Горизонты науки и техники - Бестужев И.В.
Скачать (прямая ссылка):
ЯН ФЭЛЛЗ, доцент Нъюкаслского университета, Великобритания
НОВЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ
Превращение энергии из одного вида в другой было основной заботой человека на протяжении всего его существования. Использование тепла от огня, превращение потенциальной энергии изогнутого лука в смертельно опасную кинетическую энергию стрелы, получение все возрастающих по силе взрывов — все это процессы превращения энергии.
Электричество, по-видимому, наиболее совершенный промежуточный вид энергии. Оно может быть легко и
Ш4ь
быстро превращено в тедло> свет, кинетическую энергию, радиоволны и т. д. и легко сохраняется в удобном для использования виде.
Удваивание количества потребляемой электроэнергии за каждое десятилетие означает, что в 1984 году по крайней мере три четверти потребляемой электроэнергии будет выработано еще не построенными в настоящее время электростанциями. Вполне понятна ценность разработки новых, более эффективных методов генерирования электроэнергии.
К. п. д. мощных электрогенераторов близок к 37%, в основном за счет строительства крупных теплоэлектроцентралей (500 Мет) с увеличением температуры перегретого пара. Эта тенденция останется, но маловероятно, что будут строить электростанции мощностью более 750 Мет, так как в этом случае возникнет серьезная проблема их экономичности.
К 1984 году к. п. д. должен возрасти до 45—48%. Если будут успешно развиваться магнитогидродинами-ческие методы выработки электроэнергии, изменится вся область мощных электрогенераторов. Большие усилия по созданию магнитогидродинамических генераторов предприняты по обе стороны Атлантического океана. Сорокамегаваттная атомная электростанция ужо создана в США, аналогичная станция проектируется Центральным управлением электричеством Великобритании. Эти системы сравнительно просты, но они важны с точки зрения будущего развития. В следующем двадцатилетии во второй системе магнитогидродинамичс-скрго генератора, основанной на неравновесных процессах и в настоящее время еще находящейся на стадии исследования, рабочие температуры будут снижены до уровней, допускаемых конструкционными материалами.
В 1984 году силовые электростанции, как атомные, так и работающие на ископаемом топливе, будут иметь на выходе магнитогидродинамический генератор, работающий либо как обычная парогенераторная установка с к. п. д. от 60 до 65%, либо в сочетании с термоэлектронной — термоэлектрической системой, обеспечиваю^-щей еще более высокий к. п. д.
Это техническое новшество может оказать влияние на строительство атомных электростанций. Если окажется, что магнитогидродинамический генератор легче
Ю Зак. 1400
стыкуется с системами, работающими на обычном топливе, и хуже — с системами, работающими на ядерном топливе, возможно, придется пересмотреть программы строительства силовых электростанций.
В любом случае появление магнитогидродинамиче-ских генераторов в корне изменит современное проектирование электростанций и откроет новые возможности в конструировании обычных парогенераторных систем. Разделение процессов сжигания топлива и теплопередачи или применение систем с высокой скоростью теплопередачи, осуществимой в устройствах прерывистого сжигания топлива, может привести к созданию теплоэлектроцентралей высокой мощности, сходных с уже существующими, но более компактных.
Другой многообещающей разработкой могутч оказаться эффективные бесшумные электрогенераторы на топливных элементах. Уже сейчас в нашем распоряжении имеются элементы, работающие на таком топливе, как водород, метан, легкие углеводороды, метанол, гидразин и даже деготь. Для таких преобразователей энергии вполне реален к. п. д., равный 60%, и весьма вероятно, что в следующем десятилетии будут успешно решены проблемы длительной и надежной работы, работоспособности при низких температурах и использования химически более инертных топлив. Преимуществом топливных элементов является их бесшумность, высокий к. п. д., эффективная работа на множестве топлив и возможность увеличения мощности за счет сборки более крупных элементов. Основной их недостаток — малое выходное напряжение постоянного тока. Однако с помощью полупроводниковых преобразователей можно будет получить удобный в обращении переменный ток.
Последние сообщения о легких высокоскоростных электродвигателях постоянного тока уже сейчас позволяют предсказать направления революционных изменений в системах силового привода. Развитие топливных элементов в предстоящем двадцатилетии может привести к совершенно новым принципам конструирования автомобилей, когда электродвигатель, питаемый от топливных элементов, будет находиться в ступице каждого колеса. Система силовой передачи в том виде, в каком она существует сегодня, будет ликвидирована, а это приведет к повышению до максимума момента враще-
140
ния при минимальной скорости двигателя, отсутствию отравляющих воздух выхлопных газов, прекращению расхода топлива при вынужденных остановках. Конструктор автомобиля сможет переключить все свое внимание на пассажиров и водителя. На железнодорожном транспорте главным преимуществом силовых устройств, работающих на топливных элементах, помимо высокого к. п. д., будет ликвидация линий электропитания, а это резко повысит автономность и маневренность транспорта.
