Ассамблея инноваций – энергетические проекты

В последние дни апреля в Красноярске состоялась II городская ассамблея инноваций и выставка инновационных проектов. Энергетический макропроект – заморозка сибирских рек с одновременной выработкой тепла - был представлен ведущими специалистами Центра ТРИЗ-Красноярск братьями Сергеем и Владимиром Дмитриевыми. Яркими экспонатами выставки зубчатый вариатор и вертикальный лопастной вал.

Энергетическая заморозка сибирских рек

На выставке был представлен проект заморозки сибирских рек с одновременной выработкой энергии. «Замораживание больших сибирских рек позволит на 1-1,5 месяца раньше открывать зимники - часто основные транспортные магистрали для доставки тяжелых грузов на нефте- газодобывающие северные территории», - говорит Сергей Дмитриев.

Проект в настоящее время разработан для больших сибирских рек, на которых стоят ГЭС с глубоким водозабором,  в результате чего ниже плотины образуется длинная незамерзающая полынья длинной до сотен километров. Именно такая ситуация сложилась на Енисее после строительства Красноярской ГЭС.

Почему в Красноярске не замерзает Енисей?

«Потому что сбрасывается относительно теплая вода, имеющая на глубине постоянную температуру +4C»,  - объясняет Владимир Анатольевич Дмитриев. – Чтобы заморозить реку ниже платины нужно охлаждать весь поток. Но это невозможно. Таким образом, появляется типичное изобретательское противоречие: воду реки надо охлаждать, но нельзя охлаждать».

Изобретатели предложили замораживать только маленький поток – 1/2000 – всего 1 кубометр в секунду. Но не просто охлаждать, а переохлаждать в специальной энергоустановке. Таким образом, достаточно потом вылить эту воду в реку, как начнется активный процесс кристаллизации.

Охлаждение воды в установке осуществляется… самой водой – за счет ее интенсивного испарения, так как испарение 1 кг воды отнимает более 2 тыс. кДж тепла. А при замерзании воды отнимается 350 кДж тепла.

«Таким образом, - объясняет Владимир Дмитриев, - мы, грубо говоря, отнимаем 150 г пара у воды, переохлаждая ее».

Часть водяного потока из водохранилища сбрасывается через плотину в установку, где вода попадает в расширяющуюся трубу, в результате чего получается разряжение. Установленные турбокомпрессоры отсасывают этот пар, тем самым, поддерживая это разряжение. Далее вода переохлаждается и выбрасывается в смеси с сжатым воздухом в Енисей. Так как воздух при расширении отнимает оставшееся тепло, в русле реки всплывает уже ледяная шуга, которая становится центром дальнейшей заморозки.

Пар, который отбирается у воды, сжимается в компрессорной установке, его давление возрастает и газ, соответственно, разогревается. Теперь его можно использовать для обогрева. В данном случае - города гидроэнергетиков Дивногорска. Сейчас город обогревается электричеством.

Тепло же от установки получается дешевым. Собственное энергопотребление установки порядка 40-50 МВт, а тепловая мощность, которую она выдает, составляет порядка 300 МВт.

Изобретатели проработали и устройство установки.

«Современная турбина СУ-27 пропускает через себя 110 кг воздуха в секунду. В установке – 150 кг пара. Так как пар тяжелее воздуха, турбина сможет его перерабатывать», - объяснил Сергей Анатольевич.

В настоящее время проводится техническое проектирование этой системы, пока силами самих изобретателей.

Ожидаемые экономические показатели заморозки Енисея: установка будет вырабатывать в год 260 мВт тепловой энергии, и давать порядка 260 млн. руб. дохода. При инвестиционной стоимости около 300 млн. руб., установка окупится за 1,-1,5 года.

Бесшумная водо- и ветрогенераторная установка Петра Карпушкина

Изобретатель представил на выставке 2 действующие модели: для воды (малая) и для воздуха (большая).

Кардинальное отличие и преимущество – вертикальный (а не горизонтальный, как в на зарубежных установках) лопастной вал. Благодаря этому установка при любых ветровых нагрузках не создает вибрационного шума. При этом, при меньших габаритах, по мощности не уступает существующим - горизонтальным.

Именно из-за шума мощных ветровых установок, они строятся в Германии, Голландии и США далеко от жилья, что значительно повышает стоимость электроэнергии.

Установка Петра Карпушкина предназначена для установки непосредственно возле жилых малоэтажных домов, коттеджей и вилл. Установка запатентована и испытана.

 

Зубчатый вариатор Сергея Веденеева

Другой красноярский изобретатель – инженер Сергей Веденеев - произвел своим изобретением буквально фурор.

Он представил запатентованный инновационный ЗУБЧАТЫЙ вариатор (а не фрикционный, как обычно), который может применяться как в автомобилях, так и в сложных энергоустановках. «ноу-хау» вариатора:

1)    передача мощности от привода к ведомым узлам без разрыва потока мощности;
2)    бесступенчатое изменение передаточного отношения от максимальной разницы до прямой передачи и наоборот – плавно и дискретно;
3)    самый высокий КПД в сравнении со всеми существующими приводами, который стремиться к единице при увеличении числа оборотов;
4)    низкие материалоемкость, энергоемкость и трудоемкость изготовления;
5)    простота конструкторского решения в силу применения только зубчатого вариатора;
6)    великолепная разгонная, тяговая и скоростная характеристики;
7)    лучшие условия работы привода двигателей в различных режимах;
8)    компактность и малый вес;
9)    низкая себестоимость.

Области применения в энергетике:

• автоматические коробки передач транспортных средств (вездеходов);
• привод конвееров и транспортеров;
• привод турбин разной мощности.
  

Жюри конкурса изобретений по достоинству  оценило изобретение  Сергея Веденеева: он  получил высший приз – грант на 500 тыс. руб. для налаживания производства зубчатого вариатора.

Автор: Андрей Григорьев, Красноярск