Comments 108
а чего не воздух закачивать? и потом обратно, под давлением воды...
Вот только боюсь, доберутся осознанные экологи, скажут, что нарушается экосистема морского дна...
При использовании воздуха будут большие потери энергии на сжатие воздуха до нужного давления. Да и потом. Вы вытеснили воду воздухом. А как потом вода попадет обратно? Стравливать воздух? То есть рабочим телом будет не несжимаемая жидкость, а воздух?
Сжатый воздух - и есть "рабочее тело".
Как вода будет попадать? Выпускайте воздух через турбину - воду туда давление на глубине само зальет.
Насчет потерь - это еще отдельный вопрос: что эффективнее, накачивать воздух в бочку, или выкачивать из бочки воду, делая вакуум в ней?
При сжатии воздуха он будет нагреваться, при расширении - охлаждаться. Это потери "До 25% энергии, потребляемой компрессором, расходуется им не на сжатие воздуха, а на преодоление потерь, возникающих при сжатии воздуха.". Вода не сжимается.
Вы - настоящий программист))
по существу: ответ на вопрос, которым вы задаётесь и который должны были задать себе два профессора во главе стартапа, раскрывается двумя фактами, на которые вам уже указали:
1. Вода почти несжимаема.
2. Воздух нагревается при перекачке.
и к которым я бы добавил ещё один:
3. Вода "газируется" при повышении давления воздуха в ёмкости.
Вода может достаточно эффективно перекачиваться при таких давлениях поршневыми насосами, которые скорее всего и используются. Они относитально недорогие относительно компрессоров, которые пришлось бы использовать в случае с воздухом.
И ни одного бонуса воздушного варианта не видно.
Я тоже задался для себя вопросом выше. Попробую его дополнить: надо чтобы воздух свободно поступал в сферу через трубу, поднятую выше поверхности океана в ходе "процесса заряда". Тут наверное нужна не такая большая глубина, а ещё важно хорошо подобрать ширину такой трубы. В процессе же "разряда" воздух будет выходить, когда вырабатывается энергия водными турбинами при заполнении сферы водой. В том числе можно будет дополнительную турбину установить на эту трубу для выработки энергии за счёт движения воздушной массы наружу.
Делали уже. Когда сфера вдруг лопается, она создает гигантское облако пузырьков в воде. Все что попало в это облако - лодки, пловцы, просто "проваливаются" на несколько метров вниз, под воду.
Получается, надо тотально запрещать судоходсво в этом районе.
Чтобы закачивать воздух, нужно его где-то брать. Это значит, что у Вас из океана будет торчать труба. Это повысит эксплуатационные расходы, повысит аварийность, повысит негатив экошизов...
А в случае вакуумного шара всё устройство погребено на глубине сотен метров. Только провода на берег торчат.
Воздух - не необходимый элемент в данной схеме, т.е. излишний.
Интересно чем закончится эксперимент. Морская вода довольно агрессивная среда, плюс всякие отложения, взвеси и живые организмы. Так что срок службы скорее всего в 50-60 лет выбран чтобы показать красивые цифры. Более того тепло которые будут выделять эти конденсаторы (кпд75% остальное в тепло) будет создавать конвективные потоки и если таких сфер будет много то интересно как эти тёплые течения повлияют на местную флору и фауну. Так что экологичность тоже еще надо доказать.
Да и в случае аварии обслуживать эту установку на глубине 600-800 метров то еще удовольствие, что может значительно увеличить стоимось хранения.
Обожемой, ну сколько можно? Ну, я понимаю, когда так говорят про новые там материалы или технологии, люди склонны отрицать то, что не понимают, но тут-то речь про бетон, Карл! Про тот самый бетон, которому уже сильно больше ста лет, и воздействие на него морской воды прекрасно изучено, в том числе и на временных интервалах в 50-60 лет. Нет, даже тут обязательно найдется "скептик", который не верит, что бетонная конструкция простоит в море 60 лет...
Кроме бетонной конструкции там имеется насос-генератор. У его наземных пресноводных собратьев есть регламент обслуживания и ремонта - там речь про годы. Капитальный ремон через 20-30 лет.
А тут 60 лет без обслуживания и в морской воде
даже тут обязательно найдется "скептик", который не верит, что бетонная конструкция простоит в море 60 лет...
На глубине 600 м бетонных конструкций построено пока что приблизительно 0. Никто не интересовался, как это будет происходить?
Никто и не собирался их строить на глубине.
в Нью-Йорке так метро построено на дне Гудзона, секция из бетона приплывает своим ходом наполненная воздухом, потом воздух стравливают, чтобы опустить на дно. После стыковки с предыдущими секциями временные перегородки взрываются и океанское давление прижимает новую секцию очень плотно. Этой технологии лет сто уже.
Судя по тому, что я нашёл, — это не совсем метро, а участок железнодорожной ветки PATH в соседние города; и не на дне залива, как может показаться из контекста, а на дне реки.
Он пишет не про бетон же. А про то что эта технология греет воду вокруг себя. Если такими штуками утыкать всё побережье на глубине под километр как думаете как это скажется на биосреде?
Достаточно погулять по заброшенным военным пристаням времён второй мировой, чтобы понять что, на самом деле, море с "хорошо изученными бетонными конструкциями" на дистанции 60+ лет справляется более чем отлично.
ну, кхм, во-первых, в военное время редко строили так, чтобы оно полвека стояло, во-вторых, материалы с тех пор ушли далеко, а в третьих, и главных: на глубине объекты средо- и термостибилизованы: нет циклов нагрева-охлаждения и прочих намоканий-высыханий, не говоря уже про совсем простые вещи вроде штормов и прочих подобных вещей.
вопрос весьма интересный. Я бы добавил, что есть ещё вопрос загрязнения сферы илом и пр. Ну и всякие там молюски-фильтраторы могут внутри селиться.
Ну, тут можно предположить, что:
1. блок насосов может быть выполнен единым модулем, который относительно легко отстыковывается и поднимается наверх краном.
2. в зависимости от веса конструкции, с откачанной водой, сфера возможно будет иметь положительную плавучесть и фиксироваться на дне неким якорем, т.о. для обслуживания она может и всплывать.
Внутри создается состояние, похожее на вакуум.
Статья, похожая на научную.
10 метров в диаметре и весить по 400 тонн. Нехитрая конструкция сможет накапливать до 0,4 мегаватт-часов энергии,
То есть как 7 батареек электромобиля. В океане места то хватит? В районе этих сфер будет запрещено плавать и низко летать, потому что если одна оторвётся от дна, то кто заказывал ружьё калибром 10 метров?
Что-то пока похоже на идею переставлять блоки краном.
В общем да, пустая сфера такого диаметра и такого веса должна иметь еще балласт порядка 120 тонн.
Сфера сама по себе будет столько весить, особенно если стенки тонкими не делать
Сфера будет весить 400 тонн, и к ней ещё надо 120 добавить, чтобы она не всплывала. Если эти 120 сдуру сделают отцепляемыми, то когда она отцепится, стремительно всплывёт с такой же энергией, как если 120 тонн уронить с 600 метров.
Вот только всплывать она будет не в вакууме и даже не в воздухе. Так что вряд-ли скорость на финише будет особо высокой.
Ну и 400 тонн - сухой вес. Судя по всему, там есть ещё не сливаемый объём жидкости, которой вполне может оказаться на 120 тонн.
Не «может оказаться», а «следует оставлять». Это же не стихийное бедствие какое-то, а нормальная запланированная технологическая операция.
"Может оказаться" потому, что я со свечкой не стоял и в группе разработчиков не числюсь.
Возможно они другие меры использовать будут. Может якоря привязывать или в дно забуриваться... Может быть что угодно, а несливаемый объём - лишь один из возможных вариантов.
Я говорю об использовании доливки практически до нейтральной плавучести во время операций затопления и всплытия. Так как эта функция доступна в базовой комплектации и позволяет тонкое управление вертикальной скоростью.
Не уверен, что это хорошая идея. Сфера не абсолютно жёсткая, при погружении её всё равно будет чуть-чуть сжимать, а значит спускаться она будет с ускорением.
Плюс, воздух в сфере может создать проблемы на глубине. Его же нужно будет оттуда спустить. Как это делать? Отдельным клапаном?
Спускать с вакуумом? Не факт, что насос рассчитанный на работу на глубине будет корректно работать и на поверхности.
Так что возможно, что рабочим вариантом окажется спуск с водой и внешними баллонами на тросах.
del
Краном такая энергия запасантся в одном блоке 5 тонн на высоте 30 метров. И не надо турбин и подземных работ - кран - простейшая технология.
Так то краны рулят. После ГАЭС, разумеется.
Подсчитайте. Физически энергия будет примерно в двое выше заявленной. 0.4 МВт ч это видимо уже с учётом потерь. Энергия растет пропорционально кубу диаметра. Значит у 30 метрового шара будет уже 11 МВт ч. А это на минуточку может один час питать город на 10 000 человек. Это значит на миллионный город потребуется что нибудь около 500 сфер для выравнивания нагрузки. Т е квадратный участок дна в несколько километров шириной. Это масштабно, но теоретически возможно.
Сложный вопрос с ценой. Для того, чтобы запчасти энергию хотя бы на 5 часов нужно чтобы 2000 человек скинулись 6 млн. Это по 3000 с человека. Это реалистично но не мало.
Что касается технической части, то выглядит не сильно страшно. Залить бетон можно прямо на воде а потом отбуксировать и утопить. Скорее всего диаметр 30 метров выбран не случайно и такая сфера будет иметь плавучесть близкую к нулевой.
Остаётся насос способный работать годами под постоянным давлением примерно сопоставимым с давлением в дизельном двигателе. Опять не выглядит неосуществимым. Тем более, если сферу можно будет подымать для ремонта.
Речь не о «постоянно питать», а о «стабилизировать», то есть давать, к примеру, 10-20% необходимой мощности. Тогда одна сфера нужна на город 50-100 тысяч жителей. Это очень распространённый размер города. То есть просто одна сфера на каждый город. Звучит как план. В пределах стоимости обычного городского благоустройства. Например, где-то столько же стоит обычный мост через реку или автомобильная развязка.
В Испании тоже думали, что вспомогательные системы не должны «постоянно питать», а лишь чуть-чуть «стабилизировать». Оказалось, что это так не работает.
Если речь о том, чтобы полностью перейти на солнце и ветер, то тут энергию придется запасать на несколько часов минимум для солнца.
Не думаю, что речь о «полном переходе» вообще стоит где-то. Как минимум, от ГЭС уже никуда не денешься.
Здесь именно речь о демпфировании — поглощении избыточной генерации от «альтернативки» (с чем сейчас большие проблемы, кстати) и перераспределении этой энергии на периоды спада генерации.
При этом чем больший процент генерации приходится на нестабильные источники, тем более экономически востребованным является перераспределение, и тем больше денег будет можно вложить в те или иные программы по типу описанной в статье. Возможно, вы читали о том, что в солнечных регионах цена за киловатт для солнечных электростанций может быть отрицательной в некоторые периоды, потому что там проблемы с утилизацией электричества, как бы абсурдно это не звучало.
В районе этих сфер будет запрещено плавать и низко летать, потому что если одна оторвётся от дна, то кто заказывал ружьё калибром 10 метров?
Это прям строки из фантастического романа с рабочим названием "Сфера", когда из-за коррозии анкеров оторвался сферический накопитель энергии, старт его был так стремителен, что он вышел в космос, столкнулся с железо-никелевым астероидом, раздался ужасный взрыв, на Землю упали глыбы расплавленного металла, а наблюдатель превратился в человека-дерево. Другая ветка сюжета - накопитель стали использовать как космическую станцию...
Да в общем то искусственный аккумулирующий бассейн или каскад бассейнов вместо озера можно также в любом месте построить рядом с водой. А вода есть практически везде, в разных видах: реки озера, моря.
А 600-800 метров глубины это очень прилично и насосы с турбинами там тоже должны быть не простые и соответственно дорогие. Да и мест таких с резкими перепадами глубины возле берега не так много. Опять же обслуживание глубоководных устройств на порядок дороже, чем того же бассейна на утесе или сопке на побережье. Будет ли стоить овчинка выделки - вопрос.
Ну или под маркой подобных испытаний решаются какие то другие задачи?!
Интересует экономическая составляющая:
0.4 Мегаватта энергии это не очень много.
Обслуживание сферы на глубине 600 метров - дорогое удовольствие.
Нужно обеспечивать полную герметичность сферы на протяжении многих лет - насколько это просто?
Турбины в морской воде с переменным графиком работы - как быстро выйдут из строя?
Идея ничего себе, но вот это
хотя турбины и генераторы всё равно потребуют замены примерно каждые пару десятилетий
выглядит абсолютной фантастикой. Тётя вика пишет, что морские суда обрастают на 7 см за полгода. Майки пробовали топить ДЦ, а когда доставали, они были похожи на "Чёрную Жемчужину." Так что всё это добро будет обрастать и нуждаться в ежегодной (или около того) очистке. Как это делать на глубине 600 м — вопрос. Как при этом сохранять экономическую эффективность — ещё один вопрос.
На 600 метров наверное будут спускать управляемо при помощи морского крана, так же и поднять может получится, каким ни будь управляемым захватом, при этом на сферах предусмотреть стыковочные крюки, для обслуживания оставить над подводной станцией постоянный кран, который будет тягать поочередно их туда обратно для обслуживания, при поднятии откачать воздух что бы легче было, и тот же кран подключить как балансир, поднимающий при избытке в сети эл.энергии
а крану должен прилагаться подводный беспилотник чтобы цеплять сферу.
В целом, задача технически сложная, но решаемая. Экономическая эффективность, всё ещё под вопросом.
Ещё всё это время сферу будет тянуть вверх. 10 метров вакуума на глубине 600 метров в море будут хотеть всплыть с силой 5.3 МН то есть 540 тонн. То есть привязывать хорошо придётся.
Ой, только сейчас заметил, что масса сферы написана - 400 тонн. Это, конечно, компенсирует.
Много же разных машин уже существует, которые автоматизируют самые разные процессы. Так и здесь сделают подводный дрон, который будет самостоятельно чистить сферы. Уверен. сейчас это уже не проблема. В крайнем случае будет на берегу сидеть клининг-оператор и управлять этим дроном.
Как только такая замечательная машина появится, её первым делом применят для очистки судов. А то пока приходится, как сто лет назад, в сухой док тащить, да из брандспойта поливать.
Фиг там. Барнаклы прочные и приклеиваются очень хорошо. Мужики их откалывают по одному, с помощью стамески и известной матери. Роботу не хватит ловкости. Ещё их травят и смывают химикатами, но под водой это очевидно не получится. Ещё есть краска от них, но эта краска просто слоёный торт из пластика, с которого слои по одному отшелушиваются — то есть экологи уже воют.
Так что надо каждую сферу раз в год поднимать и несколько дней чистить, сушить и перекрашивать. Если их 300 - вот уже работа для нескольких бригад только на это.
Вообще смысл чистить наружную часть сфер отсутствует. В морских судах необходимость возникает лишь потому, что наросты создают сопротивление движению судна, расход топлива существенно увеличивается. А закачиваемая внутрь вода явно будет фильтрами очищаться от всякой взвеси, поэтому внутреннюю часть тоже чистить нет необходимости.
На глубине 600м вряд ли сильно обрастает.
На 600 метрах вряд ли вообще обрастет
Обрастание имеет место в поверхностном слое, где свет и планктон в достатке. А на глубине 600 метров темно, грустно и одиноко, потому что мало желающих там жить.
Помните красивые съёмки команды Кусто? Так вот, в единичных случаях коралловые рифы могут существовать и на 80 метрах, но нормальная глубина для них 20-25 м, это как аквалангист с видеокамерой ныряет. А 600-800м — это уже бронированный батискаф изредка выхватывает прожектором из темноты причудливых созданий.
А если поставить на дне катушку которая сферу из пенопласта будет тянуть вниз либо вырабатывать энергию от того что она всплывает
Прикинул с ии - используя силу Архимеда для накопления энергии получается для 0.4 Мвт*ч потребуется 587м3 пенопласта, поднимающегося с глубины 500м, это шар примерно 10м диаметром. И трос должен быть коррозионно стойкий, на 600т нагрузки (стальной трос 80мм диаметром, кевларовый 60мм). Но идея вполне реальная. На дне можно только блок разместить, через который протягивать трос мотор-редуктором на поверхности (чтобы не мучится с глубинным исполнением).
Я тут покопал немного технических деталей, о которых не упомянули в статье (а жаль):
Что сделали в проекте StEnSea
В прототипе (2016, Боденское озеро, глубина 100 м) они:
Поместили турбину и генератор внутрь сферы
Использовали Фрэнсис-подобную турбину (это радиально-осевая турбина, работающая на среднем напоре воды)
Генератор — герметичный, водоохлаждаемый, рассчитан на работу под давлением
На глубинах 600–700 м они предполагают:
модульная конструкция,
генераторы в масляной ванне под давлением (аналогично глубоководным насосам),
упрощённый сервис: подъём модуля вверх лебёдкой при техобслуживании.
Реалистичность такого проекта под очень большим сомнением.
Давление, при котором должна работать система, составит, по меньшей мере, 100 бар, в условиях крайне агрессивной среды. Наземное промышленное оборудование, работающее при таком давлении, требует обслуживания каждый год, максимум - два, а никак не двадцать. Ежегодное обслуживание оборудования на такой глубине - это очень дорого и ни о какой самоокупаемости речи идти не будет.
Далее. Бетон, как конструкционный материал, очень хорошо работает на сжатие, однако как он будет реагировать на многократные скачки давления - очень большой вопрос. Что, опять же, ставит под вопрос долговечность такой конструкции.
И, наконец, третье. Кто нибудь может объяснить, почему эта штука не может работать на поверхности земли при положительном давлении? Тут и среда менее агрессивная, и обслуживание проще.
Потому что запасаемая энергия в данном случае прямо пропорциональна давлению, умноженному на объем: E=p*V (вся потенциальная энергия давления воды пойдёт на вращение турбины при вливании в сферу с вакуумом).
Или вы хотите на поверхности накачивать в бетонные сферы диаметром 30м воздух до давления 60 атмосфер? В таком случае хранимая энергия будет в 15 раз меньше, так как воздух сжимаем и значительная часть энергии неизбежно перейдет в тепло, увы. Чтобы сравняться с подводным вариантом придется повысить давление до 500 атмосфер (и я бы не хотел жить поблизости от этого сооружения - риск имплозии на глубине не сравним с эксплозией на поверхности, согласитесь)
Так и бетон в сфере тоже на сжатие работает. Сжимает сферу толща воды, условно 600 метров. Железо в бетоне не упоминается, ржаветь нечему, а бетон к солёной воде вроде как достаточно устойчив. Из сложного там водяной насос с маслонаполненным электродвигателем. На поверхности бетон работает на растяжение, а прочность бетона на растяжение существенно меньше, воздухом или углекислым газом качать не вариант из-за потерь энергии при сжатии воздуха(воздух разогревается при сжатии как и любой газ - это основы физики газов).
Товарищи зелёные, а какой там углеродный след у 400 тонн бетона? А не проще в такую сферу ядерный реактор засунуть?
А не проще в такую сферу ядерный реактор засунуть?
Ну вот, пришел физик и все опошлил.
А не проще в такую сферу ядерный реактор засунуть?
И круг замкнулся) Это ведь всё затевалось для отказа от не зелёной и атомной энергии. 😂
Проще, но это мировой тренд. Сделать с переподвывертом, подороже, зато зеленое.
Читать про карбонизацию бетона. На выходе, углеродный след может оказаться отрицательным.
Про ядерный реактор - идея здравая, но решает другую задачу. Ядерный реактор быстро не разгонишь и что хуже, быстро не остановишь. А эти шарики, по идее, можно запускать для компенсации хоть одной лишней лампочки.
Ну и... Большая часть стран-операторов АЭС хоть раз в жизни, но обосралась по крупному допустила серьёзные аварии на своих станциях. А последние события показывают, что есть даже сумасшедшие, готовые их бомбить - опасное это дело.
Не совсем понятно, а зачем печатать сферу? Не проще её собирать из готовых сегментов залитых по классической технологии? Давление всё равно не даст ей развалиться. Или пока речь только о демонстраторе?
Во-первых сфера уже будет весить достаточно, чтобы не «выстрелить», а во-вторых для обслуживания можно будет разово закачивать воздух и на подушках поднимать к поверхности, что даст возможность ремонта. Насколько мне известно, так уже поднимают очень тяжёлые суда, которые ещё надо умудриться зацепить и закрепить, а здесь уже изначально можно предусмотреть и крепления для подушек (или включить их в конструкцию) и самоочищающиеся фильтры и т.п. Тем более, что насос-турбину можно устанавливать не во-внутрь, а снаружи. Я, конечно, понимаю, что мы тут, диванные эксперты, лучше учёных знаем, что туда закачивать, как чинить и чём чреваты последствия, но там же тоже не совсем дураки сидят. Пока что, технологически, если прям тезисно загибать пальцы, то сильных сторон у этой разработки действительно хватает. Плюс первые такие блоки покажут со временем слабости и новые ревизии можно будет улучшить значительно.
там же тоже не совсем дураки сидят
А аккумуляторы с бетонными кубиками на тросах тоже не дураки придумывали. А солнечные дороги вообще много раз делали, и всё не дураки. За недураками глаз да глаз надо.
Во-первых сфера уже будет весить достаточно
Выше уже писали, что сила Архимеда будет что-то около 520 тонн, а масса всего около 400. Т.е. она без воды и так обладает положительной плавучестью. При чём очень даже неплохой.
Но вряд-ли её будут поднимать ради обслуживания. ИМХО, проще стравить давление и просто заменить турбину целиком. Её вес, в сравнении со сферой, мизерный. Крепить можно на 2 прищепки, остальное давление само закрепит.
Не оч понятно зачем на такую глубину её запихивать... Самая высокая плотина в мире 300 метров и турбины там явно поболее тех что в эти шарики поместятся.
Потому энергия это грубо говоря произведение давления на количество воды. У плотин может быть довольно низкое давление, если большой расход воды. А тут количество воды фиксировано, поэтому чем больше давление, тем больше энергии можно будет запасти
Ожидается, что уже до 2028 года удастся снизить стоимость хранения энергии до $200-$300 за 1 кВт⋅ч емкости. Это в 2-3 раза дешевле, чем литий-ионные батареи
Вообще-то, литиевые аккумуляторы сейчас стоят порядка $100 за кВтч, так что-то тут не так...
Засорится конструкция клапана от ила и водорослей, затянутых из верхних слоев водоворотом. Долго не проработает...
Оценка чисел в статье. Вообще это должен был делать тот кто ее писал, но да ладно.
Объем сферы 4/3*пи*р^3. Плотность морской воды 1030 кг/м^3, плотность бетона 2500 кг/м^3. Энергия вытеснения воды из сферы Е = р * V. Давление морского водяного столба p = h * 10000
И так дано сфера 10 метров в диаметре, по расчету ниже понятно что это внешний диаметр. Глубина 400 метров, вес 400 тонн. Поехали, я буду округлять для лёгкого счета.
Полный объем сферы = 520 м^3
Объем бетона = 160 м^3, толщина стенки = 0.6 м
Объем воды = 360 м^3
Давление на глубине 400 метров = 4 МПа
Энергия на вытеснения воды = 1.44 ГДж, что соответствует 0.4 МВт*ч
Удивительно, сова и глобус сегодня в мире и согласии. Есть вероятность, что идея рабочая и даже экономически выгодная, хотя деньги я проверять не стал.
Интересная пища для ума у конспирологов теперь есть. Эти шары на первой картинке подозрительно схожи с мечетями, да вообще с церковными сооружениями. Раньше схожесть с ракетами была в моде - теперь будут говорить что это вакуумные накопители.
Хотя как по мне гиперлуп в качестве вакуумного накопителя лучше.
Запасать водород легче и эффективнее всего,извините.
Развиваю идею. Построил сферу на дне - залил туда "ведро карбида" - газ (ацитилен) вытеснил воду. Далее газ сжег , сферу наполнил обратно водой (крутя генератор)
После отработки технологии в океане такую штуку можно в грунт или в песок засунуть. А сверху небольшой пруд или частный бассейн.
Частный бассейн, глубиной 500 метров...
Даже если забыть о стоимости работ по укреплению котлована, энергия потраченная на изъятие грунта похоронит всю идею.
Достаточно посмотреть по сторонам, и окажется, что оно уже существует:
https://uralneftemash.com/blog/podzemnye-xranilishha/
Океан в качестве аккумулятора: как гигантские подводные шары могут помочь с сохранением энергии