Александр Фролов - Новые источники энергии

• Название: Новые источники энергии
• Автор: Александр Фролов
• Жанр: Техническая литература

В книге представлены различные идеи и технические решения в области энергоснабжения. Рассматриваются схемы и принципы работы генераторов энергии, не зависящих от топлива, солнечной энергии и ветра. Конструктивные сведения даются читателю для экспериментальной проверки, поскольку исходная информация по данной теме, в некоторых случаях, не имеет официального достоверного подтверждения.

Книга предназначена для инженерно-технических специалистов и широкого круга читателей, интересующихся вопросами конструирования энергосистем, не требующих топлива.

Ваши комментарии и дополнения присылайте автору.

В книге более 200 схем, фотографий и рисунков.

Опубликованные материалы взяты из открытых источников, или присланы авторами.

---

Экспорт самолетов из России дает 15 млрд. долларов в год. Это 20 % мирового рынка. Экспорт вертолетов – 2 млрд. долларов в год. Рынок может расширяться, но при условии качественного улучшения продукции. Прибавка в бюджет может составить 5 млрд. долларов в год.

Направления, в которых Россия является импортером: наши аптеки заполнены импортными лекарствами. Импорт лекарств – 8 млрд. долларов в год, импорт одежды, обуви и мебели – 6 млрд. долларов в год! Разве мы не можем делать качественные лекарства, одежду и обувь?! Технически можем, хотя разработка новых лекарств и их тестирование – очень сложный и длительный процесс. Надо приобрести лицензии и развивать свое производство. Сокращение импорта в данных областях вдвое даст прибавку 7 млрд. долларов в год.

Общая сумма прибавки в бюджет, которую можно получить при изменении структуры экспорта и импорта, составляет около 80 млрд. долларов в год. Это предельные возможности метода «реорганизации». Очевидно, что они не позволят восполнить прогнозируемые потери 140 млрд. долларов, в связи со снижением экспорта топлива. Вывод очевиден: кроме реорганизации структуры импорта и экспорта, надо применить и другой метод. Этим методом является выход на новые рынки сбыта, расширение рынка и создание новых монополий.

Существующий рынок, на который Россия имеет серьезные планы – судостроение. Объем рынка сегодня составляет около 100 млрд. долларов в год. Россия пока захватила не более 1 %, но это уже миллиард долларов! Планы на 2015 – получить заказов на 15 миллиардов долларов в год. Заметим, что сейчас Корея работает с объемами судостроительных заказов на 25 % мирового рынка.

Мировой рынок ветроэнергетики в 2012 году оценивается в 40 млрд. долларов, а солнечных панелей – в 80 млрд. долларов. В общем, с приливными, геотермальными и другими методами получения электроэнергии, не требующими топлива, общий рынок альтернативной энергетики уже сейчас имеет вес более 200 млрд. долларов в год. Рынок бурно развивается, причем 80 % продукции производится в Китае. Предположим, что Россия сможет занять 20 % данного рынка к 2020 году. Это даст 40 млрд. долларов в год экспортных доходов.

Энергетическое машиностроение. Данный рынок будет расти, и в 2020 достигнет 100 млрд. долларов в год. Сейчас доля России составляет всего 2 %, наши турбины еще покупают. Однако, тенденции на рынке энергетического оборудования меняются, спрос на турбины падает. Новые технологии позволяют не сжигать природный газ, а получать из него водород, а затем, электроэнергию в топливных элементах. Сейчас по данной технологии производят энергокомплексы любой мощности, от нескольких кВт до сотен мегаватт. В будущем, топливные элементы, в сочетании с резонансными электролизерами, смогут работать на любой воде вместо природного газа.

Рынок топливных элементов растет стремительно, в 2011 он вырос в 6 раз, по сравнению с 2006 годом. PriceWaterhouseCoopers прогнозирует, что к 2020 году мировой рынок топливных элементов составит 1700 млрд. долларов. Основой топливных элементов может быть никель, и у России первое место по экспорту этого металла. Однако, сырьевой экспорт российского никеля не даст необходимых поступлений в бюджет. Россия должна стать мировым лидером производства топливных элементов различной мощности и назначения, занять хотя бы 10 % мирового рынка к 2020 году. Это даст в бюджет необходимые 170 млрд. долларов. Для того, чтобы захватить этот сегмент рынка, необходим комплекс мер, включающий развитие соответствующих нанотехнологий, надежное патентование и другая защита технических решений, а также развернутая система продаж российской продукции по всему миру.

Другой перспективный рынок – космические перевозки. Сейчас рынок составляет около 500 млрд. долларов в год, и растет на 12 % ежегодно. Это не только доставка спутников связи, но и растущий рынок космического туризма. В 2014 году Bigelow Aerospace планирует запустить в эксплуатацию сеть космических отелей, а в 2017 году – большой частный космический отель BA-330. Космический рынок имеет огромный потенциал развития. Захват рынка зависит от успеха ученых в разработке перспективных технологий создания движущей силы, которые придут на смену устаревшим ракетным движителям. В 2020 году, космический рынок может иметь объем заказов на уровне 1000 млрд. долларов. Удерживая всего 10 % данного рынка, Россия получит в бюджет 100 млрд. долларов.

Впрочем. космос – дело сложное, там большую роль играют военные, войти на данный рынок непросто. Будет разумнее ориентироваться на рядового потребителя. Например, батарейка – продукт широкого применения. Мировой рынок химических источников тока (батареек) небольшой мощности составляет сегодня более 500 млрд. долларов в год. Это цифры на уровне космических программ! Вы полагаете, что на данном рынке все уже сложилось и войти туда с российской конкурентоспособной продукцией невозможно? Существуют российские патенты на новые технологии, и есть работающие прототипы устройств на электретах, которые способны годами обеспечивать потребителей небольшой мощности (десятки – сотни ватт), и не требуют подзаряда. Такие новые «батарейки» не являются химическими источниками, они экологически чистые. Захват 10 % мирового рынка «батареек» даст в казну 50 млрд. долларов в год.

Выводы: ситуация в энергетической отрасли меняется, нельзя упускать время. Захват новьх секторов рынка, которые образуются в результате внедрения новьх: технологий, становится сегодня стратегической задачей российской экономики.

Итак, мы обозначили цели и задачи. перейдем к рассмотрению теории.

Глава 2 К вопросу о теории источников энергии, не требующих топлива

Использование ископаемого топлива основано только на нашем незнании.

К.Э. Циолковский

Начнем с того, что мы находимся на позициях здравого смысла, то есть, понимаем, что «нечто» не может возникнуть из «ничего». Получив электроэнергию или тепло без затрат топлива, «здесь и сейчас», мы преобразовали энергию какого-то источника или материального ресурса, который реально существовал «не здесь и не сейчас», но есть был «ранее в наличии на складе». Это образное описание работы «открытых систем». Абсолютно закрытых, то есть изолированных, физических систем в реальном мире не существует, хотя в теории их можно себе представить. Различие между открытыми и закрытыми физическими системами состоит в том, знаем ли мы источник энергии, поступающей в систему извне, или не знаем. Это зависит от нашего уровня понимания строения материи и свойств пространства – времени. В одном случае, у нас не возникает проблем с изучением принципов работы генераторов энергии, не требующих топлива. В другом случае, целесообразно отложить этот вопрос, до получения новых экспериментальных данных.

Исследованием данной темы подробно занимался Вильгельм Оствальд. Он ввел понятие об идеальной машине, способной циклично и без потерь преобразовывать энергию из одной формы в другую. Он назвал ее «перпетуум мобиле второго рода». Мы рассматриваем именно такие машины, даже если первичная форма энергии нам пока не видна. Фантастики в данной книге не будет, хотя некоторые сведения не проверены. Формулы будут, но в минимальном количестве. Теоретические построения с использованием математических формул, обычно, имеют простой физический смысл. Нам потребуется иногда пояснять терминологию, чтобы не возникало разногласий в чтении.

Итак, коротко рассмотрим теорию вопроса. Концепция физического вакуума, как источника энергии, сегодня находит все больше сторонников. Опубликованы фундаментальные работы Андрея Дмитриевича Сахарова и других авторов о природе энергии «нулевой точки». Подробный математический анализ проблемы сделан в книге «Унитарная квантовая теория и новые источники энергии», автор Профессор Сапогин, Москва. В США известны работы Харольда Путхоффа (Harold Puthoff). В Европе темой новых источников энергии занимаются десятки ученых, широко известны работы Профессора Джозефа Грубер (Josef Gruber), Германия.

Понятие «нулевая точка» (в англоязычной литературе «zero-point energy» ZPE) означает точку-момент в пространстве-времени, в которой происходит переход виртуальных частиц, например электрон-позитронных пар, из состояния взаимной компенсации, в котором мы их не можем наблюдать и взаимодействовать с ними, в кратковременное состояние двух реальных частиц, имеющих наблюдаемые измеримые характеристики. Эти явления «кипящего частицами» вакуума вполне реальны и могут быть исследованы. В частности, известен «эффект Казимира». Для теоретиков, эта тема имеет такую же бесконечную глубину для рассуждений, как и сама Вселенная. Один из известных терминов, используемый в данной области звучит очень красочно: «океан Дирака»!

Мы останемся на инженерном уровне, и «углубляться» не будем. Коротко говоря, полагая, что само пространство (физический вакуум) имеет внутреннюю структуру, мы можем сделать вывод о том, что оно может служить для нас источником энергии, если организовать процесс изменения его структуры. Разумеется, его физические характеристики при этом должны измениться. Какие возможные изменения мы можем себе представить?