Капельница Кельвина превратилась в ветряк

Недавно ученые из Нидерландов начали испытания оригинальной модели ветрового электрогенератора — капельного ветряка. Это устройство позволяет преобразовывать потенциальную энергию капель в электричество при помощи ветра. Интересно, что саму идею нельзя назвать новой — данный ветряк весьма напоминает изобретенную еще в XIX веке капельницу Кельвина.

Среди всех направлений альтернативной энергетики наиболее быстро развивается ветровая. Судите сами — сейчас на долю ветряков приходится около трех процентов вырабатываемой во всем мире энергии, что на самом деле не так уж и мало. А если посмотреть по отдельным странам, то, например, в Дании примерно 28 процентов всего электричества обеспечивают именно ветряки. То есть эта отрасль весьма перспективна и потому развивается быстрее всех остальных альтернативных энергетических направлений.

Тем не менее уже сейчас стали видны основные минусы ветровых генераторов электричества. Во-первых, они слишком шумные (это особенно заметно тогда, когда человек оказывается рядом с полем, на котором расположены сотни ветряков). Во-вторых, они достаточно быстро изнашиваются. И в-третьих, их КПД достаточно низкий по сравнению с другими альтернативными генераторами электроэнергии. Кроме того, ветряки не могут вообще работать при очень сильном ветре из-за сильной раскрутки лопастей.

Именно поэтому ученые и инженеры всех государств, развивающих альтернативную энергетику, постоянно усовершенствуют имеющиеся модели ветряков и разрабатывают новые. Причем, как это часто и бывает, в последнем случае новым оказывается хорошо забытое старое. Вот и ученые из Делфтского университета (Нидерланды), которые недавно совместно с инженерами из компании Mecanoo разработали новый тип ветрового электрогенератора, на самом деле просто реализовали одну из старых схем, которую известный физик Уильям Томпсон (известный более как лорд Кельвин) придумал еще в XIX веке.

Эта разработка, благодаря которой можно переводить потенциальную энергию воды в электрическую, известна сейчас под названием "капельница Кельвина". Она представляет собой генератор электростатического напряжения, который состоит из трех железных банок с электропроводящей недистиллированной водой (одна из них подвешена над двумя другими) и двух металлических трубок, идущих от нижних банок в направлении верхней.

Работает капельница весьма просто — металлические трубки создают электрическое поле, которое поляризует воду в верхней банки. В итоге различно заряженные молекулы воды собираются в различных ее частях. На каждом конце верхнего резервуара имеется кран, при помощи которого вода капает в стоящие под ним нижние банки, причем положительно заряженные молекулы попадают строго в одну, а отрицательно заряженные — в другую. Тем самым они увеличивают заряд воды в нижних банках, а это, в свою очередь, создает еще большее электрическое поле около трубок, которые идут от этих сосудов. В результате усиливается поляризация воды в верхней банке и так далее.

Так вот, предложенный голландскими учеными ветровой электрогенератор (они, кстати, называют его капельным ветряком) весьма похож на капельницу Кельвина. Правда, его устройство еще проще — он представляет собой квадратную металлическую рамку, внутри которой в несколько рядов расположены горизонтальные стальные трубки. На них помещаются капли заряженной воды, после чего вся конструкция поворачивается так, чтобы ветер дул перпендикулярно трубкам. И вот, когда ветер начинает уносить заряженные капли, в окружающей трубы рамке возникает электрический ток, пропорциональный силе этого ветра.

Разработчики отмечают, что у предложенной ими модели имеется много плюсов по сравнению с традиционными ветряными электрогенераторами. Во-первых, капельный ветряк совсем не шумит. Во-вторых, его детали не изнашиваются от постоянного вращения, и, кроме того, нет нужды при монтировании данной конструкции точно регулировать угол ее установки. Кроме того, этот ветряк работает при любом направлении и любой силе ветра (собственно говоря, они вообще никак не влияют на эффективность выработки электричества).И, наконец, самое главное — КПД этого устройства оказалось таким же, как и у капельницы Кельвина, то есть достаточно высоким.

Впрочем, коллеги изобретателей уже указали на несколько минусов капельного ветряка. В частности, они говорят о том, что поперечные трубки будут сильно страдать от коррозии, поскольку они постоянно контактируют с водой. Хотя эта проблема, конечно же, решается при помощи антикоррозийного покрытия (которое, правда, увеличивает стоимость всей конструкции). Кроме того, оппоненты считают, что постоянное отложение соли (ведь вода получает заряд именно из-за нее) на трубках может затруднить работу ветряка (с неровной поверхности каплю тяжелее сдуть).

Однако изобретатели считают, что все эти трудности вполне преодолимы. Сейчас начались испытания разработанной конструкции и, судя по сообщениям, опубликованным на сайте Делфтского технического университета, они идут успешно. И если этот ветряк оправдает все возлагаемые на него надежды, то, скорее всего, его в первую очередь будут применять на ветроэлектростанциях, которые устанавливаются прямо в море (а таких в Голландии немало). Там для его работы хватит заряженной воды.

Как видите, часто для того, что бы создать что-то новое, нужно сперва покопаться в архивах. Это правило оказалось справедливо и для такой молодой отрасли, как альтернативная энергетика. Поэтому ученым не следует пренебрежительно относится к опыту своих предшественников — даже самые малоизвестные разработки творцов прошлого могут подарить множество идей тем, кто творит будущее…