ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ КОЛОДЕЦ
Одна из первых статей об электрогидравлическом насосе (а.с. 121885) супругов Л.А.Юткина и Л.И.Гольцевой (рис.1)
была опубликована в ИР много лет тому назад. Электрическая дуга 1 между электродами 2 испаряет и разлагает воду. Парогазоводяная смесь, по закону Архимеда, вытесняется по трубе 3 с тем большей скоростью, чем больше глубина Н. Соответственно, больше мощность гидропневматического электрогенератора 4. Потенциальная энергия, порожденная вездесущей гравитацией, преобразуется в электричество. Эта энергия аккумулирована в океанских и прочих водах в невообразимых, притом непрерывно естественно возобновляемых количествах. Авторы успешно испытали экспериментальный образец, но не смогли довести устройство до практического применения. Упущена внушительная выгода: можно было бы прекратить внутреннее потребление топлива и, соответственно, увеличить его экспорт. В разы сократить расходы на здравоохранение и охрану природы, еще больше — на транспортировку энергоносителей. Удешевить многие технологические процессы, существенно улучшить структуру внешней торговли: продавать энергию выгоднее, чем энергоносители. Тем более принципиально новое оборудование. Все это геронтократам в советском руководстве не понадобилось.
Постоянный наш читатель и автор заслуженный изобретатель РСФСР Ю.Н.Новожилов предложил (к сожалению, не запатентовал) другое, возможно, более эффективное решение (ИР 2, 05, с.22). Вместо технологически сложного оборудования для формирования электрического разряда, ненадежного и энергоемкого, воду разлагать в обычном электролизере. Его ванной служит море или иной природный источник, где вода никогда не бывает абсолютно пресной и чистой, следовательно, хоть и слабый, но электролит. Электролизер питается энергией ветряка. КПД гидропневматического электрогенератора повысился существенно: не отнимается заметная часть выработанной им энергии на электроли
з воды. Утилизируется не только потенциальная энергия воды, но и кинетическая — ветра. Существенный недостаток — зависимость от погоды.
Не зависит от погоды и полнее использует энергетические ресурсы природных водоемов «Гравитационная паросиловая ГЭС» (пат. 2234618) В.В.Кушина (ИР, 8, 05, с.12). В смесительную камеру 1 (рис.2) традиционного эрлифта подается не сжатый воздух, а диметиловый эфир (основа многих косметических спреев). Температура его кипения минус 32?С. Даже подо льдом температура воды не бывает ниже +4?С. За счет тепла окружающей среды эфир закипает и образует парогазоводяную смесь, как в обычном эрлифте. Но без огромных затрат на сжатие воздуха, преодоление гидростатического давления на глубине его подачи. В предлагаемом насосе более плотный, чем вода, эфир по трубе 2 поступает в эрлифт самотеком. Парогазоводяная смесь вытесняется водой через трубу 2, как в обычном эрлифте. На выходе через влагоотделитель 3 подается потребителю, а эфир конденсируется в ожижителе 4 для повторного использования. В патентном описании приведены характеристики опытного образца: глубина забора воды 20 м, диаметр трубы 130 мм, мощность потока на выходе 11 кВт. По предварительным расчетам, морская ГЭС, по мощности равная Саяно-Шушенской, поставляла бы энергию, по меньшей мере, втрое дешевле. Причем не будет ни загрязнения среды, ни уничтожения земель под водохранилищами, ни прочих привычных бед.
СВЕТ МИРОВОГО ЭФИРА
Есть предположение, что «Устройство для получения электрической энергии» (пат. 2261521) нашего лауреата В.А.Ацюковского (ИР, 1, 09, с.4) может преобразовывать в электричество энергию эфира, заполняющего все мировое пространство. На порядок дешевле, чем любые известные. Вероятно, также экологически чисто. Выяснить экспериментально действительные возможности этого изобретения необходимо не откладывая на потом: не это ли средство преодоления переживаемого кризиса? Есть основания предполагать, что решение такой грандиозной задачи не потребует непосильных для государства и бизнеса затрат. Необходимы политическая воля, предпринимательская смелость и инженерная деловитость.
ГЛАВНОЕ — БЕЗ РЕЗКИХ ДВИЖЕНИЙ!
Практически решена и серьезная проблема передачи электроэнергии через большие водные преграды, например с Сахалина в Японию (ИР, 1, 02, с.4). Под руководством нашего лауреата 2001 г. Н.А.Черноплекова создан целый комплекс оборудования для производства, передачи и использования электроэнергии с невиданно малыми потерями. «Теплая» сверхпроводимость делает экономически целесообразной переброску огромного количества электричества на большие расстояния. Значит, электростанции можно расположить в открытом море. Возможно, окажется выгодным передавать на материк по сверхпроводящим кабелям только часть энергии. Значительные количества эффективнее аккумулировать в компрематорах, нанопорошках, адсорбирующих водород при охлаждении и выделяющих его почти без остатка при умеренном нагревании. Их будут, вероятно, развозить по всему миру и на первых порах применять почти как традиционное топливо. Такой проект разрабатывался совместно НПОмаш (генеральный конструктор проф. Г.А.Ефремов) и «ЭкоЭнергия» (руководитель проф. Р.Б.Ахмедов) накануне знаменитого дефолта, оборвавшего работы на самом интересном месте.
Но реконструкция энергетики начнется не с грандиозных строек, а с усовершенствований действующей техники. Изобретателям придется, видимо, создать портативное оборудование, подобное тому, что применялось в осажденном Ленинграде. Использованный в аэростатах заграждения водород сжигали вместо бензина и солярки в ДВС автомобилей, танков, торпедных катеров. От этой технологии пришлось отказаться — много машин взорвалось. Эти приставки к традиционным топливным системам будут устанавливаться на действующие машины прямо в гаражах или мастерских. Решение позволит с минимальными затратами, не меняя привычки многомиллионного коллектива автовладельцев, перейти на принципиально новое топливо. Основа этого революционного шага создана трудами коллектива, руководимого нашим лауреатом проф. Б.А.Адамовичем (пат. 2179120 и др.) (ИР, 3, 03, с.5). Известно немало аналогов их решений.
Этот проект также не привлек внимание ни властей, ни капитанов «большой энергетики», хотя производство мини-ГЭС такого типа для коттеджа или небольшой фермы выгодно и малому предприятию, и недогруженному заказами крупному.
НЕСБЫВШИЕСЯ НАДЕЖДЫ
В конце 70-х гг.прошлого века в НПОмаш по приказу тогдашнего руководителя акад. В.Н.Челомея была начата НИОКР на основе изобретения Ж.Марсоля «Двигатель, использующий диссоциацию воды для получения энергии» (заявка Франции 2278946) ИР, 5, 97, с.17). Машина могла бы, по мнению изобретателя, преобразовывать в полезную работу энергию внутрикристаллических связей цинка и сурьмы. Эти катализаторы применяются при промышленном диализе воды. Работы были прекращены в самом начале по нетехническим причинам. Тогда не удалось создать семейство универсальных двигателей, которые заработали бы и в бормашине, в заводной игрушке, и в океанском или сверхзвуковом лайнере. Вместо дорогой, экологически вредной на всех этапах добычи и использования нефти и ненамного более чистого газа потребовались бы цинк и сурьма (безвредные инертные материалы) в не слишком больших количества. Концентрация энергии в единице массы у этих материалов во много раз выше, чем у самого лучшего топлива. А сосредоточена эта энергия в значительно меньшем объеме. Один недостаток у этого решения — текучесть водорода, который через традиционные уплотнения уходит слишком быстро.
— Почему, — скажет наш критик, — упустили такую возможность советские научные и хозяйственные руководители, ясно. А почему так же поступили инициативные, компетентные, смелые акулы капитализма за рубежом?
— Очень просто, — ответил сотрудник подразделения внешней разведки, ответственный за техническую информацию. — У нефтегазовых монополий руки длинные. Они безжалостно убили не только Ж.Марсоля со всей его многочисленной семьей, но и его сотрудников. А также убрали все научно-технические публикации на эту тему. В прославленной демократическими традициями прекрасной Франции организовать такую операцию, оказывается, проще простого…
Жаль. Но история перехода человечества от первобытной топливной энергетики к более совершенной не закончена.
ЧТО ПРОПАДАЕТ НА СВАЛКЕ
Целый букет изобретений (например, В.Ф.Челяева с товарищами (пат.2253606, 2232710, 2243147 и др.)(ИР, 8, 08, с.8) посвящен добыче тепла и водорода при химической реакции между металлом и водой. Залежи алюминия, магния, бериллия в отходах машиностроения и авиации порождают нелегкие экологические проблемы. Между тем не только известны, но и практически апробированы методы их утилизации для добычи водорода из воды при химической реакции. Из алюминиевого лома и других отходов производства изготовляют заготовки для реакторов, в которых вода разлагается с образованием тепла и водорода. Есть множество вариантов процесса и конструкций реакторов. Главное, все они экономичны, безопасны и регулируемы достаточно точно, чтобы взрывоопасный газ не накапливался, а потреблялся целиком в каждый момент времени.
Но металлолом бывает не только алюминиевый. Железного больше. Его тоже, как показал лауреат конкурса «Техника — колесница прогресса» Б.А.Адамович (пат. 2191742) (ИР, 12, 04, с.7), можно использовать для получения водорода. Для этого водяной пар пропускают через зазор между несгораемым и сгораемым (железным) электродами электрической дуги. Вода диссоциирует, кислород соединяется с железом. Получаются окислы железа (ценное сырье для химической промышленности), тепло и водород.
Итак, известно множество методов получения водорода, но на улицах только традиционные дымные машины. Почему?
В ЗАЩИТУ КОНСЕРВАТОРА
Не только косность, но и объективные причины мешают переходу народного хозяйства на новую энергетическую базу. В эксплуатации около 2 млрд тепловых машин разных типов, размеров, назначений. Большинство — это транспортные машины. Ими управляют люди самых разных профессий, общественных и имущественных положений, наконец, привычек и пристрастий. Психологическая инерция чуть ли не всего человечества — серьезный тормоз прогресса в этой области. Но не главный. Перевооружение народного хозяйства, особенно транспорта, может быть только постепенным.
Чтобы революция свершилась, необходимо найти возможность делать ее не одномоментно, по щучьему велению, а постепенно. Привычки миллиардов людей нужно не ломать, а использовать. Так, например, как поступили некоторые торговцы дизтопливом в США. К низкосортной солярке они подмешивают водород. Молекулы некоторых тяжелых фракций нефти адсорбируют газ. Он практически не улетучивается. А при сгорании заметно повышает теплотворную способность топлива, значит, повышает мощность двигателя, снижает токсичность выхлопных газов и износ деталей. Затраты, по сообщению CNN, окупаются за считанные недели. Достаточно такую же реформу безболезненно провести во всем мире. Многомиллионная экономия легко достижима. Вероятно, можно так же легировать бензин. Стоит поработать изобретателям.
Когда на многих бензоколонках предложат быстро подзарядить аккумуляторы (не слишком дорогая доработка оборудования), возникнет устойчивый спрос на электромобили с аккумуляторами невиданной емкости и возвращаемости энергии. Их уже изготовливают нанотехнологи для некоторых отраслей по неподъемным для автотранспорта ценам. Но в массовом производстве все дешевеет рано или поздно. Возможно, это случится намного раньше, чем сегодня предполагают специалисты. Как это на наших глазах произошло с мобильниками и персоналками. Трудность чисто организационная: продавцы нефтепродуктов и электромобилей должны сработать согласованно.
Эта замена тоже произойдет в несколько этапов. Вначале, когда на ходу будет еще много машин с ДВС, придется найти безопасный способ сжигать получаемый на борту водород как обычное топливо. Придется решить трудную задачу, не решенную в осажденном Ленинграде: исключить возможность взрыва. Задача нелегкая, но, надеемся, не безнадежная. Есть еще один, не менее серьезный недостаток у этого решения: КПД чуть-чуть выше, чем у паровоза, как неопровержимо следует из формулы Сади Карно приятель Наполеона I. Три четверти тепла сгорания улетает на ветер через глушитель и радиатор. С этим недостатком поначалу легко мириться; ведь водород будет не только чище, но и несколько дешевле бензина. А дополнительное оборудование для его сжигания не должно оказаться слишком сложным и дорогим.
РЕВОЛЮЦИЯ В ГАРАЖЕ
Следующий шаг будет более радикальным. Промышленность начинает выпускать силовые блоки на основе электрохимического генератора (ЭХГ), (например, по пат. 2204183). Блоки установят вместо демонтированных ДВС со всеми их системами, сцеплением, коробкой передач. Эта коренная переделка (с сохранением привычных бытовых систем, кузова, ходовой части и пр.) принесет невиданную экономию. КПД такой силовой установки по меньшей мере втрое выше, чем у ДВС, если не учитывать рекуперацию. А она при езде под уклон и торможении экономит дополнительно не менее 17% топлива. А еще ЭХГ работает и как хороший аккумулятор. Стоит потратиться на доработку привычного авто.
Но естественный износ превратит когда-нибудь эти машины в металлолом. Им на смену придут электромобили «полного профиля» (пилотные партии уже появились на улицах городов). ЭХГ будут питать мотор-колеса. Такая машина и дешевле, и экономичнее, и комфортнее для водителя, чем ее предшественник-гибрид.
ОТКУДА ЭНЕРГИЯ?
Как уже сказано выше, для питания машин энергии потребуется в несколько раз больше, чем можно произвести современными методами. Это не проблема, если продолжить разработку упомянутых выше (и аналогичных им) способов и устройств новой бестопливной энергетики. Как ни странно, техническая революция обойдется в разы дешевле, чем развитие атомной. Если не экономить на НИОКР. Конечно, многое еще предстоит изобрести, но главное уже сделано: новые принципы генерирования и передачи энергии не только четко сформулированы, но в значительной мере обоснованы теоретически, а в некоторой части практически апробированы. Капиталистам и политикам пора всерьез взяться за эту проблему.
