Предложено конструктивное решение по расположению на большой высоте солнечных панелей и ветрогенераторов. По оценкам энергия высотных ветровых потоков в 100 раз превышает сегодняшнее потребление энергии на планете. Потоки солнечной энергии много кратно мощнее. Это обеспечит энергопотребление на десятилетия вперёд. Промышленность серийно производит оборудование и материалы для реализации высотных проектов в области зеленой энергетики.

На 5-ой Международной научно-практической конференции “Формирование комфортной среды Средиземноморья” был представлен доклад «Телекоммуникационный и туристический развлекательный комплекс на основе привязного аэростата». Конструктивное решение было направлено на создание высотной несущей конструкции (до нескольких километров), повышение её устойчивости против стихийных бедствий, в частности против ураганных ветровых нагрузок и землетрясений, повышение надёжности несущей гелиевой оболочки и создание условий для ремонта конструкции при длительной эксплуатации в течении десятков лет без опускания её на землю. Полезная нагрузка, которую способна нести конструкция, может составлять тысячи тонн. Эти результаты достигались применением полиспастной привязной системы. При обсуждении доклада коллегами Ильёй Златкис и Михаилом Козловым было предложено, наряду с предложениями автора, использовать несущую конструкцию и для расположения на высоте солнечных батарей. Это давало многие преимущества в сравнении с расположением солнечных панелей на поверхности Земли.

Вторым побудительным мотивом для доклада по теме «Высотная зелёная энергетика» стала информация, полученная мною на ЗУМ - семинаре института «Интеграции и адаптации» от 20 марта 2022 года по теме: “Высотные ветровые энергоустановки”. Доклад д.т.н. Юлия Соколовского. Но особое впечатление на меня произвёл содоклад по теме профессора Германа Трофимова. Должен сказать, что до этого семинара я скептически относился к приземной ветроэнергетике, так как не понаслышке знал о тех проблемах, которые озвучил для приземной ветроэнергетики профессор Трофимов. Но информация, предоставленная Трофимовым Г.Г. по возможностям высотной ветроэнергетики, буквально перевернула мои представления. Таким образом коллеги побудившие написать этот доклад по факту являются соавторами.

Расположение солнечных панелей на высоте нескольких километров даёт многие очевидные преимущества в сравнении с их расположением на поверхности Земли. Не требуется больших всё более дефицитных площадей на поверхности. На высоте атмосфера чище, что улучшает работу панелей и не так загрязняются их поверхности. Значительно меньше влияние осадков, т.к. дождевые облака имеют высоту порядка 2-х километров. Преимущества расположения ветрогенераторов на высоте ещё большие. Это связано с тем, что скорость ветровых потоков с высотой увеличивается с 5 м/сек вблизи поверхности до более 20 м/сек на высоте 10 километров. Это видно из известного графика зависимости скорости ветра с высотой. Замеры проводились на территории Нидерландов. А мощность ветровых потоков в зависимости от скорости потоков изменяется в кубической зависимости. Ещё одна особенность ветровых потоков на высоте в том, что с высотой они становятся более стабильными и по величине и по направлению, нежели приземные.

Оценки проводились для гелиевой оболочки диаметром в 200 метров и высоте конструкции в 1000 метров. В расчётах использовались стальные канаты с 3-х кратным запасом прочности привязной системы. Учитывались затраты подъёмной силы для компенсации ветровых нагрузок. Даже для тяжёлых стальных канатов величина полезного веса, размещаемого на одном конструктивном элементе, составляет более тысячи тонн. Если заменить стальные канаты современными синтетическими, вес которых в разы меньше, а разрывные усилия сравнимы со стальными канатами, то величина полезного веса, размещаемого на конструктивном элементе, составит как минимум 1500 тонн. Этого хватит и для размещения солнечных панелей и хотя бы одного ветрогенератора Enercon E-126. Суммарная мощность генерируемая солнечными панелями и ветрогенератором Enercon E-126 составит 10,7 Мвт.

Для большей эффективности использования земной поверхности, увеличения эффективности использования потоков солнечной и ветровой энергии предлагается высотная конструкция в виде энергетической стены. Она получается последовательным размещением пирамид и заполнением пространства между пирамидами дополнительными гелиевыми оболочками. Длина таких конструкций может достигать десятков и сотен километров. Например, в прибрежной морской зоне (на мелководье) Нидерландов, для которых приведён график ветровых нагрузок с высотой, разместим энергетическую стену из 20-ти пирамид. Эта конструкция растянется на 184 километра и будет состоять из 790 гелиевых оболочек диаметром 400 метров. Учитывая, что одна гелиевая оболочка диаметром 400 метров обеспечивает генерацию минимум 72 Мвт электроэнергии, то энергетическая мощность такой стены составит примерно 56900 Мвт или 56,9 Гвт. Отметим, что суммарная установленная мощность электростанций Европейского союза составляет 962 Гвт.

Высотная зелёная энергетика на основе аэростатов с полиспастными привязными системами придаст новый импульс развитию экологически чистой возобновляемой энергетике, с которой связываются большие надежды на решение энергетических и экологических проблем современности.

формате PDF (323Кб)