Энергетика на воде — возможно, нужно, но пока не нужно Немного обо всём

25mlook

Данному проекту нет равных возможно, но будет и есть много противодействий  ибо это смена типа сырьевой базы современной экономики, а значит колоссальные потери для тех, кто владеет заводами, пароходами..., ну и миром тоже.....

Современная энергетика (а точнее экономика) – это нефть. Есть нефть или газ – есть свет и тепло. Нет нефти или газа – нет света и тепла.

Конечно,  где-то по мелочи можно и ветряк использовать, и солнцем воду разогреть в бассейне (хотя не везде). Но если речь идёт о серьёзных энергопотребителях, таких как большие города с производственными предприятиями, то конкуренцию нефти может составить, разве что, атомная энергетика. Если даже человечество и преодолеет страх перед новыми чернобылями и фукусимами, то и тогда трудно пока найти альтернативу нефтепродуктам для автомобильного, а тем более самолётного топлива.

Но вот что удивительно: впервые о водороде как о потенциальном топливе и носителе энергии обмолвился Жюль Верн ещё в 1857 году в романе «Таинственный остров».

«Какое топливо заменит уголь?

Вода, – ответил инженер.

Вода? – переспросил Пенкрофт...

Да, но вода, разложенная на составные части, – пояснил Сайрес Смит. – Без сомнения, это будет делаться при помощи электричества... Наступит день, и вода заменит топливо. Водород и кислород, из которых она состоит, окажутся таким мощным неисчерпаемым источником тепла и света, что углю до них далеко!»

Эти воистину пророческие высказывания писателя фантаста тех времён трудно переоценить, вероятней всего, Жюль Верн знал к тому времени уже открытый закон Гесса, в другое просто трудно поверить. Парадокс состоит в том, что сегодня грамотных людей на планете много, но никто даже и не помышляет о возможности получения мощного неисчерпаемого источника тепла и света из воды, как об этом сказал герой романа. Дело в том, что запатентованный в России ГИДРОДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ (ГДВС) – это и есть то, о чём сказал фантаст в далёком 1857 году  (см.патент РФ № 2330166, патентообладатель Пак Александр, Красноярский край, г.Красноярск)

Попробуем в популярной форме разобрать термодинамический процесс в камере сгорания двигателя. Сегодня, реально, в промышленных масштабах, водород производится из воды путём электролиза. Затраты на производство одного кубического метра водорода составляют максимально 5 кВт электроэнергии. Полученный водород и кислород стехиометрического состава будут подаваться непосредственно в камеру сгорания ГДВС под давлением в 4 атмосферы, такое давление выдают промышленные электролизёры. Как известно, смесь водорода с кислородом от 5 и до 95% горит с взрывом, но ГДВС имеет три возможных варианта исключить детонацию. Приведу самый простой пример. Если смешать газ пропан с воздухом и подать искру, то произойдёт взрыв, это знают все. Но также все знают, что тот же газ спокойно горит в газовой плите, и я думаю, всем понятно почему? Потому что он смешивается с воздухом уже только в процессе горения, а в чистом виде пропан, как и водород, не горит. Ровно то же самое можно организовать и в камере сгорания ГДВС, а дальше произойдёт то, что происходит в камере сгорания поршневого двигателя (изохорный процесс горения).

ГДВС не имеет выхлопа (замкнутый термодинамический цикл), а это означает, что если есть камера сгорания, то она должна быть чем-то заполнена, она не может оставаться пустой до подачи топлива. На первый взгляд это выглядит нелепо. Но это только на первый взгляд. Сама природа горения, по закону действующих масс, предусматривает рациональность неэквивалентного состава горючей смеси (в природе не бывает стехиометрических соотношений горючей смеси), а это означает, что если камеру сгорания заполнить одним из компонентов реакции, то это и будет то, о чём сказано в романе: «источник неисчерпаемой энергии».

Итак, помним: двигатель не имеет выхлопа, значит то, чем заполнена камера сгорания, не будет выброшено из двигателя по окончании цикла. В камеру сгорания подаётся строго эквивалентная пропорция водорода и кислорода. Эквивалентный состав (стехиометрический состав) – это значит, что по окончании химической реакции мы получим только воду в виде пара без какого-либо остатка. Но тот газ, который постоянно будет присутствовать в камере сгорания, в данном случае мы рассматриваем чистый кислород, тоже обязательно вступит в реакцию, однако по окончании процесса останется в камере сгорания в чистом виде. Это называется смещением химического равновесия по закону действующих масс, или сдвигом константы. Что это даёт? Допустим, если в камеру сгорания мы подали один литр объёма горючей смеси стехиометрического состава, а в камере сгорания уже присутствует два литра чистого кислорода, то в сумме получится три литра горючей смеси. А по закону действующих масс три литра неэквивалентного состава горючей смеси и три литра стехиометрического состава имеют одинаковое числовое значение константы равновесия. В результате мы получим суммарную энергию такую же, как из трех литров горючей смеси стехиометрического состава. Теперь не трудно подсчитать, что если, к примеру, в горючей смеси водорода будет меньше в десять раз по отношению к кислороду, то из одного кубометра водорода, на выработку которого было затрачено 5 кВт электроэнергии, на ГДВС мы получим примерно 20 кВт электроэнергии с учётом энтропии и общего КПД двигателя. ГДВС – это то, о чём говорил герой романа «Таинственный остров».

Далее, основная формулировка закона Гесса: тепловой эффект реакции, протекающей при постоянном давлении или постоянном объёме, не зависит от пути реакции, а определяется только состоянием исходных веществ и продуктов реакции.

Тепловой эффект изохорной реакции равен приращению внутренней энергии системы: Qv = ΔU.

Тепловой эффект изобарной реакции равен приращению энтальпии системы: Qv = ΔH.

Изохорный процесс – горение при постоянном объёме V = const.

Изобарный процесс – горение при постоянном давлении p = const.

Осмысление этих законов позволяет понять, что обратимая химическая реакция взаимодействия чистого водорода и кислорода есть природный источник неисчерпаемой энергии. При условии обуздания смещения химического равновесия по закону действующих масс, мы получим искусственный источник неисчерпаемой энергии.

На практике процесс горения обязательно происходит со смещением химического равновесия по закону действующих масс: горят ли в топке дрова или каменный уголь, горит ли топливо в реактивном двигателе, стреляет ли огнестрельное оружие – во всех этих случаях равновесие смещается вправо. Если рассматривать горение дров в топке печи, то увеличение температуры горения происходит за счёт интенсивности тяги воздуха через поддувало, а повышение температуры, в свою очередь, увеличивает скорость химической реакции – это изобарный процесс. Так на практике можно видеть эти законы в действии. Что касается реактивного двигателя, то тут на лицо изохорный процесс, который даёт значительно больше энергии, и обусловлено это большим смещением химического равновесия от продолжительности изохорного процесса.

Говоря о смещении химического равновесия, необходимо отдельно уделить внимание двигателю внутреннего сгорания (ДВС). Двадцатый век был веком ДВС. Первый ДВС был сконструирован Э. Ленуаром в 1860 году, и с тех пор этот двигатель полностью завладел умами сильной половины человечества, оттеснив на второе место даже оружие. Такая популярность автомобиля вполне оправданна: прежде всего, это большая мощность и сочетание высокой скорости с комфортом. Что может быть приятней того, как от лёгкого нажатия на педаль акселератора ты органически ощущаешь мощь множества лошадиных сил, подвластных твоей воле?

Но мало кто знает, откуда реально берётся эта мощность, разве что, только конструкторы этих двигателей. В ДВС используется химическая энергия топлива, сгорающего непосредственно в рабочей полости со значительным смещением химического равновесия, часть этой энергии преобразуется в механическую энергию. Достаточно сравнить температуру горения бензина на открытом воздухе, что составляет примерно 1300 оС (изобарный процесс), и температуру пламени в камере сгорания двигателя, которая составляет 2500 оС. Это результат смещения химического равновесия (изохорный процесс) в камере сгорания двигателя. Но все эти яркие практические доказательства работающих законов термохимии и термодинамики не побудили учёных в этой области к созданию водородного двигателя, типа предложенного изобретения ГИДРОДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ. Почему? Скорее всего, вопрос этот риторический.

В 2003 году страны – участницы «Большой восьмёрки» (G8) поставили вопрос о необходимости налаживания международного сотрудничества для изучения проблем водородной энергетики. Переход к реальной водородной энергетической системе в наиболее развитых странах мира начался в начале двадцать первого века. Так, Япония выделила четыре миллиарда долларов на приобретение всех водородных энергетических технологий до 2020 года. В Европе на научные исследования и разработки в области водородной энергетики планируется потратить пять миллиардов долларов.

Правительство США выделило 1,7 миллиарда долларов на коммерциализацию транспортных средств на водородных топливных элементах, а также 1,2 миллиарда долларов на производство водорода из угля без эмиссии СО2.

К сожалению, почти все научные разработки по водородной энергетике связаны с разработкой водородных топливных элементов. Но это примерно то же самое, что и солнечные батареи, поэтому они не могут составить конкуренцию даже поршневому двигателю. Привожу пример официальной оценки российских учёных, озвученной в научном кафе по проблемам водородной энергетики 15 мая 2007 г. в Санкт-Петербурге в рамках проводимого фондом Дмитрия Зимина «Династия» фестиваля «Дни науки».

«Через полтора года, - говорит С.А. Гуревич, - мы планируем сделать маленький источник энергии мощностью 2 Вт (это столько, сколько потребляет мобильный телефон). Он будет размером с аккумулятор мобильного телефона. И надеемся, что энергетическая емкость у него будет больше, чем у современных аккумуляторов». «Каждой энергетике – свое время, – подытожил В.Л.Туманов. – Водородная энергетика придет на смену углеводородной где-то через 40-50 лет. Тогда она сможет решить проблемы удаленных регионов, куда не дотягиваются линии электропередач.

«Водородная программа», ее стратегия и тактика, расписана до 2015 года. На 2007-2008 г. запланирован бюджет в размере 80 млн. долларов, до 2015 года будет потрачено еще 500 млн. долларов, на следующем этапе - на период 2009-2012 г.г., а в дальнейшем на перспективу до 2020 г.– уже несколько миллиардов долларов. Всё определится рыночной ситуацией и правильностью построения бизнес-стратегии НИК НЭП. А что касается оригинальных технологий, то в базе НИК НЭП их сегодня 130.

Основные практические преимущества от перехода мировой энергетики к реальной водородной энергетике с внедрением ГДВС:

·           возобновляемый источник энергии;

·           минимальная себестоимость электроэнергии;

·           отпадет необходимость глобальных энергосетей и теплосетей;

·           воздушный, железнодорожный, водный и подводный транспорт перейдёт на автономную электротягу с неограниченным запасом хода.

Легковой и грузовой автотранспорт должен полностью перейти на электротягу.

Источник http://www.o8ode.ru

Нажми и лайкни

ПРИСОЕДИНЯЙТЕСЬ К НАМ В СОЦ.СЕТЯХ:

Ближайшее по времени публикации

Добавить комментарий

Войти с помощью: 

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *