Обсуждаем конференцию

ЮРЬЕВА НИКОЛАЯ ЯКОВЛЕВИЧА
(кандидата технических наук)

[О накопителе-источнике энергии]

Прошу рассмотреть моё предложение об участии в создании совместно с другими заинтересованными предприятиями, организациями и ведомствами управляемых автономных накопителей-источников энергии от нескольких десятков до сотен и более тераджоулей.
Такие накопители-источники энергии:
- обеспечат объекты систем космонавтики и обороны страны новыми свойствами;
- навсегда избавляют страну от чрезвычайно большой затратной части её экономики, связанной с обслуживанием энергетических комплексов.
Первое моё изобретение в этом направлении имеет гриф ?Т?, поэтому я не могу уже в течение 15 лет публично говорить об этом направлении работ.
Новые мои разработки - ещё более радикального характера.
Такие накопители-источники при очень малых весогабаритных показателях позволяют накапливать, а затем отдавать запасённую энергию в виде электрического тока любой реальной мощности.
Разработанные мной способы управления объектами в пространстве в шести и более независимых координат и макетные испытания показали, что с помощью электромагнитного поля можно в таких телах запасать энергию путём их принудительной раскрутки с последующим извлечением электроэнергии для потребления.
Такие накопители-источники энергии станут альтернативой для энергосистем, поскольку, например, затраты на транспортировку таких источников от АЭС и других производителей электроэнергии до потребителей и обратно существенно ниже потерь энергии и эксплуатационных расходов энергосистем. При строительстве АЭС отпадёт вопрос их привязки к линиям электропередач и к энергосистемам. А за счёт получения существенно более дешёвой энергии от генераторов АЭС или ГРЭС по сравнению с энергосистемами, будет проявляться дополнительный экономический эффект.
Появляется возможность у добытчиков нефти, газа и угля в непосредственной близости от места добычи перерабатывать сырьё в электроэнергию для последующей поставки её в накопителях-источниках в любые регионы. Ведь КПД специальных установок для получения электроэнергии существенно выше КПД установок преобразования энергии в общепромышленных условиях.
За счёт этого исключаются ежегодные транспортные расходы миллиардов кубометров газа и миллионов тон нефти и угля. И исключаются посредники между производителями и потребителями энергии.
Такие накопители-источники энергии, при организации массового производства станут альтернативой существующих двигателей, например, двигателей внутреннего сгорания для подавляющей части потребителей.
Сегодня я обращаюсь к Вам через 20 лет после того, как начал разрабатывать предлагаемые источники-накопители. В начале работ узким местом являлась чисто техническая база, сужавшая область использования разработок. В настоящее время это устранено. А возраст в 54 года подсказывает, что надо поторапливаться с промышленной реализацией.
Информацию о своих разработках я всегда давал очень редко и весьма скромную, если не сказать больше. Да и сейчас я представляю тезисное изложение существа вопроса. Далее поясню - почему.
Сегодня для подавляющего большинства людей, даже узких специалистов в этой области, существо и новизна предложения несколько необычны, и это заставляет меня обращаться именно к профессионалам, которым достаточно изложения существа вопроса без его первичного углублённого технического изложения.
Всегда большое понимание в практической плоскости этого вопроса было со стороны руководителей, непосредственно связанных по роду деятельности с развитием специальных отраслей промышленности и экономики страны. Но иногда бывало и наоборот, когда во взгляде собеседника, в прямом смысле, я видел или выражение крайнего удивления самим существом новизны предлагаемой мною к обсуждению тематики, или удивление тем, что я, как кандидат наук по специальности 05.09.03 ?Электрооборудование?, могу нести такую ?ересь?.
Но я уверяю Вас, что моё предложение лишено любой надуманности. Всё, что я сообщаю, описывается математически и реализуемо практически, тем более апробировано мной на макете.
Именно сейчас я обращаюсь потому, что считаю ситуацию и в нашей стране, и в мире в части энергетических и связанных с энергетикой проблем настолько насущной, что откладывать её решение дальше и экономически, и технически, и экологически накладно. А находить пути решения этих проблем надо с заинтересованными сторонами. Поэтому я обращаюсь в первую очередь к государству, как к потенциальному партнёру и наиболее заинтересованной, на мой взгляд, стороне.
Проблемы энергетики всегда были связаны с производством, преобразованием и передачей энергии. И одним из путей решения таких проблем являлось использование систем аккумулирования энергии, в том числе и с помощью электромеханических устройств.
Но недостатки известных электромеханических накопителей-источников заключались в том, что они при малых оборотах имеют относительно малый запас энергии по сравнению с другими источниками энергии, например с химическими аккумуляторами, при прочих равных показателях, и предполагают или механический отбор мощности для потребления, или большие механические потери при длительном хранении энергии. Но, тем не менее, даже такие устройства используются в промышленных масштабах.
Использование же известных методов для хранения энергии во вращающихся телах связано с большими механическими или сопутствующими вращению потерями энергии.
Существо же разработанных мною накопителей-источников энергии улучшает известные показатели в порядки раз и заключается в их способности запасать энергию в количествах от десятков до сотен тысяч и более тераджоулей при их малых физических объёмах с последующей управляемой передачей её потребителю в виде электрической энергии без потерь. Даже при очень длительном её хранении.
Энергия таких накопителей-источников соизмерима с энергией ядерного топлива, а масса источника энергии такого же порядка, как и масса ядерного топлива в оболочке с носителем. Коэффициент полезного действия таких накопителей-источников находится на уровне 0,97 ? 0,98 и выше.
Такой накопитель-источник, по размерам соизмеримый с внешними размерами двигателя внутреннего сгорания транспортного средства, может запасать и затем отдавать потребителю энергию, достаточную для непрерывного движения такого транспортного средства с номинальной скоростью и в обычных условиях в течение нескольких суток. Величина запасаемой им энергии растёт в кубической зависимости от его линейных размеров.
Этот накопитель-источник может использоваться в самых различных сферах потребления. В качестве силовых установок в авиации, во флоте, в автомобильном, железнодорожном и водном транспорте, в связи, в сельском хозяйстве, на производстве и т.п. Он становится альтернативой двигателям внутреннего сгорания и по мощности, и по габаритам, и особенно по КПД.
Чрезвычайно важна возможность его использование как источника энергии при автономной работе потребителя энергии, когда приток энергии извне полностью ограничен. На любом автономном борту иметь такой источник перспективно.
Но наиболее важным качеством, с точки зрения эффективности использования таких накопителей-источников, является их незначительные весогабаритные показатели по сравнению с другими аккумуляторами и с тем количеством энергии, которую они могут запасать и затем отдавать.
Такой накопитель-источник энергии есть одно из решений проблемы, связанной с созданием движителей на основе фотонного эффекта, так как масса источника энергии относительно количества запасённой в нём энергии и относительно величины отдаваемой им мощности достаточно мала, чтобы ограничивать возможность преодоления сил гравитации Земли. Появилась реальная возможность строить новые и более совершенные типы транспортных средств и летательных аппаратов на его основе.
Такой накопитель-источник энергии представляет собой электромеханический преобразователь с массивным телом, размещённым внутри капсулы. Это тело управляется в пространстве посредством электромагнитного поля без наличия какого-либо механического контакта с окружающими его телами, то есть без подшипников и различных механических опор качения с минимальными потерями. Он совершенно бесшумен, и свободен от каких-либо излучений.
В таком накопителе-источнике можно сколь угодно долго хранить запасённую энергию, так как потери на поддержание его в рабочем состоянии совершенно незначительны. Это проверено и теоретически и экспериментально.
Его можно транспортировать и неограниченно многократно аккумулировать в нём энергию с последующим извлечением её для потребления. Такой источник энергии, в связи с отсутствием трущихся элементов, не подвержен износу и неограниченное время может оставаться работоспособным.
Номинальная мощность таких источников может быть от десятков киловатт до десятков мегаватт и более.
В основе работы таких объектов лежат разрабатываемые мной в течение уже более чем 20 лет способы независимого управления объектами в электромагнитном поле в шести и более координатах пространства, которые были апробированный на макетном образце в бытность моей работы преподавателем в Воронежском политехническом институте.
В настоящее время уже известны системы стабилизации объектов в пространстве, в том числе и в шести координатах, в частности на космических орбитальных станциях в качестве приводов их ориентации, но там для стабилизации их положения относительно статора используются естественные физические принципы резонансной стабилизации положения, а не принудительного управления.
Новизна разработки состоит ещё и в том, что в настоящее время анализ многокоординатных систем рассматривается только в математическом анализе с использованием методов тензорного исчисления. Теория же систем автоматического управления и практика использования независимого многокоординатного управления объектами в пространстве в широком смысле его понимания пока не развиты и не используется. Хотя в настоящее время есть уже работы по описанию состояния тел в шести координатах. Но не более, и не касающиеся управления объектами в свободном пространстве во множестве (более шести) независимых друг от друга координат.
Вы спросите, почему до сих пор не выполнялись работы в этом направлении масштабно.
Я отвечу. Из 23 изобретений, первое моё изобретение в направлении многокоординатного управления и полученное на него авторское свидетельство было закрыто для разглашения и публикаций ещё более 15 лет назад. Я прекратил публично обсуждать этот вопрос и прекратил патентование.
Анализ полученных выводов в части многокоординатного управления и их новизна в возможностях управления объектами в свободном многокоординатном пространстве оказались настолько непривычными для восприятия, что это невозможно было объяснить на словах без использования математического аппарата, а апробация не была возможна по указанной выше причине ограничений. Приходилось все эти годы продолжать работать в этом направлении в режиме личной инициативы.
Изначально я пытался наработать стартовый капитал, необходимый для выполнения таких работ самостоятельно. Но, как оказалось, зачастую я занимался не свойственными мне направлениями работ, и самостоятельно к практической реализации разработок я никак не дойду.
В настоящее время взаимоотношения между государственными и научными институтами в стране строятся уже на новой основе, и, возможно, уже пришло время объединить наши возможности для их развития. Тем более что состояние работ в этом направлении, да и проблемы, с этим направлением связанные, уже заставляют задумываться серьёзно.
Обзор состояния работ в направлениях, сходных с рассматриваемым, показывает, что в США уже существует программа производства пока ещё маломощных, до 6 кВт, но уже реальных 100 000 автономных источников. Эти источники предназначаются для использования в качестве устройств бесперебойного питания узлов связи, способных отдавать энергию непрерывно в течение 8 часов.
В основе таких источников лежит использование постоянного магнитного поля в качестве опоры. Но постоянное магнитное поле ограничивает предельные допустимые массы ротора для удержания его в пространстве, и тем самым ограничивает предельные мощности источников энергии. Кроме того, такие источники могут работать только в стационарных условиях.
Президенту Клинтону в своё время был представлен образец запатентованного индивидуального транспортного средства под названием Ginger, который (по отзывам участников узкого специального совещания) может стать прообразом будущего транспортного средства. Использование Ginger заставит даже по-новому подходить к вопросам проектирования вновь строящихся городов. Но из объема доступной информации в публикациях можно сделать вывод, что мощность и величина энергии таких устройств пока ещё незначительны по сравнению с накопителями-источниками энергии, которые предлагаются мной к производству. К тому же предлагаемые мною накопители-источники не накладывают ограничения на их использование.
Применение автономных накопителей-источников на хозяйствующих и производственных объектах позволит по иному и более экономично решать вопросы многократной доставки, реализации и использования конкретного количества энергии. Это будет подобным использованию газовых баллонов на автомобильном транспорте или в частном секторе потребления, но только без наличия каких-либо продуктов сгорания и всяких выбросов в атмосферу.
Особенностью таких источников является так же то, что при торможении рабочего органа (автомобиля, поезда и т.п.), энергия торможения рекуперируется (возвращается) в источник и тем самым даёт большую дополнительную экономию энергии. Как показывают расчёты, в результате использования рекуперативного режима торможения, например, время использования автомобиля в городском режиме движения на одной зарядке такого источника возрастает более чем в четыре раза.
В сотни раз уменьшаются и транспортные расходы по доставке электроэнергии. Например, энергия, заключенная в накопителях-источниках, перевозимых в одном вагоне, будет превышать количество энергии, заключенной в целом железнодорожном составе с бензином.
Заряжать такие источники можно многократно непосредственно на АЭС, ГРЭС, ГЭС и т.п., перевозить и хранить сколь угодно долго. А в последующем - использовать запасённую энергию по назначению.
Причём принцип работы источников таков, что позволяет наращивать их суммарную мощность и энергию путём параллельного подключения.
Строительство первичных источников энергии, каковыми являются, например, АЭС, можно будет осуществлять в любых, даже сильно удалённых регионах (на удалённых островах) с последующей доставкой источников энергии транспортными средствами без строительства новых линий электропередач.
Возможно так же сильно изменится значение и роль энергосистем, которые в настоящее время с большими потерями мощности при передаче энергии и с большими затратами на поддержании сетей в рабочем состоянии всё же являются монопольными поставщиками электроэнергии большинству потребителей. И эти все потери и затраты относятся на потребителей энергии.
Появляется возможность торговать конкретным количеством энергии, запасённой в локальном автономном источнике, без привязки её к конкретному поставщику или потребителю. Просто со склада.
Правда, появится опять же новый монополист, производящий такие источники энергии, но это уже другая, альтернативная энергосистемам, монополия, то есть по существу - не монополия.
Само по себе производство таких источников энергии не содержит особых технологий, которые необходимо вновь осваивать с нуля. Практическая часть технологического процесса производства может быть размещена сегодня на многих заводах. Конечно, совершенствование этой отрасли потребует и использования существующих, и создания новых технологий, что потребует затрат. Но это вопрос развития отрасли.
В России есть уже основы производственной базы, на которые можно частично ориентироваться в будущем при организации массового производства. Но это не принципиально, поскольку желающих заниматься производством таких источников уже сейчас предостаточно. Возможно, придётся создавать свою минимальную научно-производственную базу, достаточную только для проведения НИР и НИОКР и для первичного запуска источников в работу, а так же для перспективных проработок. Такая база не позволит оставаться заложниками иных, сопутствующих делу, производств.
Конечно, первоначальные вложения должны быть. Я сейчас даже не готов эту тему обсуждать. Но эта большая программа работ касается эффективного решения массы и энергетических, и экологических, и организационных, и экономических проблем. И, главное, это шаг в новое, более цивилизованное будущее всего принципа перераспределения и потребления энергии.
Для комплексного решения задачи организации проведения таких работ, по-видимому, придётся кооперировать ресурсы и возможности. И научные, и технические, и финансовые. Участие государства, как наиболее заинтересованной стороны, должно быть в основе.
Главный вопрос ? это выполнение работ под финансирование.
По существу, это новая индустрия производства и использования накопителей-источников энергии, в будущем связанная с большинством других индустрий, в которых уже сейчас применяются различные двигатели или аккумуляторы, а также масса видов деятельности человека.
Нуждающиеся в таких источниках и потенциальные их потребители уже сегодня есть. А реальные, тем более новые предложения от производителей таких источников, обладающих существенными преимуществами по сравнению с другими, породят и новый реальный спрос.
Сегодня это чрезвычайно новое направление деятельности человека. Но за ним будущее всей энергетики и связанной с ней экономики России.
Объёмы и эффективность использования вкладываемых средств в это направление, думаю, не будут иметь себе равных в мире в ближайшие времена.

С уважением.......Н. Я. Юрьев

P. S. Мне 54 года, и в этой записке отсутствуют преувеличения относительно существа разработки. Более того, это только поверхностное изложение существа вопроса. Прошу Вас рассмотреть возможность участия государства в становлении этой отрасли.
Электронная почта: nikolaijuriev@hotmail.com