Ученые научно-исследовательской лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ получили патент на изобретение «Парусная энергетическая установка». Она предназначена для выработки в прибрежных зонах, у морских побережий, речных берегов, на озерах и в лагунах.
Разработка ученых МГУ представляет собой катамаран с парусом, под днищем которого закреплена гидротурбина. Плавучая парусная установка движется благодаря якорю и системе маневрирования парусами по определенному маршруту, то есть совершает циклические движения в заданном угловом интервале. Таким образом парусное судно преобразует энергию двух сред – воздушной и водной. Оно движется под действием ветра, а движение в водной среде заставляет вращаться гидротурбину и вырабатывать электроэнергию. Эта электроэнергия может использоваться непосредственно на катамаране или передаваться по кабелю на берег.
Использование такой конструкции может быть эффективно в тех ситуациях, когда строительство ветровых или гидроэлектростанции сложно или невозможно в принципе. Например, при недостатке гидроэнергетических или ветроэнергетических ресурсов на суше; в рекреационной или природоохранной зоне, где возведение энергетических объектов исключено или, как минимум, нежелательно; на территориях с высокой плотностью инфраструктуры, где строить уже негде; в зонах сложных инженерно-геологических условий.
В этих ситуациях можно рассмотреть вариант возведения ветростанции в акватории (так называемой офшорной ветростанции). Но и здесь есть свои сложности, например: при больших глубинах или если акватория принадлежит охраняемой или рекреационной зоне, поскольку офшорная станция – это всегда крупная конструкция, влияющая на всю экосистему; также, если инженерно-геологические условия сложны для возведения фундаментальной конструкции.
«В этих ситуациях разработанная нами плавучая парусная установка не имеет альтернативы. Дополнительным плюсом является мобильность установки. Ее можно легко перебрасывать по воде в зависимости от изменения потребностей в энергии. В нашей стране использование таких установок перспективно на Крымском и Кавказском побережье Черного моря, на побережье Каспийского моря. Там, помимо прочего, вода не замерзает, и установку можно эксплуатировать круглый год», — рассказал сообладатель патента, к.г.н., научный сотрудник лаборатории возобновляемых источников энергии географического факультета МГУ Кирилл Дегтярев.
Запатентованную учеными МГУ установку можно использовать многофункционально. В частности, аккумулировать энергию непосредственно на борту, сделать станцию зарядки. Сам катамаран при этом возможно приспособить для рекреационных целей – оборудовав плавучее кафе или место для прыжков в воду и купания в открытом море. Поскольку катамаран движется по некоторой траектории, то пребывание на борту можно рассматривать и как своего рода небольшую экскурсию вдоль берега.
В марте-апреле 2021 года разработчики провели расчеты и испытания макета установки, в ходе которых она была усовершенствована. Ученым удалось добиться существенного повышения ее скорости, что означает, соответственно, и большее количество вырабатываемой энергии.
«Впереди более точные расчеты энергетической и экономической эффективности, проведение натурных испытаний. Только после этого можно будет рассматривать установку как потенциальный коммерческий продукт. Следующие стадии работы сопряжены уже с довольно высокими затратами, требующими поиска и привлечения грантов либо инвесторов, готовых финансировать проекты на стадии НИОКР, и мы намерены продвигаться дальше в этом направлении», — поделился Кирилл Дегтярев.
Схема работы устройства была описана в статье сотрудников лаборатории К.В. Чекарева, К.С. Дегтярева, А.М. Залиханова и Д.А. Соловьева «Парусная энергетическая установка, преобразующая энергию потоков двух сред», опубликованном в журнале «Окружающая среда и энерговедение» (№3/2020, стр. 39-46).
ИЛЛЮСТРАЦИИ:
Рис.1. Макет парусной установки. Фото А.М. Залиханова
Рис.2. Патент на изобретение
<
