Энергия будущего
Замечу только, что статья 2005-го года
http://www.popmech.ru/part/?articleid=309&rubricid=4
Отрывок
Кристин Рот Ноябрь 2005
Ветер: простые решения
Если ваш дом стоит не <на семи ветрах>, - не огорчайтесь. Даже маленький ветряк благодаря
небольшой переделке сможет обеспечивать половину потребностей вашего жилища.
Как это работает. У небольших ветряков все устроено просто: ветер крутит турбину, от нее
вращается генератор, а тот выдает переменный ток. Однако скорость ветра изменчива, так что
меняется и напряжение на выходе. Напряжение может упасть до такого уровня, при котором
невозможно заряжать батареи или питать сеть потребителей. Энди Найт, профессор
электротехнического факультета в университете Альберты, и руководимая им группа
исследователей предложили новую схему, при которой энергию ветряка можно накапливать даже
при относительно спокойной погоде. В устройстве Найта переменный ток проходит через
выпрямитель, где превращается в постоянный, которым заряжается 12-вольтовый аккумулятор.
Поскольку батарея не может заряжаться при напряжении меньше ее собственного, разработчики
включили в схему особый контроллер - он отслеживает частоту переменного тока, приходящего
от генератора. Если напряжение оказывается слишком низким, контроллер подает команду на
переключатель, и зарядка прекращается, пока напряжение не достигнет 12 В. Коммутатор
преобразователя размыкает и замыкает цепь примерно тысячу раз в секунду. Постоянно
подстраивая соотношение открытой и закрытой фазы, это устройство способно с высокой
точностью регулировать напряжение.
Сроки. Этот контроллер уже сейчас можно включать в стандартные схемы.
Экономический эффект. Использование такого контроллера может оказаться решающим для тех
регионов, которые находятся на границе зоны сильных ветров, то есть там, где средняя сила
ветра не достигает 18 км/ч. Испытания показали, что эта система способна повысить
энергоотдачу небольшого ветряка на 50%. Это значит, что ветряк диаметром 2 м может давать
в день 24 кВтч электроэнергии. Суточное энергопотребление среднего американского дома
составляет 35 киловатт-часов.
Детали. Контроллер и преобразователь содержат меньше электронных компонентов, чем
аналогичные устройства <ветряных ферм> промышленного масштаба. Конструкция разработана
так, чтобы можно было легко наладить производство таких недорогих <примочек> ко всем
автономным ветрогенераторам.
Возражения. Если вы решили поставить у себя даже небольшой ветряк, не забудьте, что он
должен располагаться на открытом месте, подставляясь под ветер с любого направления.
Гибрид следующего поколения
На этой машине вы сможете без заправки целую неделю ездить на работу, а потом смотаться за
несколько сот километров в заслуженный отпуск.
Как это работает. <Эта машина отличается от обычной только трансмиссией>, - утверждает
Эндрю Фрэнк, профессор механико-авиационного факультета в университете города Дэйвис (штат
Калифорния). Он предлагает добавить к уже привычным сегодня гибридным автомобильным
системам адаптеры, которые позволят владельцам подключать свои машины к обычной
электросети. (В сегодняшних гибридах подзарядка батарей происходит только в моменты
торможения, когда двигатели работают в качестве генераторов.) Подкачка добавочной
электроэнергии позволит существенно экономить горючее. Конструкция Фрэнка представляет
собой сверхлегкую машину, с которой снято все лишнее и смонтированы простой 2-цилиндровый
бензиновый двигатель и электропривод. Воткните обычную вилку в 110-вольтовую розетку, и вы
сможете за несколько часов перезарядить аккумуляторы вашей машины. (В США некоторые
умельцы уже переделывают гибридные автомобили Toyota Prius на такую схему работы. При этом
им удается достигнуть рекордных показателей экономичности - 1,3 л на 100 км! - Редакция
<ПМ>.)
Сроки. Несколько прототипов уже существует - они построены группой университетских
энтузиастов. Еще год, и гибриды с подзарядкой от сети будут представлены широкой публике -
по крайней мере в виде адаптеров к уже имеющимся гибридным автомобилям. <Чтобы построить
всю машину с нуля и продвинуть ее на рынок, потребуется больше времени, - говорит Фрэнк, -
как минимум года два или три>. Некоторые водители уже сейчас предпочитают не ждать и сами
переделывают свои гибридные машины, хотя рискуют при этом потерять гарантию -
автопроизводители не одобряют такой практики. Впрочем, та же Toyota внимательно наблюдает
за подобными экспериментами, и, может быть, следующее поколение Prius будет иметь
возможность заряжаться от сети.
Экономический эффект. Средний годовой пробег американских машин составляет примерно 20 000
км, а средний дневной - всего лишь около 50-ти, которые составляются из поездки на работу
и обратно. Для гибрида с подзарядкой от сети бЧльшая часть этих километров пролетит в
одном только электрическом режиме. Фрэнк строит планы создать автомобиль, у которого
бензиновый двигатель будет включаться только на больших перегонах или при скоростях выше
100 км/ч. Розничные цены на такие машины могут оказаться на 20-30% выше, чем у аналогичных
машин традиционной компоновки, но если учесть непрерывно растущие цены на бензин, то эта
переплата может быстро окупиться. Кроме того, ваши деньги будут экономиться на
техобслуживании. <В разрабатываемых нами автомобилях содержится только 15-20% от общего
числа механических деталей, присутствующих в обычном автомобиле>, - так объясняет Фрэнк.
Фрэнк рассматривает эту конструкцию как очередную ступень на пути к подзаряжаемому гибриду
на топливных элементах, который сможет работать и от сети, и на жидком горючем, и на
водороде. Университетская команда Фрэнка уже конструирует такой прототип на
высокоэффективных металл-гидридных аккумуляторах. Отличным источником энергии был бы
водород, однако оптимальные способы производства, хранения и доставки этого
распространенного газа пока не разработаны.
Детали. Подзаряжаемые гибриды не предполагают каких-либо изменений в транспортной
инфраструктуре - дело только за решением производителей двинуть этот товар на рынок.
Разумеется, электричество достается тоже не бесплатно. Зато автомобили будут потреблять
свои киловатты в основном по ночам, в периоды спада потребления, когда в сети наличествует
избыточная энергия.
Возражения. Оппоненты утверждают, что дополнительные батареи окажутся слишком тяжелым и
дорогостоящим довеском, что износ аккумуляторов в циклах перезарядки сделает эксплуатацию
таких гибридов весьма дорогостоящим мероприятием. Фрэнк отвечает, что добавочный вес
батарей будет скомпенсирован уменьшением веса самогЧ бензинового двигателя, а новые
никель-металл-гидридные или литий-ионные аккумуляторы позволят не только снизить
стоимость, но и переживут сам автомобиль, который обычно используется около 20 лет,
успевая проехать примерно 300 000 км.
