Почему АэроГЭС все же круче?
Давно хотел написать этот пост, чтобы на простом примере показать основное преимущество АэроГЭС по сравнению с другими ВИЭ - способность собирать рассредоточенную энергию с помощью сил самой природы.
Допустим, что вы - инвестор и думаете, какого типа ВИЭ построить. Ограничимся Солнечными Панелями (PV) и АэроГЭС. Допустим, что вы можете выбрать то место на Земле, где этот ВИЭ будет работать наилучшим образом. Тогда очевидно, что PV будут наилучшим образом работать при максимальной инсоляции, например, в Асуане. Деля среднюю суточную инсоляцию 6.34 кВтч/м2 на 24 часа, получаем среднюю мощность 264 Вт/м2, что при максимальном на сегодняшний день кпд 25%, дает электрическую мощность ~66 Вт/м2 при цене PV ~$100/м2, т.е. затраты ~$1500/кВт.
Для АэроГЭС выберем какое-нибудь место с максимальным количеством осадков и высотой облаков - идеально, на экваторе, например, в Латинской Америке или Индонезии, где выпадает ~3 м осадков в год. Тогда, предположив, что мы можем собрать всю энергию этих дождей, получаем:
~3 м (осадков) * 1000 кг/м3 * 10 м/с2 (g) * 5000 м (высоту облаков) / (год в с)
т.е. ~5 Вт/м2 при цене ткани для сбора дождя ~$1/м2, т.е. затраты ~$200/кВт.
Казалось бы по удельным затратам побеждает АэроГЭС, но это пиррова победа! Если вам надо построить реальную станцию с гигаваттными параметрами, то это представляется совершенно немыслимым развешивать под облаками какую-то ткань гигантских размеров, чтобы собирать дождь со всей этой громадной площади - очевидно, что это практически нереализуемо... Но, главное, что это и не нужно!
Собирать вертикальный дождь предполагалось в ранних идеях АэроГЭС, предложенных еще проф. А.С. Байбиковым. Дальнейшее развитие идеи привело к современной концепции АэроГЭС, которая сама собирает осадки из облаков прямо из горизонтального потока микрокапель, а не ждет, пока эти капли начнут падать вниз в виде дождя. При этом природа сама несколько раз работает в помощь АэроГЭС, собирая исходно рассредоточенную энергию круговорота воды:
- Вода, испаренная Солнцем, в виде пара поднимается вверх, охлаждается и конденсируется в микрокапли, и концентрируется в облаках в вертикальной зоне порядка 1 км.
- Эти облака переносятся ветром на расстояние порядка 1000 км, собирая таким образом испаренную влагу с огромной территории такого «пояса» на земле.
- Эти микрокапли собираются сетями или «парусами» АэроГЭС на ограниченной вертикальной площади, например, порядка 1 км2, т.е. 1 км по горизонтали на 1 км по вертикали, перекрывая облака.
- Полученный «конденсат» микрокапель сливается самотеком под силой тяжести с сети в дренаж, а затем в шланг диаметром порядка 1 м, создавая сверхмощный поток с напором порядка 5 км.
Таким образом Природа сама собирает энергию Солнца с огромной территории порядка 1000 км2 фактически в один мощный поток, попадающий на гидротурбину АэроГЭС!
Пересчитаем теперь параметры такой АэроГЭС, учитывая, что сети или «паруса» захватывают не весь поток микрокапель (подробнее см. статью по оптимизации сети) - по экспериментальным и расчетным данным эффективность таких сетей составляет от 10 до 60 %. Примем для расчета 20%. Тогда мощность потока снизится в 5 раз и составит ~1 Вт/м2 (здесь м2 - это как и прежде м2 земной поверхности). Т.е. АэроГЭС мощностью в 1 ГВт должна собирать испаренную влагу как раз с этого пояса 1000 км в длину и 1 км в ширину, т.е. 1000 км2! Но при этом ей нужна вертикальная сеть всего в 1 км2 ценой ~$1М - итого затраты получаются ниже еще на 3 порядка (~$1/кВт при 1000 Вт/м2 сети!) и станция практически не занимает места на земле!
Для сравнения PV станция на 1 ГВт стоила бы полтора миллиарда $$ и занимала бы 15 км2 на земле!