будут достигать гораздо большего к. п. д., чем парогазовые электростанции.

     Известно, что самым лучшим к. п. д. преобразования тепловой энергии в механическую обладает взрыв так называемой «гремучей смеси» (смеси горючего газа и атмосферного воздуха в идеальной пропорции). К. п. д. «гремучей смеси» равняется 80%. Но до сих пор ученых и инженерам не удавалось «приручить» «гремучую смесь».

     Это удастся сделать, объединив вместе гидротурбину и «гремучую смесь». Вот примерное описание электростанции, которая будет работать на превращении тепловой энергии «гремучей смеси» в электрическую энергию при помощи гидротурбины.

     В большом бассейне, наполненном водой, будут находиться в погруженном состоянии несколько больших сфер, изготовленных из очень прочного материала. В этих сферах тоже будет находиться вода, и они будут соединены водопроводами, которые будут вести в специальный накопительный бассейн, находящийся на высоте нескольких десятков метров над бассейном, в котором будут расположены сферы.

     В сферы через специальные клапаны будет поочередно подаваться порция уже готовой «гремучей смеси» из горючего газа и воздуха. Специальным искровым устройством, похожим на автомобильную свечу, «гремучая смесь» будет подрываться. Взрыв будет вытеснять из сферы определенное количество воды, которое по упомянутому выше водопроводу будет забрасываться в расположенный на высоте десятков метров накопительный бассейн. Водопровод будет снабжен специальным клапаном, который не позволит воде течь обратно из накопительного бассейна в сферу.

     После взрыва «гремучей смеси» через специальный клапан выхлопные газы от взрыва будут стравливаться за пределы сферы, а одновременно через другой клапан в сферу из бассейна будет поступать нужно количество воды взамен вытесненной предыдущим взрывом. Вновь в сферу будет подана порция «гремучей смеси» и цикл повторится сначала.

     Сферы будут работать по очереди, забрасывая в накопительный бассейн порции воды. А из накопительного бассейна вода будет поступать с высоты нескольких десятков метров на гидротурбину, которая будет вращать электрогенератор. Гидротурбина будет расположена на уровне бассейна, где будут расположены сферы, и поступающая после гидротурбины вода будет постоянно подпитывать уровень воды в бассейне, компенсируя забираемую в сферы воду.

     Одним словом, описываемая нами электростанция напоминает двигатель внутреннего сгорания, но отличается использованием вместо поршней, шатунов, карданного вала и прочих механических частей обыкновенной воды, циркулирующей в описанной выше гидросистеме.

     При этом вода, циркулирующая по гидросистеме, будет служить и для отвода неиспользованной тепловой энергии или охлаждения (в качестве «холодильника» в классической схеме тепловой машины) путем испарения воды с зеркала основного и накопительного бассейнов. Естественно, убыток испаренной воды будет компенсироваться путем подпитки извне.

     Потенциальный к. п. д. прогнозируемой «гибридной» электростанции будет весьма высоким. К. п. д. «гремучей смеси» - 0,8 (80%) умножить на к. п. д. гидротурбины – 0,95 (95%) = 0, 76 или 76%. Почти в полтора раза больше, чем к. п. д. парогазовой электростанции (55%).

      Впрочем, существует проблема замены небольших электростанций, питающих отдаленные или неподключенные к электросетям потребителей. Как правило, сейчас эти электростанции работают от двигателей внутреннего сгорания, которые используют в качестве топлива жидкие или газообразные углеводороды. А жидкие и газообразные углеводороды стремительно дорожают, и, самое главное, будут дорожать все обозримое будущее.

     В прогнозируемой миниэлектростанции, которая должна придти на смену современным миниэлектростанциям, использующим двигатели внутреннего сгорания, тоже будет использоваться гидротурбины. Плюс еще один достаточно известный эффект, знакомый практически всем, кто пробует собственноручно готовить пищу у себя на кухне.

     Ваш покорный слуга имеет в виду эффект пенообразования. К примеру, у вас на плите стоит кастрюля, в которой уже неоднократно варились пельмени – вы опять доводите воду в этой кастрюле до кипения, дабы бросить туда новую порцию пельменей. Но, кто это производил этот процесс, знают – надо следить за водой в этой кастрюле. В любой момент закипевшая вода полезет из кастрюли, особенно если она накрыта крышкой, обильной пенной «шапкой» и окажется у вас на плите.

     Вот этот самый только что описанный «пенный эффект» будет использоваться в прогнозируемом типе «гибридной» миниэлектростанции. Она будет состоять из высокой цилиндрической емкости, в дне которой будет находиться нагреватель, работающий от любого вида топлива и даже от отходящих нагретых газов. Этакая большая кастрюля.

     Наполнена высокая цилиндрическая емкость будет водой, в которой должен быть растворен некий реагент, резко повышающий пенообразование при нагревании. Вода должна непрерывно превращаться в пену, которая будет подниматься вверх по высокой цилиндрической емкости, переливаться через край и накапливаться в специальной емкости, типа небольшого накопительного бассейна. А из накопительного бассейна вода будет поступать на гидротурбину, расположенную на уровне нагреваемого дна цилиндрической емкости. После турбины вода должна возвращаться в цилиндрическую емкость, дабы потом превратится в пену, и попасть в накопительный бассейн.

     То есть, процесс очень прост и позволяет использовать любой вид топлива.