УСТРОЙСТВО ГЕНЕРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ

Полезная модель относится к области энергетики, а именно, к области альтернативных источников электрической энергии, и может быть использовано для получения электрической энергии без использования сжигания углеводородов.
Известен (SU, авторское свидетельство 1078120) преобразователь энергии ветра в механическую энергию. Известный ветродвигатель содержит башню с головкой и ветроколеса, установленные на концентрически расположенных в головке валах и имеющие каждое внутренний и наружный обод с размещенными между ними лопастями. Ветроколеса расположены соосно в порядке возрастания диаметров их ободов в направлении к башне. Предполагается, что давлением ветра на лопасти ветроколеса приходят во вращение, но с разными угловыми скоростями. Передаточные числа зубчатых передач от вала ветроколес на центральный вал двигателя согласованы с частотами вращения ветроколес.
Недостатком известного технического решения следует признать низкий коэффициент полезного действия.
Известен (US, патент 4074951) преобразователь воздушного потока, представляющий собой смонтированные на поворотном устройстве спаренные через редуктор турбины или вертикально расположенные турбины, соединенные клиноременной передачей.
Недостатком этой конструкции является ее громоздкость, металлоемкость, связь через редукторы требует дополнительной затраты энергии, а клиноременная передача делает установку нерентабельной.
Известна (RU, патент 2000467) силовая установка ветроэлектродвигателя, содержащая энергоблок, кинематически связанный с ветродвигателем, состоящим из четырех ветроколес барабанного типа с лопастями, размещенных в тяговых трубах попарно друг над другом. Энергоблок снабжен, по меньшей мере, двумя генераторами разной мощности, установленными на общем валу. При работе силовой установки воздушный поток подают через трубу на турбинное колесо и его энергогенерирующие элементы, а затем преобразуют его энергию в механическую или электрическую.
Недостаток известного устройства состоит в том, что ветроколеса имеют ограниченный наружный диаметр и соединены механически (при помощи целей Галя) в единый агрегат, что не позволяет создать ветроколеса большого диаметра, способные одинаково эффективно получать энергию как в центре колеса, так и на его периферии.
Известен (RU, патент 2329586) генератор механической вращательной энергии. Известный генератор выполнен в виде немагнитного колеса, установленного осью-ступицей на подшипниках неподвижной немагнитной вилки, его ось-ступица и обод соединены между собой К спицами, расположенными на одинаковом угловом расстоянии α=2π/K, где K=2, 3, 4, …, на каждой из которых соосно вплотную к ободу колеса и на некотором расстоянии от оси-ступицы, установлено тонкостенное тело из сверхпроводникового материала, вокруг стенки которого в продольном направлении намотана сверхпроводниковая обмотка со сверхпроводниковым ключом, а на оси-ступице в качестве устройства подведения электропитания размещен двухкольцевой коллектор, к которому подсоединены выводы каждой сверхпроводниковой обмотки, и через скользящие контакты подключен источник электропитания запитки, а к оси-ступице присоединена механическая нагрузка, при этом указанные сверхпроводниковые элементы помещены в криостаты, причем немагнитное колесо размещено во внешнем магнитном поле, направление максимального значения вектора магнитной индукции которого перпендикулярно плоскости его вращения.
Недостатком известной конструкции следует признать ее сложность и недостаточную эффективность.
В ходе проведения патентного поиска не выявлены источники, которые могут быть признаны аналогами разработанного устройства.
Техническая задача, решаемая посредством разработанного устройства, состоит в разработке нового альтернативного источника электрической энергии.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного устройства, состоит в получении нового альтернативного источника электрической энергии.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать разработанное устройство генерирования электрической энергии. Разработанное устройство содержит цилиндр из диамагнитного материала и помещенный в него поршень из сверхпроводящей керамики, средство охлаждения указанной системы до температуры, при котором возникает эффект Мейснера, проявляющийся в выталкивании поршня из цилиндра, средство подачи электромагнитного импульса на дно цилиндра, при этом поршень установлен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения и вращения оси, являющейся валом электромагнитного генератора. В некоторых вариантах реализации вал электрического генератора может быть выполнен с возможностью вращения несколькими поршнями.
Как отмечено ранее, разработанное устройство содержит диамагнитный цилиндр и находящийся в нем поршень, выполненный из сверхпроводниковой керамики. На дно цилиндра подают электромагнитный импульс (для этого может быть использован любой импульсный источник электропитания), в результате чего (согласно эффекту Мейснера) поршень выталкивается вверх по цилиндру и посредством кривошипно-шатунного механизма вращает ось, являющуюся валом электрического генератора.
Для того чтобы в этой системе возник эффект Мейснера, ее надо охлаждать.
Разработанное устройство работает на основе эффекта Мейснера. (Физический энциклопедический словарь. М., «Советская энциклопедия», 1983 г., стр.405). Согласно указанного эффекта Мейснера движение поршней обусловлено действием электромагнитных полей электромагнитов.
Как известно, запасы углеводородов и урана на Земле не безграничны. Через некоторое время для получения электроэнергии будут использовать, в основном, возобновляемые ресурсы: ветряные генераторы, солнечные генераторы и гидроэлектростанции. Обещанная термоядерная энергетика потенциально опасна. Ветряные генераторы электроэнергии можно ставить только в степях или на побережьях, солнечная энергетика эффективна в южных странах, а гидроэлектростанции стоят возле крупных рек.
Таким образом, человечество через 150 лет может столкнуться с серьезным энергетическим кризисом, решение которого состоит в использовании альтернативных возобновляемых источников электрической энергии.
Разработанное устройство генерирования электрической энергии относится именно к альтернативным возобновляемым источникам электрической энергии, основанном на эффекте Мейснера - выталкивания магнитных полей из сверхпроводника.
Поршни из сверхпроводника предпочтительно сделать из высокотемпературной сверхпроводящей керамики, которую не нужно размагничивать.
В случае использования ряда аналогичных поршней с цилиндрами будет получена квазиэлектростанция с мощностью до нескольких десятков кВт.
Подобные квазиэлектростанции в будущем можно ставить в местах далеких от крупных рек и там, где мало ветров.
Известная на сегодняшний день высокотемпературная свехпроводящая керамика способна работать при температуре -150°C. Указанная температура может быть относительно легко достигнута в закрытом помещении с использованием технологии испарения сжиженных газов.
Указанная квазиэлектростанция будет представлять собой диамагнитные цилиндры с поршнями из сверхпроводящей керамики которые, согласно эффекту Мейснера, будут выталкиваться при подаче на дно цилиндров электромагнитных импульсов и, совершая возвратно-поступательное движение по цилиндру с помощью кривошипно-шатунного механизма, будут вращать ось, на которой будет находиться электромагнитный генератор.
Вся конструкция должна быть размещена в криогенной камере.
При этом часть поршней будет давать ток на охлаждение самой этой морозильной камеры, а оставшаяся часть - давать электроэнергию на потребительские цели (на выход). Все известные на сегодняшний день электростанции выработанную ими электроэнергию частично тратят на свои технологические потребности.
В настоящее время для охлаждения системы может быть использован жидкий азот, технология получения которого достаточно отработана.
Электрическая энергия, вырабатываемая подобной электростанцией, может быть частично использована для получения жидкого азота. Однако жидкий азот можно получать централизовано и развозить по местам потребления - электростанциям, работающим на эффекте Мейснера.
Разработанное устройство может быть применено в качестве альтернативного источника электрической энергии с достаточно высоким коэффициентом полезного действия.