Аэротермические электростанции циклонного действия

Изобретение аэро-термических электростанций связано с наблюдениями за тепловыми воздушными потоками, поднимающимися в атмосфере. Идеально видеть их ламинарными, но это трудно осуществимая задача, они всегда буду подвержены турбулентности, причем локальной. Сделать этот источник способным к получению полезной энергии вот задача ученых, занимающихся этой проблемой. Впервые упоминание о разработке технических устройств таких электростанций начались в 70 годах прошлого века. Ведущие направления были разработаны во Франции и ФРГ, французское направление разработок возглавил профессор Edgar Nazare, а немецкую — доктор Jorge Schlaich (так называемый up-down), кроме того в Израиле было разработано профессором Dan Zaslavsky схема вертикально падающего воздушного потока (так называемого top-down). Отличие этих направлений, заключалось в принципе восприятия потоков прямого в трубе большого диаметра и закрученного в башне.

Абсолютно независимо в СССР кандидатом технических наук Георгием Мамулашвили было разработано третье направление, которое включало принцип согреваемого внизу теплового потока, закручиваемого в коллекторе и выпускаемого в гиперболическую башню с использованием внутри башни спиральной турбины. Эти разработки была признаны изобретениями и было получено несколько авторских свидетельств на изобретение конструкций аэротермических электростанций, вырабатывающих электрическую энергию на перепаде разности давлений и температур за счет вихревого потока (так называемые Mamulashvili vortex). Именно в них содержались сведения о конструкциях новых станций циклонного действия. Кроме того впервые в мире он обосновал физику процесса образования искусственного вихря в гиперболической башне и разработал её конструкцию с использованием спиральной турбины. Встреча с немецким профессором Jorge Schlaich в Штутгарте, руководителем компании Schlaich Bergermann und Purtner GMBH в 1994 году дала толчок к развитию в мире вихревых источников энергии. Achmed Khammas пишет, что работы французского проф. Nazare вдохновили русского инженера Георгия Мамулашвили, который во времена Советского Союза получил три патента на изобретение и назвал их Trailing Solar Chimney (№ 13119654 в 1984 и 1526335 от 1988). Им были выполнены первые теоретические исследования и расчеты, которые были опубликованы в 1995 году, а также были выполнены первые небольшие модели, которые будут потом построены. Автор описывает, что эта система основана на турбулентности в воздухе, так как предложенный Мамулашвили прототип будет состоять из самовсасывающей спиральной башни 333 метров высотой и 30 метров в диаметре, которая окружена 600 метровым радиальным кольцом коллектора на высоте около 3 метров над поверхностью. В этом исполнении по расчетам Мамулашвили электростанция может обладать мощностью в 100 МВт. Было указана входная скорость воздушного потока в башню, которая равнялась 80 км / час. Его работа, однако, была прервана в 1997 году, потому что было не возможно стабилизировать вихревой поток.

После заключения соглашения о продолжении совместных исследованиях в области развития вихревых электростанций с компанией Sclaich Bergermann und Partner 1997 году, основным разработчиком технологии Solar Chimney в Германии, инженеры Петер-Михаэль Rietbrock из Кельна, и Хасан Özbey Немецкий центр аэрокосмических исследований DLR ABB, в 2002 году получили премию за инновации в Кельне за развитие обычных солнечных электростанций Solar Chimney, которая в основном включала сочетание этой технологии с так называемой Tornado Tower.

В своей модели диаметром 3 метра, они создали вихревой поток электростанции за счет солнечной энергии и восходящего тепла. Опять же, солнечное излучение проходит через прозрачную стеклянную поверхность коллектора и нагревает основную площадь поглотителя. Восхождение нагретого воздуха в трубу-как в гиперболическую форму в целом всей структуры электростанции вызывает торнадо-эффект.

Мощный поток, получаемый из воздуха при повышении давления обеспечивает базовую структуру для забора свежего воздуха по контуру коллектора, который проходит через множество подвижных спиральных лезвий. Они делают способствуют в том, чтобы входящие воздушные массы тянулись по касательной к кольцевой и при входе в бункер башни закручивались для создания оптимального потока при строительстве электростанции. К быстро вращающимся массам воздуха подключен радиальный ротор, который соединен с генератором в верхней части башни.

В 2005 году был разработан проект под рабочим названием Galaxity нового научного центра в Дубай, который является общим дизайнерским продуктом профессора Хельмута Мюллера, компании Schlaich Bergermann und Partner и архитектора Маттиаса Wächter. строительство которого было запланировано на 2007 год. В автономном центре науки рядом со зданиями-интегрирована вихревая электростанция, наряду с которой будут использоваться фотоэлектрические, солнечная и геотермальная энергия для обеспечения климатической независимости энергоснабжения и кондиционирования зданий. На основе архитектуры приятно видеть, как здания были ориентированы на центр потока воздуха по спирали.

В 1992 году Георгий Мамулашвили за свои достижения в области механики зданий и сооружений был избран членом корреспондентом Королевского Института Механики Великобритании (IMechE).В 1995 году была издана его статья в журнале Академии наук Грузии под названием «Проблемы внедрения Аэротермических электростанций на территории Грузии», в которой впервые были представлены результаты теоретических исследований и расчеты метеорологических реакторов. Основное место в его работах занимает вопрос использования вертикально укрепленной вихревой турбины. В последние время во всем мире идут разработки встроенных в жилое здание турбинных комплексов подобного типа для выработки электрической энергии освещения мест общего пользования: коридоров, лифтовых шахт, подвалов и т. д. и т. п. В идеале достижение нулевого энергетического баланса потребления энергии для здания, то есть сколько получил — столько отдал, что возможно с использованием само генерация электрического тока для работы всех устройств здания, включая резервное питание. Но мысли архитекторов идут дальше к небоскребам со встроенной аэротермической электростанцией большой мощности 100 МВт и выше. Это уже не самогенерирующие дома, а вполне возможная к использованию в большом городе экологически чистая солнечно-ветровая электростанция. При этом надо учесть, что турбина Вентури-Совиниуса обладает одним весьма существенным преимуществом перед ветрогенератором — она более бесшумна.

Отрывок, характеризующий Аэротермические электростанции циклонного действия

Два лакея, один княгинин, другой его, дожидаясь, когда они кончат говорить, стояли с шалью и рединготом и слушали их, непонятный им, французский говор с такими лицами, как будто они понимали, что говорится, но не хотели показывать этого. Княгиня, как всегда, говорила улыбаясь и слушала смеясь.
– Я очень рад, что не поехал к посланнику, – говорил князь Ипполит: – скука… Прекрасный вечер, не правда ли, прекрасный?
– Говорят, что бал будет очень хорош, – отвечала княгиня, вздергивая с усиками губку. – Все красивые женщины общества будут там.
– Не все, потому что вас там не будет; не все, – сказал князь Ипполит, радостно смеясь, и, схватив шаль у лакея, даже толкнул его и стал надевать ее на княгиню.
От неловкости или умышленно (никто бы не мог разобрать этого) он долго не опускал рук, когда шаль уже была надета, и как будто обнимал молодую женщину.
Она грациозно, но всё улыбаясь, отстранилась, повернулась и взглянула на мужа. У князя Андрея глаза были закрыты: так он казался усталым и сонным.
– Вы готовы? – спросил он жену, обходя ее взглядом.
Князь Ипполит торопливо надел свой редингот, который у него, по новому, был длиннее пяток, и, путаясь в нем, побежал на крыльцо за княгиней, которую лакей подсаживал в карету.
– Рrincesse, au revoir, [Княгиня, до свиданья,] – кричал он, путаясь языком так же, как и ногами.
Княгиня, подбирая платье, садилась в темноте кареты; муж ее оправлял саблю; князь Ипполит, под предлогом прислуживания, мешал всем.
– Па звольте, сударь, – сухо неприятно обратился князь Андрей по русски к князю Ипполиту, мешавшему ему пройти.
– Я тебя жду, Пьер, – ласково и нежно проговорил тот же голос князя Андрея.
Форейтор тронулся, и карета загремела колесами. Князь Ипполит смеялся отрывисто, стоя на крыльце и дожидаясь виконта, которого он обещал довезти до дому.

– Eh bien, mon cher, votre petite princesse est tres bien, tres bien, – сказал виконт, усевшись в карету с Ипполитом. – Mais tres bien. – Он поцеловал кончики своих пальцев. – Et tout a fait francaise. [Ну, мой дорогой, ваша маленькая княгиня очень мила! Очень мила и совершенная француженка.]
Ипполит, фыркнув, засмеялся.
– Et savez vous que vous etes terrible avec votre petit air innocent, – продолжал виконт. – Je plains le pauvre Mariei, ce petit officier, qui se donne des airs de prince regnant.. [А знаете ли, вы ужасный человек, несмотря на ваш невинный вид. Мне жаль бедного мужа, этого офицерика, который корчит из себя владетельную особу.]
Ипполит фыркнул еще и сквозь смех проговорил:
– Et vous disiez, que les dames russes ne valaient pas les dames francaises. Il faut savoir s'y prendre. [А вы говорили, что русские дамы хуже французских. Надо уметь взяться.]
Пьер, приехав вперед, как домашний человек, прошел в кабинет князя Андрея и тотчас же, по привычке, лег на диван, взял первую попавшуюся с полки книгу (это были Записки Цезаря) и принялся, облокотившись, читать ее из середины.
– Что ты сделал с m lle Шерер? Она теперь совсем заболеет, – сказал, входя в кабинет, князь Андрей и потирая маленькие, белые ручки.
Пьер поворотился всем телом, так что диван заскрипел, обернул оживленное лицо к князю Андрею, улыбнулся и махнул рукой.
– Нет, этот аббат очень интересен, но только не так понимает дело… По моему, вечный мир возможен, но я не умею, как это сказать… Но только не политическим равновесием…
Князь Андрей не интересовался, видимо, этими отвлеченными разговорами.
– Нельзя, mon cher, [мой милый,] везде всё говорить, что только думаешь. Ну, что ж, ты решился, наконец, на что нибудь? Кавалергард ты будешь или дипломат? – спросил князь Андрей после минутного молчания.
Пьер сел на диван, поджав под себя ноги.
– Можете себе представить, я всё еще не знаю. Ни то, ни другое мне не нравится.
– Но ведь надо на что нибудь решиться? Отец твой ждет.
Пьер с десятилетнего возраста был послан с гувернером аббатом за границу, где он пробыл до двадцатилетнего возраста. Когда он вернулся в Москву, отец отпустил аббата и сказал молодому человеку: «Теперь ты поезжай в Петербург, осмотрись и выбирай. Я на всё согласен. Вот тебе письмо к князю Василью, и вот тебе деньги. Пиши обо всем, я тебе во всем помога». Пьер уже три месяца выбирал карьеру и ничего не делал. Про этот выбор и говорил ему князь Андрей. Пьер потер себе лоб.
– Но он масон должен быть, – сказал он, разумея аббата, которого он видел на вечере.
– Всё это бредни, – остановил его опять князь Андрей, – поговорим лучше о деле. Был ты в конной гвардии?…
– Нет, не был, но вот что мне пришло в голову, и я хотел вам сказать. Теперь война против Наполеона. Ежели б это была война за свободу, я бы понял, я бы первый поступил в военную службу; но помогать Англии и Австрии против величайшего человека в мире… это нехорошо…
Князь Андрей только пожал плечами на детские речи Пьера. Он сделал вид, что на такие глупости нельзя отвечать; но действительно на этот наивный вопрос трудно было ответить что нибудь другое, чем то, что ответил князь Андрей.
– Ежели бы все воевали только по своим убеждениям, войны бы не было, – сказал он.
– Это то и было бы прекрасно, – сказал Пьер.
Князь Андрей усмехнулся.
– Очень может быть, что это было бы прекрасно, но этого никогда не будет…
– Ну, для чего вы идете на войну? – спросил Пьер.
– Для чего? я не знаю. Так надо. Кроме того я иду… – Oн остановился. – Я иду потому, что эта жизнь, которую я веду здесь, эта жизнь – не по мне!


В соседней комнате зашумело женское платье. Как будто очнувшись, князь Андрей встряхнулся, и лицо его приняло то же выражение, какое оно имело в гостиной Анны Павловны. Пьер спустил ноги с дивана. Вошла княгиня. Она была уже в другом, домашнем, но столь же элегантном и свежем платье. Князь Андрей встал, учтиво подвигая ей кресло.
– Отчего, я часто думаю, – заговорила она, как всегда, по французски, поспешно и хлопотливо усаживаясь в кресло, – отчего Анет не вышла замуж? Как вы все глупы, messurs, что на ней не женились. Вы меня извините, но вы ничего не понимаете в женщинах толку. Какой вы спорщик, мсье Пьер.
– Я и с мужем вашим всё спорю; не понимаю, зачем он хочет итти на войну, – сказал Пьер, без всякого стеснения (столь обыкновенного в отношениях молодого мужчины к молодой женщине) обращаясь к княгине.
Княгиня встрепенулась. Видимо, слова Пьера затронули ее за живое.
– Ах, вот я то же говорю! – сказала она. – Я не понимаю, решительно не понимаю, отчего мужчины не могут жить без войны? Отчего мы, женщины, ничего не хотим, ничего нам не нужно? Ну, вот вы будьте судьею. Я ему всё говорю: здесь он адъютант у дяди, самое блестящее положение. Все его так знают, так ценят. На днях у Апраксиных я слышала, как одна дама спрашивает: «c'est ca le fameux prince Andre?» Ma parole d'honneur! [Это знаменитый князь Андрей? Честное слово!] – Она засмеялась. – Он так везде принят. Он очень легко может быть и флигель адъютантом. Вы знаете, государь очень милостиво говорил с ним. Мы с Анет говорили, это очень легко было бы устроить. Как вы думаете?