Капитаны судов, подходящих к берегу, сначала увидят лес странных тонких «водорослей», потянувшихся вдруг к облакам. Эти вертящиеся «растения» под порывами ветра будут склоняться над самим кораблём, отвлекая внимание мореходов от того, что находится на берегу — матери всех ветряных мельниц.
Примерно так может выглядеть картина приближения к морскому побережью, оборудованному ветровыми электростанциями необычного типа. Но прежде чем рассказать о 800-метровой «мельнице» и её младших братьях, живущих в море, надо пояснить, как их изобретатель «дошёл до жизни такой».
Знакомимся. Неутомимый адепт ветровой энергетики, калифорниец Дуглас Селсам (Douglas Spriggs Selsam), и его компания Selsam Innovations (она же Superturbine) занимаются «пропеллерами на палочках» уже много лет.
Цель – самая благородная: снизить стоимость ветряков и энергии, ими вырабатываемой. Пусть в разных странах и развивается ветровая энергетика – классической она пока ещё не конкурент.
Правда, бывают исключения. Вот недавно в Испании в один из удачных дней ветряки поставили в электросеть более 40% от общей потреблённой страной мощности.
А в целом дороговато всё это выходит. Так что простор для фантазии имеется. И чего только мы в этой области не видели: и просто красивый генератор, и воздушный эскалатор, и парящую башню, и даже ветровую плотину, летящую над Ладожским озером.
Селсам придумал свой подход к решению проблемы. Обычно, чтобы нарастить мощность ветряка, конструкторы увеличивают длину его лопастей – ометаемую ротором площадь. Дуг решил вместо этого наращивать число «пропеллеров», установленных на одной оси.
Законный вопрос: не будут ли они друг друга затенять, загораживать от воздушного потока? Немного. Но вспомните – существуют же соосные воздушные винты (у турбовинтовых самолётов или у вертолётов). Тот же принцип.
Так появилась первая ласточка Селсама – ветряк California SuperTwin. Генератор тут один, но его вал выходит из корпуса и вперёд, и назад. На некотором расстоянии от генератора установлены два ротора диаметром по 2,4 метра, строго «в затылок» друг другу.
При скорости ветра в 14 метров в секунду SuperTwin выдаёт в сеть 2 киловатта, чем очень радует Дуга, а также покупателей его изделий. Селсам продаёт своих «близняшек» по $2 тысячи.
Дальше эта идея вылилась в систему, прозванную Дугом мультиротором. Смысл аналогичный: берём длинный-предлинный вал и нанизываем на него множество ветряков, на таком расстоянии, чтобы они друг дружке не мешали. А чтобы вал не особо прогибался, крепим его посередине. Там и будет генератор.
Причём вал такой установки может наклоняться на небольшой угол к горизонту, благодаря чему все ветряки оказываются не точно друг за другом (по отношению к потоку), а чуть со смещением. В таком положении удаётся снять наибольшую мощность, по-прежнему обойдясь одним генератором и одной мачтой на всех.
Можно сказать, что куда проще сделать один, но большой пропеллер. Однако погодите.
Дело в том, что очень большие ветряки вращаются довольно медленно, величественно. И чтобы приводить генератор, их приходится оснащать набором шестерёнок, ускоряющих вращение вала. Поскольку действительно мощный генератор с низкими оборотами выходит очень тяжёлым, а генератор той же мощности, но рассчитанный на большие обороты, оказывается куда легче и компактнее.
С мультиротором же темп вращения ветряка получается очень высоким, так что генератор сидит непосредственно на валу, и никаких лишних передач не требует.
Эту концепцию Селсам успешно проверил в деле ещё в 2004-м. Благо его исследования и опыты нашли отклик в энергетической комиссии Калифорнии (California Energy Commission), которая и спонсировала умельца.
Он построил мультироторный генератор с семью винтами на общем валу, поднял его на высокую мачту и получил вот что. При диаметре турбины в 2,1 метра с неё удалось снять 5,3 киловатта (при скорости ветра 14,5 метра в секунду). Это, как утверждает изобретатель, рекорд.
Такую установку, способную «вырастать» до больших размеров, Дуглас назвал «Супертурбиной» (Superturbine).
Он посчитал, что крупный мультиротор сможет дать ток огромному зданию, вместе с тем не занимая слишком много места.
Так появился «дизайнерский» проект Zero Net Energy Building.
Высота этого здания составляет 610 метров. Венчает его «Супертурбина», разворачивающаяся и наклоняющаяся в разные стороны на шарнире.
Здание размещено на небольшом островке посреди искусственного озера.
На этом инженер не остановился. Вместе с дизайнером Майклом Санчесом (Michael Sanchez) он придумал «полумильный» (в высоту) небоскрёб-город, аналогично украшенный «Супертурбиной» (он и показан на рисунке под заголовком).
Эта башня также стоит на острове посреди озера, которое, судя по рисунку, соединено каналом с близлежащим океаном (не забываем, изобретатель родом из Калифорнии).
Очевидно, по каналу должны проходить яхты. Но у него есть и ещё одна функция. Авторы проекта полагают, что огромная мощность ветряка башни-города позволит последнему тратить часть энергии на опреснение воды.
Американец построил не один вариант своего мультиротора и пришёл в результате к такой идее: вал нужно сделать гибким (но всё же упругим), тогда он сам будет заметно гнуться под действием ветра, обдувающего лопасти винтов, обеспечивая более менее правильное их положение.
Так можно отказаться и от мачты (башни). Генератор расположить на земле, длинный гибкий вал «выпустить» вверх, а там он сам нагнётся по ветру, подставив ему свои многочисленные «колёса».
Вот и существенное упрощение установки. Ни башни, ни стабилизаторов, разворачивающих ветряк по потоку, ни перегибающихся кабелей, ни подвижных контактов…
Красота.
Тут-то мы и переходим к самому яркому проекту Селсама, который окончательно «снёс башню», в смысле – устранил необходимость в мачтах для ветряков.
Вот он, полюбуйтесь.
Называется это чудо Selsam Off-Shore Superturbine, то бишь «морские супертурбины Селсама».
Здесь генераторы размещены внутри поплавков, заякоренных на дне. Причём предусматривается несколько вариантов крепления, в зависимости от самого дна и глубины.
Корпуса генераторов могут наклоняться в разные стороны, но не вращаться, за счёт специального сочленения, напоминающего кардан. Причём тут с электрическими кабелями ничего не происходит – они остаются почти неподвижными. Что опять-таки сокращает число узлов и деталей, удешевляет систему и повышает её надёжность.
«Это походит на изгиб вашей спины. Вы можете наклониться вперёд, назад и в стороны, но нервы в вашем позвоночнике не будут скручиваться», — образно поясняет Дуглас.
Из генераторов вверх тянутся длинные валы с «мультиветряками», выполненные из углеволокна. Под действием ветра они сами склоняются в нужную сторону.
Россыпи таких аппаратов можно легко установить неподалёку от берега – не понадобится ни специальных судов, ни тяжёлых подъёмных кранов. И столь же легко их можно демонтировать при необходимости и перевезти на новое место работы.
Достоинств у таких систем масса. В них минимум подвижных частей. Они не слишком-то опасны для судов, даже при столкновении. Их можно устанавливать как на мелководье, так и на приличном расстоянии от берега. Единственно, что может помешать фантазии владельцев, – сложность прокладки кабелей.
Но ведь тянут же по дну океанов кабели аж с континента на континент? Эта техника отработана уж лет сто как.
Как водится, изобретатель верит, что именно его машина даст миру прорву даровой «зелёной» энергии.
Может быть. Это покажет только опыт.
А ещё Селсам особо подчёркивает, что его «водоросли» ветряков, поднимающиеся из воды, довольно тонкие и малозаметные. В отличие от систем равной мощности, в которых применялись бы ветровые генераторы классического типа («мельницы»). Так что с точки зрения эстетики тут всё «ок».
Наконец, новатор решил, что для пущей эффективности число ветряков на одном валу надо бы увеличить, а сам вал – удлинить.
Позвольте, куда уж дальше – вал же пригнётся к самой воде?
«А вот и нет», — отвечает автор проекта. И рисует нам дирижабль, который верхний край этого гибкого вала и будет поддерживать в небе.
Американец придумал специальную систему подшипников, которые позволяют гибкому валу с лопастями свободно вращаться, при том что и аэростат и, понятно, дно моря — останутся на месте.
Патенты, патенты, патенты, несколько статей в журналах, масштабные модели… Дуг активно продвигает своё изобретение уже не первый год. Очевидно, продажа маленьких ветряков не приносит ему остаточно дохода, чтобы реализовать столь масштабный проект.
Предлагаем вам самим оценить: а стоило бы его реализовывать? Ответ неочевиден.
www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9414.html — РОТОРНАЯ МАШИНА
www.sciteclibrary.ru/rus/catalog/pages/9518.html — ДВИГАТЕЛЬ С ВНЕШНИМ ПОДВОДОМ ТЕПЛА
www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/izobret/gr2641.pdf
www.sciteclibrary.ru/texsts/rus/izobret/gr2582.pdf
poselenie.ucoz.ru/publ/izobretenija_germana_izmalkova/6-1-0-212
sds-max.com.ua/izobr1.html,