НОВЫЕ ЭКОТЕХНОЛОГИИ ВЫРАБОТКИ ЭНЕРГИИ

Воздушный змей может освещать целую улицу

Изобретатели из Нидерландов продолжают испытывать оригинальный парус-генератор, который представляет собой совершенно новый тип ветроэлектростанции. В настоящее время разработчики планируют начать интенсивные испытания устройства в Африке.

Впервые технология кайта (воздушный змей, буксирующий груз) была представлена в 2009 году, специалистами отделения авиационно-космической техники Делфтского технического университета. Сегодня прототип превратился в установку, способную освещать целую улицу или, по заявлению разработчиков, обеспечивать электроэнергией 40 семей.

Даже небольшой кайт может подниматься на высоту до сотен метров, а в перспективе и до нескольких километров. На этой высоте дуют постоянные сильные ветры, которые обеспечат непрерывную выработку электроэнергии

Текущий прототип кайта-генератора представляет собой мягкое крыло площадью 25 квадратных метров. Он поднимается на высоту до 300 метров (что уже на 100 м выше самых высоких ветряков), но теоретически может подниматься еще выше – мировой рекорд высоты для воздушных змеев составляет 9740 метров. Высота подъема имеет большое значение, ведь на большой высоте дуют постоянные сильные ветры, которые создают большую подъемную силу и позволяют кайту набирать высоту и маневрировать на скорости 70-90 км/ч.

Работает кайт-генератор следующим образом: парус соединен прочным тросом с барабаном, на который этот трос наматывается. При площади кайта в 25 кв.м. он создает высокое тяговое усилие (3,1 кН при скорости ветра в 7 м/с), которое преобразуется в электричество с помощью 20-кВт генератора, соединенного с барабаном. По мере подъема кайта, барабан разматывает трос и раскручивает генератор, а когда весь трос выбран, кайт становится боком к ветру и барабан с помощью электромотора опять сматывает трос. Таким образом кайт непрерывно выписывает в воздухе большие «восьмерки» и подает электричество в сеть. Конечно, на сматывание троса тратится некоторая энергия, но благодаря повороту паруса тяговое усилие в момент сматывания троса уменьшается на 80%. Таким образом, кайт вырабатывает гораздо больше энергии, чем потребляет.

Главное преимущество кайта, по сравнению с традиционными ветряками, в том, что он может подниматься на большую высоту, где ветер дует постоянно. Благодаря этому кайт вырабатывает электроэнергию непрерывно и может питать системы, требующие непрерывной подачи энергии без необходимости использования дорогостоящих аккумуляторных батарей. Понятно, что в отличие от обычных ветряков кайт выделяет намного меньше шума и не «загромождает» горизонт.

Кроме того, чем выше площадь кайта, тем дешевле генерируемая им энергия. Например кайт площадью в несколько сотен квадратных метров, будет производить электроэнергию по цене около 2 центов за киловатт-час, тогда как современные ветряки – 8 центов за кВт*ч, а АЭС – около 3 центов за кВт*ч. К сожалению, кайты меньшего размера производят более дорогую энергию, но зато они могут использоваться в различных «сложных» местах: для энергоснабжения высокогорных баз, удаленных регионов, кораблей на рейде и т.д.

В настоящее время разработчики планируют запустить пилотный проект по производству «кайтовой» электроэнергии в Африке. Там менее оживленный воздушный трафик, чем в Европе, что позволяет поднимать кайт-генератор на большую высоту. Кроме того, в Африке эффективность кайта будет повышаться за счет применения солнечной панели.

Китай построит экологичную электростанцию OTEC

Спрос на экологически  чистую и надежную энергию продолжает расти.

Reignwood Group заключила соглашение с Lockheed Martin о строительстве экспериментальной электростанции OTEC у берегов острова Хайнань в Китае. Меморандум о договоренности между двумя компаниями был подписан в Пекине 13 апреля.

Новая электростанция будет использовать энергию температурного градиента морской воды. Южный Китай является идеальным местом для станции OTEC, которая использует естественные различия температур в океане для работы турбины и создания электричества.

Производительность электростанции будет составлять 10 МВт, а при ее успешной эксплуатации мощность может быть увеличена до 100 МегаВатт.Если данный проект будет успешным, то такая станция поможет сэкономить до 1.3 миллионов баррелей нефти в год, снабжая электроэнергией небольшой городок круглосуточно.

Кроме того, соглашение предполагает разработку нескольких дополнительных OTEC электростанций, размером от 10 до 100 МВт. В отличие от ветровых и солнечных установок, производительность OTEC будет постоянной во времени.

Найден энзим, который может решить проблему биотоплива

Найден энзим, который может решить проблему биотоплива

Ученые обнаружили фермент, который в несколько раз увеличивает выработку биотоплива из растительного сырья. Возможно, это открытие сделает возобновляемый источник топлива конкурентоспособным в сравнении с нефтью.

Международная группа ученых из VIB and Ghent University (Бельгия), Университета Данди (Великобритания), Института Джеймса Хаттона (Великобритания) и Университета Висконсина (США) обнаружили новый ген, ответственный за процесс биосинтеза лигнина. Это очень важное открытие, поскольку лигнин является единственным препятствием на пути к дешевому биотопливу.

На данном изображении растительных клеток арабидопсиса красным цветом отмечен лигнин, препятствующий эффективной переработке биомассы в топливо

Лигнин является основным компонентом вторичной клеточной стенки растения. Это вещество препятствует эффективной переработке биомассы в топливо. Стенка растительной клетки состоит в основном из лигнина и молекул сахара, таких как целлюлоза. Именно целлюлозу можно преобразовать в глюкозу, которую, в свою очередь, перерабатывают с помощью ферментации в спирт (основу топлива). К сожалению, из-за лигнина сделать это непросто, поскольку лигнин прочно скрепляет молекулы сахара. В природе это обеспечивает жесткость стеблям растений, которые таким образом могут расти вверх. Удаление лигнина требует энергоемких и экологически вредных промышленных процессов, что делает биотопливо дорогим и иногда даже более вредным для окружающей среды, чем нефтяное.

Если бы удалось найти быстрый и дешевый способ удаления лигнина или вывести растения с минимумом лигнина и максимумом быстрорастущей биомассы, то это дало бы мощный толчок прогрессу в области зеленой энергетики.

На протяжении многих лет исследователи изучали пути биосинтеза лигнина в растениях. Международной группе ученых, изучающей данный вопрос на растениях арабидопсис (Arabidopsis thaliana), удалось обнаружить новый фермент, отвечающий за производство лигнина. Этот фермент, названный кафойл шикимат эстеразы (caffeoyl shikimate esterase или CSE), играет центральную роль в биосинтезе лигнина. Отключение гена, ответственного за производство CSE, снижает количество лигнина в растении на 36%. Кроме того, даже тот лигнин, что остается в растении, имеет измененную структуру и легче удаляется из растения. В результате, отключение гена CSE увеличивает эффективность прямого преобразования целлюлозы в глюкозу из предварительно обработанной растительной биомассы в 4 раза: с 18% в контрольных растениях до 78% в CSE-мутантных растениях.

Ученым удалось достичь большого успеха в повышении эффективности преобразования биомассы в топливо. В настоящее время ученые работают над превращением лабораторных экспериментов в промышленный процесс. Технологически это не так сложно, главное получить все разрешения на выращивание генетически модифицированных растений. Скорее всего, первоначально в качестве сырья будут использовать богатые целлюлозой природные быстрорастущие растения, такие как тополь, эвкалипт или просо.

В России создали источник «дармовой» энергии

Новое устройство, названное «Вихревой термосифонный охладитель» (ВТСО), было представлено в Технополисе «Химград», город Казань. ВТСО преобразует тепло сбрасываемых промышленными предприятиями вод в полезную электрическую энергию. Изобретение уже запатентовано, аналогичные устройства пока не используются нигде в мире.

В качестве ресурса для ВТСО используется теплая отработанная вода с промышленных производств, например городского водоканала, теплоэлектростанции, АЭС, а также природных водоемов. Принцип работы ВТСО прост: устройство производит забор тепла из воды с помощью высокоэффективного процесса пленочного испарения. Пленочное испарение происходит при нанесении испаряемого вещества тонким слоем на стенки испарителя, что создает большую площадь испарения и обеспечивает высокую эффективность процесса забора тепла из воды. Конструкция ВТСО очень проста: погружаемые испарители, соединенные с конденсаторами, установлены на вращающееся колесо с генератором. Испаряемое рабочее тело циркулирует внутри герметичного контура ВТСО и требует минимум технического обслуживания.

Устройство вихревого термосифонного охладителя очень простое и эффективное

Сфера применения ВТСО широка – ЖКХ, очистные сооружения, энергетика, нефтехимия, металлургия и т.д. По мнению экспертов, использование ВТСО может снизить затраты на электропотребление на предприятиях в 2-3 раза. При сравнимой с градирней глубине охлаждения в 8-15 градусов, ВТСО намного дешевле: 1,4 млн. рублей на 1 МВт установленной мощности. Более того, благодаря возможности выработки энергии, вихревой охладитель окупится через 5 лет.

В настоящее время разработчики ВТСО, компании ОАО «Татнефтехиминвест-холдинг», ООО «НПО Кинематика» и Союз коммунальных предприятий Республики Татарстан, планируют серийное производство нового устройства и его внедрение на предприятиях Татарстана. Предполагается, что новая установка позволит значительно снизить издержки предприятий.

Ветряк-труба: эффективнее на 600%

Ветряк-труба: эффективнее на 600%

Компания SheerWind разработала оригинальную ветроэлектростанцию, которая производит на 600% больше электроэнергии, чем традиционные.

Ветряк под названием INVELOX отличается необычным дизайном и представляет собой изогнутую трубу переменного сечения, которая эффективно утилизирует энергию ветра. Фактически, INVELOX – это набор раструбов-воздухозаборников, которые захватывают ветер и через сужающуюся трубу подводят воздушный поток к лопастям электрогенератора. Подобный дизайн имеет массу преимуществ: конструкция безопасна, поскольку нет огромных открытых лопастей; проста в постройке и эксплуатации; на выходе из турбины получается полезный (например для вентиляции автомобильных тоннелей) поток воздуха более быстрый, чем исходный ветер.

Ветряк INVELOX занимает немного места и издает меньше шума, чем привычные ветряки с открытыми лопастями

Более того, по заявлению разработчиков, ветряк INVELOX будет вырабатывать намного больше энергии. Достигается это благодаря сжатию и ускорению воздушного потока, а также меньшей массе движущихся частей. Так, если скорость ветра составляет 16 км/ч, то в трубе ветряка она вырастает до 64 км/ч, а на выходе из турбины – 24 км/ч. В ходе экспериментов, эффективность INVELOX была на 81-660% выше, чем у обычных ветряков.

INVELOX более дружелюбен к окружающей среде, чем привычные ветряки. Например он меньше по размеру, меньше шумит и представляет меньшую опасность для птиц. Кроме того, установка INVELOX дешевле – около 750 долл. за 1 кВт генерируемой мощности или всего 1 цент за кВт*ч.

Пока разработчики испытывают INVELOX в различных режимах и совершенствуют его конструкцию. Не исключено, что простая с виду конструкция ветряка-турбины может изменить облик современной энергетики. Ветряки INVELOX масштабируемы: их можно использовать, как в виде огромных промышленных ветроэлектростанций, так и для энергообеспечения отдельного дома.

Новое устройство для получения энергии от океанских течений

Инженеры Мадридского политехнического университета (Испания) представили прототип устройства, предназначенного для выработки энергии от океанских течений. Устройство работает на большой глубине и способно производить около 1 МВт энергии. Так же, по мнению инженеров, немаловажным является тот факт, что их разработка оказалась недорогой, что позволит использовать ее максимально большому числу потребителей.

Испанским инженерам удалось успешно испытать прибор для выработки энергии от океанских течений. Устройство работает на большой глубине, а его эксплуатация обходится недорого

Для испытания в рамках проекта PROCODAC инженеры из Испании изготовили прототип будущего устройства в масштабе 1 к 10. Как сообщается, при нормальных размерах устройство будет вырабатывать около 1 МВт энергии. Прибор включает в себя специальный океанский буй, который способен погружаться под воду на большую глубину - от 40 метров и глубже.

Результаты испытания прототипа оказались весьма успешными и подтвердили, что прибор в перспективе сможет вырабатывать заданный объем энергии, а кроме того сможет маневрировать под водой с помощью дистанционного управления.

Особенность нового прототипа - это работа на большой глубине. До этого все подобные приборы могли погружать не более чем на 30-50 метров под воду, при этом содержание таких устройств обходилось очень дорого и было не по карману потребителям.

Прототип устройства от испанских инженеров представляет собой конструкцию из нержавеющей стали с центральной частью и тремя периферийными частями, соединенными между собой нетолстыми перемычками. Генератор, мультипликатор и контрольно-измерительная системы находятся внутри, в то время как ротор, который "захватывает" океанские течения, располагается снаружи.

Во время испытаний разработчики проверили работу ходовой части прибора, его маневренность. Также были проведены исследования по гидродинамике и управлению энергией. Ученые остались довольны результатами тестов. Они отметили, что удалось снизить затраты на производство, монтаж и обслуживание изделия, без потери производительности. Таким образом, в перспективе прибор может быть использован даже малыми промышленными предприятиями, например, небольшими верфями.