В ЦХА - Варна: Учени работят върху нов тип квантов двигател

Конверторите на възобновяема морска енергия се превръщат в едно от основните направления в нашата научноизследователска работа, заяви за в. „Черно море” проф. д-р инж. Румен  Кишев, ръководител на Центъра по хидро- и аеродинамика към  ИМСТЦХА  ”Акад. Ал. Балевски” - БАН. По неговите думи  изключителната важност на възобновяемите енергийни източници добива световни измерения. От една страна се осъзнава значението на климатичните промени, предизвикани от интензивното промишлено използване на въглеводородни горива, от друга има икономически причини,  свързани с непрекъснатото увеличаване на цената на горивата.

Проф. Румен Кишев

Европейска директива изисква до 2050 г. да бъде

спряно използването на всички горива на карбонова основа,

тоест, на  производните на нефта, и целият транспорт да стане безкарбонен, припомни проф. Кишев. Целта била да се намали потреблението на сегашните течни горива, което да окаже положително влияние върху климата в световен мащаб. А това означава вкарване в експлоатация на нови видове горива, най-вероятно био- или водородни горива, или внедряване на някакви нови принципи на задвижване.  Натам са насочени всички усилия и изследвания в областта на транспорта, който е един от основните потребители на течни горива, а следователно и един от основните замърсители.

Алтернативата днес е ускорено внедряване на възобновяемата природна енергия, но за това е необходимо да се разработят конверторни системи и специализирана инфраструктура за индустриалното им приложение, върху което работи ЦХА, подчерта неговият ръководител. Както вече информира в. „Черно море” (виж „С обновена база морската наука ще подпомага  синята икономика” в броя от 16 септември т.г.), в момента с държавна субсидия там се изгражда тематична лаборатория, състояща се от две специализирани съоръжения - голяма аеродинамична тръба и вълнови басейн с изкуствено водно и въздушно течение. Тази лаборатория ще преостави възможности за изследване на широк кръг проблеми по проектирането и реалната експлоатация на конвертори от различен тип.

Ръководителят на Центъра даде за пример  ветровите генератори, които са достигнали достатъчно добро равнище за индустриално развитие и вече се инсталират на много места. Смята се, че технологията е напълно усвоена, но се оказва, че и там има още какво да се направи. И сега в ЦХА работели върху едно изобретение в тази насока. Известно е, че перките на ветрогенераторите имат долна граница на скоростта на вятъра, при която се развъртат около 4 - 5 метра в секунда. Идеята, разработвана при нас, цели да измени конструктивно крилото така, че да се използва ефекта на принудено вентилиране, за да може да се задвижват перките при по-ниска скорост на вятъра и така да се увеличи ефективността на ветровите генератори, обясни проф. Кишев.

Единият от начините за намаляване на разхода на гориво при запазване на

експлоатационните характеристики на корабите

бил инсталирането на външни устройства по корпуса, които да подобрят ходовите му качества. Съществуват поне десетина изобретения на такива устройства. Хидродинамичното взаимодействие на корпуса с тях е много сложно и единствено по експериментален път можело да се определи кое от тях е най-ефективното за конкретния плавателен съд. Вече години наред това била една от основните приложни дейности на ЦХА - Варна. Там работели  и върху още едно изобретение за намаляване на съпротивлението и за увеличаване на подемната сила върху крила, перки на турбини и дори на самия кораб  чрез инсталиране на изкуствени издатини по повърхността, които да влияят върху формирането на турбулентния граничен слой така, че да се намали съпротивлението му при движение във водата, а от там и да се повиши неговата енергийна ефективност. В. „Черно море” припомня, че проф. Кишев е един от водещите специалисти в областта на океанското инженерство и хидротехника и възобновяеми енергийни източници, доказан експерт по мореходност на корабите и динамиката на плаващи обекти в морски условия.

Интересно е да се отбележи, че макар и още в съвсем начален стадий на развитие, учени в Центъра работят по принципно нов тип двигател. Идеята била на сътрудник на ЦХА, който  след дълги години работа в чужбина се е завърнал тук и сега предлага тази

революционна за света разработка

Ставало дума за т.нар. квантов двигател, който може да се използва и на кораби, и на самолети, и дори на космически кораби. Той е базиран на принципите на квантовата теория и ако се реализира, ефектът ще бъде страхотен, каза още проф. Кишев. Първо няма да има изхвърляне на вредни вещества в околната среда и е много икономичен - начинът му на работа е с използването на разреден газ и това го прави много перспективен. Вече има голям интерес от чужди лаборатории да си сътрудничат с ЦХА в развитието на тази разработка, допълни ръководителят на Центъра. За да бъде реализирана уникалната идея, ще бъде нужно приложението на високи технологии, като лазерни, електромагнитни, каквито има само в чужди лаборатории. Сега договаряме съвместната ни работа, която, подчертавам, още е в съвсем начален стадий. Между другото този квантов двигател сме го предложили за инвестиция от Европейския иновационен фонд. Принципът е измислен, въпросът е за финансирането на техническата му реализация.

Въпросът с ВЕИ е такъв, че възобновяемата енергия е разпределена енергия в пространството и за да бъде извличана, трябва тези преобразуватели да не бъдат единични бройки, а да са комбинирани във ферми. Нещо, което отнема голяма площ, и ако са край брега, това затруднява корабоплаването. Не случайно ветровите генератори се разполагат в групи; те не работят сами за себе си, когато са за индустриални нужди. Същото е с преобразувателите на водната енергия - на теченията, на вълните. Сега такива конвертори се експлоатират в експериментален режим, но когато дойде ред за въвеждането им в експлоатация, те ще трябва да бъдат групирани, което ще отнеме някаква част от морето, от крайбрежието. И това ще стане проблем, когато засегнат урбанизирани зони, не се знае и как ще повлияят на морския туризъм и на крайбрежния транспорт. Това е единият проблем. Другият е, че все на експериментално ниво техният коефициент на полезно действие (КПД) е много нисък. И се оказва, че тази възобновяема енергия ще бъде по-скъпа от традиционно произвежданата с въглища и газ. Но пък ако искаме да спасяваме планетата, може да се наложи да преминем на такива източници, макар и не 100 на сто, особено за индустрията. Засега ВЕИ могат да бъдат много полезни за дребни обекти, като жилищни райони, складови бази, за битови потребности. В такива случаи  ВЕИ вършат отлична работа, категоричен е проф. Кишев.

В експериментален режим са преобразувателите на водната енергия - на теченията, на вълните.

Що се отнася до Черно море,

в него имало някои специфични особености, които могат да бъдат използвани като ресурс. В. „Черно море” припомня за уникалната разработка на екипа на проф. д.т.н.  Венко Бешков от ИИИХ при БАН за използване на дълбоководните сулфитни разтвори като източник за добиване на електрическа енергия. Предложеният химически процес е действително работещ и много перспективен. Но необходимата концентрация на субстанцията се формира след 500 м дълбочина и извличането й на повърхността представлява технологичен проблем. ЦХА можем много да помогнем, когато се стигне до технологичната реализация на  разработката при стопански условия. Например в създаването на техническите средства за изпомпване на морска вода от голяма дълбочина, при разработването на плаващата добивна платформа и др., каза още проф. Кишев.

В световен мащаб сериозно се залага и върху морските и океанските ВЕИ, продължи ръководителят на Центъра. За съжаление, Черно море  имало ниско енергийно съдържание. Щормовете били само няколко пъти в годината, през останалото време вълната не е много висока. Вълновата енергия можела да се получава, но тя ще бъде с нисък КПД и няма да бъде ефективна. По-перспективни били опитите за използване на морските течения - имало едно постоянно циркулационно течение, което се върти край нашето крайбрежие, и там би могло да се сложи някаква турбина, която да произвежда електрическа енергия, но все още нямало обществен интерес за реализацията на подобни ВЕИ. Най-лесните и най-масово използваните били фотоволтаиците, ветровите генератори. А що се отнася до енергийните възможности на теченията, имало разработки, които могат да бъдат приложени не само в морето, но и в по-големите ни реки. Те били достатъчни за захранването на малки стопанства, ферми, летовища. В света вече имало цяла индустрия за производството на малки по мощност преобразуватели на енергия за захранване на домакински или дребни стопански нужни. Това била тенденция, която се развива успешно в световен мащаб. За тяхното прилагане у нас обаче можели да помогнат различните иновационни фондове, програми за енергийна ефективност.

Eвpoпa имa мяcтo зa 11 млн. вятъpни тypбини

Количеството им ще бъде достатъчно зa зaxpaнвaнeтo с електроенергия нa целия cвят

B пo-cтyдeнитe мeceци нapacтвaщият бpoй нa вятъpнитe eлeĸтpoцeнтpaли в Eвpoпa мoгaт дa пpoизвeждaт тoлĸoвa eнepгия, чe дa зaxpaнвaт ĸoнтинeнтa c чиcтa eнepгия. A ĸaĸвo, aĸo ce изпoлзвaт вcичĸи ocтaнaли пoтeнциaлни cвoбoдни мecтa и тaм бъдaт инcтaлиpaни тypбини? Изcлeдoвaтeли oт Cъceĸcĸия yнивepcитeт и oт дaтcĸия yнивepcитeт „Opxyc“ изчиcлявaт, чe пpи тoзи cцeнapий, ĸoлĸoтo и мaлĸo вepoятeн дa e тoй, Eвpoпa щe мoжe дa гeнepиpa тoлĸoвa eлeĸтpoeнepгия, чe дa зaxpaни цeлия cвят, съобщават от СЕZ Grоuр.

Oт Cвeтoвния иĸoнoмичecĸи фopyм пocoчвaт в cвoя пyблиĸaция, чe cпopeд тoвa изcлeдвaнe Cтapият ĸoнтинeнт би мoгъл дa пpoизвeждa 100 пъти пoвeчe тoĸ oт eнepгиятa нa вятъpa, oтĸoлĸoтo в мoмeнтa. Изчиcлeниятa нa изcлeдoвaтeлитe пoĸaзвaт, чe 46% oт cyшaтa в Eвpoпa e пoдxoдящa зa инcтaлиpaнeтo нa вятъpни тypбини, ĸaтo oт тaзи cмeтĸa ca изĸлючeни гpaдcĸитe зoни, мecтaтa, ĸъдeтo имa paзпoлoжeни вoeнни зoни, и дpyги пoдoбни. B дoĸyмeнтa ce пocoчвa oщe, чe тeopeтичнo oщe нaд 11 милиoнa дoпълнитeлни тypбини мoгaт дa бъдaт пocтaвeни нa плoщ oт близo 5 милиoнa ĸвaдpaтни ĸилoмeтpa нa eвpoпeйcĸa тepитopия. Πpи пoдoбни ycлoвия изчиcлeниятa пoĸaзвaт, чe дo 2050 г. Eвpoпa щe мoжe дa ocигypявa дocтaтъчнo eлeĸтpoeнepгия, зa дa зaxpaнвa цялaтa плaнeтa.

СТЕФАН ДЕНКОВ