Разрабатывается километровая надувная аэротермальная башня

Тёплый воздух стремится вверх, а у земли он часто теплее, чем на высоте. Осталось только научиться делать из этого воздуха деньги, и, похоже, надувное здание-труба — хорошее решение этой задачки.

Пер Линдстранд — человек, более чем известный в определённых кругах. И дело не только в его личных рекордах, но и в Lindstrand Technologies — его компании, занимающейся и воздушными шарами, и даже целыми надувными зданиями.

Концепции «солнечной башни», использующей энергию светила за счёт создания искусственного ветра в высокой трубе, уже много лет: если быть точным — 110, отсчитывая с публикации Исидоро Кабаньеса в журнале «La energía eléctrica». Кто только не пытался её реализовать! И всегда всё упиралось в одно и то же: по всем расчётам, это выгодный способ генерации, но минимальная целесообразная высота станции равна километру, иначе нужная скорость ветра в конвекционном потоке не будет достигнута. И, да, в этом случае выкладки обещают стоимость электроэнергии до 5 центов за киловатт-час — то есть примерно как в Китае и намного ниже, чем в подавляющем большинстве стран.

Экспериментальная аэротермальная башня, построенная в 1980-х в Испании: сравнительно лёгкая стальная труба высотой 195 м и с толщиной стенок 1,25 мм. Увы, для создания высокой скорости ветра ей не хватало высоты, поэтому и мощность была всего лишь 50 кВт. Надувная конструкция обещает высоту в километр и мощность в 100 МВт+. (Иллюстрация Wikimedia Commons.)

Суть технологии — в использовании конвекции в очень высокой трубе, когда нагрев солнцем поверхности внизу башни приводит к подъёму воздуха по трубе, на вершине которой атмосфера значительно холоднее. По пути поток будет вращать ветровые турбины большого диаметра, обеспечивая их устойчивым ветром в светлое время суток. КПД использования энергии солнечного света в такой схеме кажется низким, но и стоимость у установки весьма сдержанная.

Здесь есть одно «но»: энергия будет браться от ветровых турбин, мощность которых, как все помнят, пропорциональна кубу скорости ветра. Это значит, что с уменьшением высоты трубы-башни мощность станции падает очень быстро, и сооружение ниже километра не имеет экономического смысла, то есть годится лишь как технологический прототип. А вот если километровую планку всё-таки осилить, то отсутствие полупроводников и концентрация солнечной энергии с большой площади позволят получить серьёзную отдачу при умеренных вложениях на единицу мощности — если, конечно, кто-нибудь осмелится их сделать.

Только вот километровое в высоту здание потребует огромных инвестиций: по реалистичным оценкам — до сотен миллионов долларов. В современном мире энергетика строится «не на свои», а представить себе банк, дающий кредит под ни разу не реализованную технологию, абсолютно невозможно, так как банкиры в среднем знакомы с новыми технологиями примерно на таком же уровне, как со средневековыми гримуарами.

Надо как-то снизить начальную стоимость, рассуждает Пер Линдстранд; может быть, попробовать надувную башню? Но как тогда обеспечить необходимую жёсткость?.. С его точки зрения, это решаемая инженерная задача: использование армирующих элементов в виде натянутых тросов (они могут быть даже полимерными) и прочие ухищрения радикально повысят жёсткость энергобашни, гарантировав ей должное долголетие.

Что дальше? Начать стоит с чего-нибудь небольшого, продолжает мозговой штурм шведский инженер-предприниматель, — скажем, с энергообеспечения Атакамского большого массива миллиметровых радиотелескопов, расположенного в одноимённой пустыне. Сейчас там «гоняют» дизель-генераторы, что не очень логично для места, каждому квадратному метру которого Солнце дарит более 2 700 киловатт-часов в год даже для самой «тупой» (горизонтальной) ориентации. Сейчас его компания разрабатывает проект такого надувного здания для километровой башни, которое позволило бы создать электростанцию мощностью 130 МВт, с коэффициентом использования установленной мощности в 24,7%, то есть обеспечивало бы выработку 281 млн кВт•ч в год. Правда, «небольшой» такую разработку следует называть лишь в сравнении с другими аэротермальными сооружениями. Башня высотой в километр будет собирать нагретый воздух от застеклённой территории диаметром в семь километров примерно по такому принципу:

По несколько нескромным заявлениям шведа, надувной километровый небоскрёб будет стоить всего $20 млн, в то время как железобетонный аналог потянул бы на $750 млн.

Так что же, нас ждёт неминуемый энергетически рай? Увы, не наверняка и не сразу. Да, здание можно резко удешевить, но вот ветровые турбины в нём от этого не обесценятся, да и развёртывание первой электростанции такого типа по-прежнему будет предательски саботироваться дефицитом доверия банковских служащих всех эшелонов. Разве что г-н Греф увлечётся...

Станет ли сие циклопическое сооружение источником энергии индустриальных масштабов? (Иллюстрация EnviroMission.)

Но надежда жива: есть такая страна — КНР. Надувная европейская разработка могла бы заметно снизить её энергоотраслевые затраты, активно нарастающие в последние годы. Напомним: в 2010-м во Внутренней Монголии была построена экспериментальная аэротермальная башня мощностью 200 кВт. Тогда китайцы опирались на испанских технологических доноров, но, похоже, подход Пера Линдстранда более практичен и готов обеспечить Поднебесную чаемой ею дешёвой энергией без копоти и колоссальных выбросов (свойственных угольной энергетике этой страны).

Как считаете, имея такой пример перед глазами, банкиры всего мира объединятся в этом симпатичном проекте?

Подготовлено по материалам The Engineer.