Тёплый воздух стремится вверх, а у земли он часто теплее, чем на высоте.
Осталось только научиться делать из этого воздуха деньги, и, похоже,
надувное здание-труба — хорошее решение этой задачки.
Пер Линдстранд — человек, более чем известный в определённых кругах. И дело не только в его личных рекордах, но и в Lindstrand Technologies — его компании, занимающейся и воздушными шарами, и даже целыми надувными зданиями.
Концепции «солнечной башни»,
использующей энергию светила за счёт создания искусственного ветра в
высокой трубе, уже много лет: если быть точным — 110, отсчитывая с
публикации Исидоро Кабаньеса в журнале «La energía eléctrica». Кто
только не пытался её реализовать! И всегда всё упиралось в одно и то же:
по всем расчётам, это выгодный способ генерации, но минимальная
целесообразная высота станции равна километру, иначе нужная скорость
ветра в конвекционном потоке не будет достигнута. И, да, в этом случае
выкладки обещают стоимость электроэнергии до 5 центов за киловатт-час —
то есть примерно как в Китае и намного ниже, чем в подавляющем
большинстве стран.
Экспериментальная аэротермальная башня,
построенная в 1980-х в Испании: сравнительно лёгкая стальная труба
высотой 195 м и с толщиной стенок 1,25 мм. Увы, для создания высокой
скорости ветра ей не хватало высоты, поэтому и мощность была всего лишь
50 кВт. Надувная конструкция обещает высоту в километр и мощность в 100
МВт+. (Иллюстрация Wikimedia Commons.)
Суть технологии — в использовании конвекции в очень высокой трубе, когда
нагрев солнцем поверхности внизу башни приводит к подъёму воздуха по
трубе, на вершине которой атмосфера значительно холоднее. По пути поток
будет вращать ветровые турбины большого диаметра, обеспечивая их
устойчивым ветром в светлое время суток. КПД использования энергии
солнечного света в такой схеме кажется низким, но и стоимость у
установки весьма сдержанная.
Здесь есть одно «но»: энергия будет браться от ветровых турбин, мощность
которых, как все помнят, пропорциональна кубу скорости ветра. Это
значит, что с уменьшением высоты трубы-башни мощность станции падает
очень быстро, и сооружение ниже километра не имеет экономического
смысла, то есть годится лишь как технологический прототип. А вот если
километровую планку всё-таки осилить, то отсутствие полупроводников и
концентрация солнечной энергии с большой площади позволят получить
серьёзную отдачу при умеренных вложениях на единицу мощности — если,
конечно, кто-нибудь осмелится их сделать.
Только вот километровое в высоту здание потребует огромных инвестиций:
по реалистичным оценкам — до сотен миллионов долларов. В современном
мире энергетика строится «не на свои», а представить себе банк, дающий
кредит под ни разу не реализованную технологию, абсолютно невозможно,
так как банкиры в среднем знакомы с новыми технологиями примерно на
таком же уровне, как со средневековыми гримуарами.
Надо как-то снизить начальную стоимость, рассуждает Пер Линдстранд;
может быть, попробовать надувную башню? Но как тогда обеспечить
необходимую жёсткость?.. С его точки зрения, это решаемая инженерная
задача: использование армирующих элементов в виде натянутых тросов (они
могут быть даже полимерными) и прочие ухищрения радикально повысят
жёсткость энергобашни, гарантировав ей должное долголетие.
Что дальше? Начать стоит с чего-нибудь небольшого, продолжает мозговой
штурм шведский инженер-предприниматель, — скажем, с энергообеспечения
Атакамского большого массива миллиметровых радиотелескопов,
расположенного в одноимённой пустыне. Сейчас там «гоняют»
дизель-генераторы, что не очень логично для места, каждому квадратному
метру которого Солнце дарит более 2 700 киловатт-часов в год даже для
самой «тупой» (горизонтальной) ориентации. Сейчас его компания
разрабатывает проект такого надувного здания для километровой башни,
которое позволило бы создать электростанцию мощностью 130 МВт, с
коэффициентом использования установленной мощности в 24,7%, то есть
обеспечивало бы выработку 281 млн кВт•ч в год. Правда, «небольшой» такую
разработку следует называть лишь в сравнении с другими аэротермальными
сооружениями. Башня высотой в километр будет собирать нагретый воздух от
застеклённой территории диаметром в семь километров примерно по такому
принципу:
По несколько нескромным заявлениям шведа, надувной километровый небоскрёб будет стоить всего $20 млн, в то время как железобетонный аналог потянул бы на $750 млн.
Так что же, нас ждёт неминуемый энергетически рай? Увы, не наверняка и не сразу. Да, здание можно резко удешевить, но вот ветровые турбины в нём от этого не обесценятся, да и развёртывание первой электростанции такого типа по-прежнему будет предательски саботироваться дефицитом доверия банковских служащих всех эшелонов. Разве что г-н Греф увлечётся...
Но надежда жива: есть такая страна — КНР. Надувная европейская
разработка могла бы заметно снизить её энергоотраслевые затраты, активно
нарастающие в последние годы. Напомним: в 2010-м во Внутренней Монголии
была построена
экспериментальная аэротермальная башня мощностью 200 кВт. Тогда китайцы
опирались на испанских технологических доноров, но, похоже, подход Пера
Линдстранда более практичен и готов обеспечить Поднебесную чаемой ею
дешёвой энергией без копоти и колоссальных выбросов (свойственных
угольной энергетике этой страны). Подготовлено по материалам The Engineer.
