Способ получения электрической энергии

Изобретение относится к гидроэнергетике, конкретно к способам использования водных ресурсов для генерирования электрической энергии, и может быть использовано для получения электрической энергии, пригодной для снабжения небольших поселков, метеостанций, обсерваторий и других удаленных объектов. Способ получения электрической энергии включает установку в зоне постоянного течения воды в море или реке на расстоянии друг от друга и от дна двух неполяризующихся электродов. К электродам подсоединяют токосъемные линии для передачи разности значений потенциалов естественного электрического поля между электродами на береговую станцию сбора электрической энергии. На станции суммируют разность потенциалов от всех таких пар электродов, преобразуют в переменный ток и передают потребителям. Изобретение направлено на обеспечение возможности получения электрической энергии простыми средствами.

 

Изобретение относится к гидроэнергетике, конкретно к способам использования водных ресурсов для генерирования электрической энергии, и может быть использовано для получения электрической энергии, пригодной для снабжения небольших поселков, метеостанций, обсерваторий и других удаленных объектов.

Известен способ (см. RU 2431758 С1, 20.10.2011) получения электроэнергии и устройство для его реализации, заключающийся в использовании водных ресурсов равнинных рек для генерирования электрической энергии путем приведения в движение магнитов относительно обмоток токопроводящего привода под действием подаваемого на водовод потока воды.

Однако способ требует использования специального водовода, специальных технических средств и технического обслуживания, что затрудняет его применение.

Известен также способ получения электрической энергии, характеризующийся перемещением заряженных частиц, движущихся под влиянием не электрических внешних сил через магнитопровод, а электрическую энергию снимают обмоткой, намотанной на магнитопровод (см. RU 2009105427 A, 27.08.2010).

Однако для применения способа требуются специальные устройства, которые, как и в первом случае, затрудняют применение способа.

Задачей настоящего изобретения является возможность получения электрической энергии простыми средствами.

Поставленная задача достигается тем, что в способе получения электрической энергии, включающем установку в зоне постоянного течения воды в море или реке двух неполяризующихся электродов на расстоянии 50-300 м друг от друга и 2-10 м от дна, к которым подсоединяются токосъемные линии для передачи разности значений потенциалов естественного электрического поля между электродами на береговую станцию сбора электрической энергии, на которой суммируется разность потенциалов от всех таких пар электродов, преобразуется в переменный ток и передается потребителям.

Согласно закону электромагнитной индукции в движущейся струе воды существует электрическое поле, обязанное своим происхождением земному магнитному полю. Этот «потенциал индукции» подчиняется уравнению Пуассона: Δ²F=Н×V, где F - электрический потенциал; Н - вектор напряженности магнитного поля; V - скорость потока.

Нас интересует горизонтальная составляющая электродинамического поля. Эта составляющая зависит также от толщины движущегося слоя воды h (от 2 до 10 м). В окончательном виде формула будет иметь вид:

$$\frac{\partial F}{\partial X}h\ast Vm\ast Hz$$

где: F - напряженность электрического поля;

h - толщина движущегося слоя воды;

Vm - скорость потока;

Hz - вертикальная составляющая вектора напряженности магнитного поля.

Величина напряженности электродинамического электрического поля будет уменьшаться при наличии донных осадков низкого сопротивления, в то время как коренные породы высокого сопротивления, расположенные вблизи дна, могут, наоборот, повысить ее значение.

Система получения электрической энергии должна быть установлена в движущейся струе воды в слое с наибольшей скоростью течения.

Тогда в упрощенном виде формула напряженности (Ed) будет выглядеть так:

Ed=Hz×L×Vm, где: Hz - напряженность вертикальной составляющей магнитного поля, L - линейный участок, для которого вычисляется Ed, Vm - средняя скорость течения.

Для получения максимальной электрической энергии следует располагать токосъемные линии (пары неполяризующихся электродов) в «прямолинейных участках» течения воды в русле реки или на участке постоянного морского течения.

При наличии нескольких идентичных токосъемных линий напряженность электродинамического поля будет увеличиваться пропорционально их числу.

Для получения промышленных значений следует набирать токосъемную «шину» из нескольких тысяч линий. Линии должны представлять собой кабель-сердечник из проводящего материала, заключенный в изоляцию. Обычные бытовые провода имеют проводящий сердечник из медных, алюминиевых, железных или смешанных нитей. При этом потеря энергии в таких проводах будет значительной. Сердечник целесообразно изготавливать из современных материалов с низким электрическим сопротивлением.

Подобный способ получения электрической энергии является простым, очень дешевым и абсолютно безопасным для окружающей природной среды.

Таким образом, предлагается способ получения электрической энергии, основанный на возникновении электрического тока между электродами, присоединенными к концам токопроводящего кабеля, расположенных в зоне постоянного течения воды в море или реке, под воздействием земного магнитного поля; отличающийся полной экологической безопасностью, возможностями увеличения получаемой мощности, возможностью применения в любом районе, имеющем водоем с постоянным течением воды.

Экспериментальные наблюдения способа проводились в зоне постоянных течений в прибрежной зоне Горла Белого моря, в восточной части Финского залива и на реке Сестре Ленинградской области. Выбирались прямые участки акваторий, на которых при расстоянии 5-10 метров от дна подвешивались измерительные линии. Линии, состоящие из проводящего кабеля длиной 50, 150 и 300 м, на концах были соединены с неполяризущими электродами, состоящими из керамических стаканов, в которые были помещены хлорированные свинцовые стержни, находящиеся в концентрированном растворе хлористого кальция, высокая вязкость которого обеспечивалась добавлением в него агар-агара или желатина. Полученная разность значений естественного электрического поля между электродами составляла для вышеуказанных линий 0,6; 1,1 и 3,15 мВ для морских условий и 0,32; 0,94 и 2,25 мВ - для речных. Удвоение одинаковых по длине линий производилось только для участка Горла Белого моря. Длина линий была 150 м. Многократные измерения потенциала ЕП показали среднее значение - 1,93 мв. Очевидно некоторое уменьшение значения относительно величины 1,1*2=2,2 мВ связано с потерей в кабелях.

Способ получения электрической энергии, включающий установку в зоне постоянного течения воды в море или реке двух неполяризующихся электродов на расстоянии 50-300 м друг от друга и 2-10 м от дна, к которым подсоединяются токосъемные линии для передачи разности значений потенциалов естественного электрического поля между электродами на береговую станцию сбора электрической энергии, на которой суммируется разность потенциалов от всех таких пар электродов, преобразуется в переменный ток и передается потребителям.