Новая профессия вечного двигателя
Вечный двигатель, как известно,
изобретают только “чайники”. Но некое подобие
перпетуум мобиле – колесо с ничтожно малым
трением – в недалеком будущем может стать
универсальным хранилищем энергии
 В свои восемьдесят лет Джек выглядит как
типичный пожилой американец – энергичный,
подтянутый, хорошо одетый. Почти полвека назад он
начал работать экспертом аэродинамики в
известной компании «Локхид» и разработал немало
удачных самолетов. И сейчас он никак не может
уйти на покой: до сих пор это бурлящий вулкан,
радикал, ниспровергатель основ, работающий по
пятьдесят часов в неделю над своим новым
проектом «Летающее колесо». Он решил совершить
революцию в одной из наиболее традиционных
областей – отрасли хранения энергии. Примерно то
же самое, что изобрести велосипед.
Тема хранения энергии на первый взгляд не
слишком увлекательна. Но задумываться о ней пора,
поскольку она переходит из старой экономики в
новую, при этом острота ее возрастает.
Полупроводниковые приборы очень плохо переносят
даже незначительное колебание в напряжении
питания, поэтому используются запасные
источники питания, что дорого.
Автомобилестроители уже не один десяток лет
разрабатывают электромобиль и никак не добьются
успеха, потому что электрические батареи не
могут запасать энергию, достаточную для
перемещения на большие расстояния, да и заряжать
их долго.
Новую экономику иногда называют «экономика
всегда online», ибо она зависит от постоянного
энергоснабжения. Неудивительно, что источники
бесперебойного питания превращаются из
экзотического сопровождения для супердорогих
компьютеров в стандартное оборудование любого
офиса, а особенно – активно работающего с
Интернетом.
Типичный современный источник бесперебойного
питания состоит из большого количества
кислотно-свинцовых батарей, устройств, которые
Томас Альва Эдисон мгновенно узнал бы, если бы
перенесся к нам из прошлого века. Эти «пережитки
прошлого» выходят из строя в течение нескольких
лет, они очень ненадежны, поскольку плохо
переносят слишком высокие или слишком низкие
температуры. Они ломаются совершенно неожиданно,
а после выхода из строя становятся кошмаром для
защитников окружающей среды, поскольку содержат
и кислоты, и свинец. Тем не менее ожидается, что
рынок таких батарей, который сегодня составляет
около миллиарда долларов в год, в ближайшие
два-три года будет ежегодно увеличиваться на 10
процентов.
Фотография одной из таких батарей висит на стене
Джека Биттерли. Он объясняет, что весит она более
двухсот килограммов, а работает не более пяти
лет. В некоторых энергетических компаниях, не
включенных в единые энергосистемы стран,
приходится держать по пять – десять тысяч таких
батарей. «И это считается торжеством технической
мысли», – закатывая глаза, говорит Биттерли.
Он показывает блестящий черный диск толщиной в
7–8 и диаметром в 25 сантиметров с дырой в центре.
Диск весит 10 килограммов. Бросаются в глаза его
тщательная обработка и очень правильная форма.
Изготавливаются такие диски в компании Биттерли,
и именно их он считает инструментом революции в
накопителях энергии. Еще раз революция колеса. По
мнению создателя, именно такие колеса станут
источниками бесперебойного энергоснабжения.
Странно звучит: после эры высокотехнологичной
электроники опять возвращается механическое
колесо. Но это так, Биттерли не одинок в своих
разработках, аналогичные колеса появляются по
обеим сторонам океана, и одновременно идет
формирование рынка. Идея предельно проста:
вначале электромотор раскручивает колесо до
высокой скорости, и оно крутится в специальной
подвеске в вакууме, практически не теряя
скорости. Когда надо извлечь из него энергию, к
нему подключают электромотор в режиме
генератора, и колесо отдает все, что было
накоплено. У колеса есть несколько преимуществ
перед батареей: возможность запасти в десять раз
больше энергии (при одинаковом весе), полная
независимость от температуры, возможность
быстрой разрядки.
Естественно, чем больше удастся запасти в колесе
энергии, тем привлекательнее оно будет. Для этого
колеса надо делать более тяжелыми и заставлять
их вращаться быстрее, поскольку энергия
пропорциональна массе и квадрату скорости
вращения. Наращивать скорость выгоднее, но с
ростом скорости нарастают и проблемы: с такой же
скоростью нарастают и центробежные силы,
разрывающие колесо.
Это действительно сложная проблема. В каждом
автомобиле есть подобное колесо, но оно крутится
со скоростью всего пять тысяч оборотов в минуту.
Биттерли хочет раскручивать свои колеса в
двадцать раз быстрее, что порождает в четыреста
раз более мощные центробежные силы. Колесо может
начать разрушаться, разбрасывая осколки со
скоростью в тысячи километров в час. Пока
тестовые образцы Биттерли крутятся со скоростью
60 тысяч оборотов в минуту.
А начиналось все лет тридцать назад, когда
известный американский физик Ричард Пост
написал статью для известного популярного
журнала «Сайнтифик Америкэн» о том, что новые
материалы и системы управления могут полностью
революционизировать идею накопления энергии в
крутящихся колесах. Он предложил изготавливать
колеса из углеродных волокон, которые прочнее
стали, и использовать магнитные подвески, чтобы
полностью устранить трение. Тогда эти идеи
реализовать было нельзя.
Биттерли всегда отличала предпринимательская
жилка. На паях с приятелем он приобрел лицензию
на использование идей Поста, которые тот
предусмотрительно запатентовал. В 1975 году
родилась компания «Летающее колесо».
Сначала Биттерли пытался поставить свои колеса
на автомобиль. Проект окончился неудачей.
«Летающее колесо» возродилось лишь в 1993 году при
помощи известнейшего американского актера
Кэвина Костнера («Телохранитель», «Танцы с
волками»), который серьезно озабочен охраной
окружающей среды и активно поддерживает проекты
альтернативных источников энергии. «Я как будто
вытянул счастливый билет в лотерею», –
вспоминает Биттерли.
В 1994 году идея была предложена аэрокосмической
промышленности, и ею там заинтересовались,
поскольку активно развивался проект
международной космической станции. Сегодня в
фирме Биттерли трудятся шестнадцать человек,
финансирует ее исключительно Кэвин Костнер.
Космическое будущее для колес было выбрано их
родителем отнюдь не случайно: если колесо сможет
успешно, надежно и безопасно работать в
сложнейших условиях космической станции, то уж
на Земле ему найдется множество применений. На
космической станции должно быть несколько тонн
никель-водородных батарей. Биттерли предлагает
заменить их на 192 колеса, которые меньше весят, а
работают дольше. Пока американское Национальное
агентство космических исследований НАСА
выделило Биттерли три миллиона долларов на
разработку и создание модели колеса. Первые
тесты на орбите намечены на 2005 год.
Главная проблема – безопасность колеса,
поскольку его поломка на орбите может иметь
катастрофические последствия для всей станции.
Поэтому сейчас особенно интенсивно обсуждаются
и исследуются проблемы поломок. Эксперты
говорят, что разрыв углеродного колеса
существенно менее опасен, чем стального.
А вот другая компания, занимающаяся летающими
колесами, «Beacon Power», пошла иным путем: она стала
делать более тяжелые колеса. Размещать их
планируется под землей и использовать в качестве
резервного питания для телефонных кабелей и
беспроводных сетей. И это уже не фантазии:
работающие колеса тестируются в компаниях «Bell
Atlantic», «Century Communications» и «Telcordia Technologies».
Энергокомпания из Сан-Диего уже заказала два
колеса, а сто более мелких будут обеспечивать
резервное питание для телефонов в пятнадцати
тысячах домов в Мексике, поскольку из-за жаркого
климата батареи работают там очень плохо.
Первый прототип колеса «Beacon» был поставлен в
небольшую компанию кабельного телевидения в
Небраске, руководитель которой, Билл Бауэр,
является большим поклонником нового метода. По
его мнению, в США есть рынок для десяти –
двадцати тысяч таких колес и новый метод
хранения энергии может стать самым эффективным в
наступившем столетии.
Ваше мнение
Мы будем благодарны, если Вы найдете время
высказать свое мнение о данной статье, свое
впечатление от нее. Спасибо.
"Первое сентября"
|