CC BY
86ЭНЕРГЕТИКА И ЭКОЛОГИЯ
ENERGY AND ECOLOGY
Статья поступила в редакцию 16.01.13 Ред. рег. № 1513 The article has entered in publishing office 16.01.13. Ed. reg. No. 1513
УДК 621.31
РЕЗОНАНСНЫЕ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Д.С. Стребков
Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) 109456, Москва, 1-й Вешняковский проезд, 2, ВИЭСХ.
Тел.: 171-19-20, факс: 170-51-01, e-mail: viesh@dol.ru, www.viesh.ru
Заключение совета рецензентов: 23.01.13 Заключение совета экспертов: 30.01.13 Принято к публикации: 06.02.13
Рассмотрены резонансные системы электроснабжения по однопроводниковым волноводным линиям на повышенной частоте. Приведены результаты сравнения классической электротехники, которую изучают в течение трех семестров будущие инженеры-электрики, с резонансной электротехникой, предложенной Н.Тесла 100 лет назад. По таким параметрам, как плотность тока и потери в линии, дальность передачи энергии, передаваемая мощность, возможность кабельной и беспроводной передачи энергии, энергетические технологии Н.Тесла превосходят классические системы электроснабжения. Рассмотрены результаты исследований в ГНУ ВИЭСХ по развитию систем электроснабжения, предложенных Н. Тесла. Предложена энергетическая модель будущего мира, основанная на солнечной энергетике и технологиях Н. Тесла по передаче электрической энергии. Представлены десять направлений будущего развития и применения резонансных систем электроснабжения. Электрифицированные мобильные работы с внешним беспроводным электроснабжением обеспечат в будущем организацию сельскохозяйственного производства на принципах: «Промышленные фабрики на полях» с полной автоматизацией технологических процессов.
Ключевые слова: резонансные системы электроснабжения, однопроводниковые волноводные линии, беспроводная передача энергии, Н. Тесла, энергетическая модель будущего мира, солнечная энергосистема.
THE RESONANT ELECTRIC POWER SUPPLY SYSTEMS
D.S. Strebkov
All-Russian Scientific Research Institute for Electrification of Agriculture (VIESH) VIESH, 1st Veshnyakovsky pr., 2, Moscow, 109456, Russia tel. 171-19-20; e-mail: viesh@dol.ru, www.viesh.ru
Referred 23.01.13 Expertise 30.01.13 Accepted 06.02.13
The resonance electric power supply system for single-wire waveguide line of high frequency is considered. Results of the comparison of the classical electrical engineering, with the resonance electrical engineering, proposed by N. Tesla 100 years ago, are presented. On such parameters as the current density and losses in lines, the range of the transmission of energy transmitted power, the ability to cable and wireless transmission, energy Tesla technology exceed the classical system of power supply. The results of research and development of the power supply systems are given. The energy model of the future world, based on solar energy and Tesla technologies, is proposed. Ten directions of the future development and application of resonant power supply systems are discussed. Electrified mobile machines with an external wireless power supply will provide in the future the organization of agricultural production on the principles of «Industrial factories in fields» with full automation of technological processes.
Keywords: resonant electric power systems, single-wire wave-guide line, wireless power transmission, N. Tesla, energy model of future world, solar power system.
Сведения об авторе: ГНУ ВИЭСХ, академик РАСХН, д.т.н., профессор, Заслуженный деятель науки РФ, директор ГНУ ВИЭСХ.
Область научных интересов: энергетика и электрификация, возобновляемые источники энергии.
Публикации: 1200, в т.ч. 400 изобретений
Дмитрий Семенович Стребков
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 11 (115) 2012
© Scientific Technical Centre «TATA», 2012
На форуме UPGrid-2012 заместитель Министра энергетики РФ Михаил Курбатов сказал, что в России имеется свыше 2 миллионов километров сетей, больше половины которых выработало свой нормативный срок. В ближайшие 15 лет их надо менять. Глава ФСК ЕЭС Олег Бударгин заявил: «Мы ожидаем новые материалы и технологии передачи энергии на большие расстояния. Но если говорить о прорывных решениях для электросетей, то их за последние годы не было» [1]. На самом деле, прорывные технологии для электрических сетей и систем существуют.
История науки показывает, что очень редко появляются глобальные изобретения, которые существенно изменяют наши представления об окружающем мире и возможностях развития человечества. В качестве примера можно привести открытие электричества, появление атомной и солнечной энергетики, авиации и ракетной техники, компьютеров и телекоммуникационных технологий.
Однако и в наше время мы являемся свидетелями и участниками создания новых технологий, которые изменяют мир, делают его лучше, чище и безопаснее. В первую очередь, это энергетические технологии, которые предложил Н.Тесла сто лет назад. Н.Тесла создал электротехнику на переменном токе, но свой главный проект «Глобальная система электроснабжения Земли» он так и не успел разработать по причинам, изложенным в работе [2]: «Мой проект сдерживался законами природы. Мир не был готов к нему. Он слишком опередил время. Но те же законы восторжествуют в конце, и осуществят его с великим триумфом»... «Возможно, в современном мире хорошим тоном считается чинить препятствия революционным открытиям и душить их в зародыше вместо того, чтобы поддержать и помочь. Эгоистические интересы, педантизм, глупость и невежество идут в атаку, обрекая ученых на горькие испытания и страдание, на тяжелую борьбу за существование. Такова судьба просвещения. Все, что было великого в прошлом, поначалу подвергалось осмеянию, презрению, подавлялось и унижалось - чтобы позднее возродиться с большей силой, победить с еще большим триумфом». Как это похоже на отношение к ученым в России после 1991 года.
Н. Тесла оставил тысячи страниц книг с результатами экспериментов, статей и патентов [2-4].
Сравнение классической электротехники с электротехникой Н.Тесла
На рис. 1 показана одна из электрических схем резонансной однопроводниковой электрической системы электроснабжения, предложенная Н. Тесла и усовершенствованная в ГНУ ВИЭСХ [4-5].
В начале 19 века не было диодов и транзисторов, и Н. Тесла использовал для накачки резонансного контура и трансформатора Тесла метод ударного
возбуждения с искровым разрядником с КПД передачи 96% [2]. В конце 20 века мы использовали тиристорный преобразователь частоты мощностью 25 кВт с водяным охлаждением с КПД 86% и массой 400 кг. В настоящее время используются преобразователи частоты на кремниевых транзисторах ЮВТ с КПД 97% и массой 30 кг. Фирмой ЯеРи8о1 разработан и поступил в продажу 20 кВт инвертор на транзисторах из карбида кремния с КПД 98%.
Рис. 1а. Резонансная однопроводная система
электроснабжения Н.Тесла, 1897 г. Fig. 1a. Resonant single-wire electric power supply system of N.TesIa, 1897.
Рис. 1б. Современная резонансная система электроснабжения: 1 - преобразователь частоты; 2, 4 - два резонансных высокочастотных трансформатора Тесла; 3 -однопроводниковая высоковольтная линия; 5 - инвертор; 6 -генератор;7 - нагрузка Fig. 1b. Modern resonant electric power supply system: 1 -frequency converter; 2, 4 - two resonant high-frequency Tesla's transformers; 3 - single-wire high-voltage line; 5 - inverter; 6 -generator; 7 - load
В отличие от ЛЭП постоянного тока с преобразовательными подстанциями на высокой стороне трансформаторов мы используем преобразователи частоты и инверторы на низкой стороне трансформаторов, что снижает их стоимость до уровня 100-200 дол. США за 1 кВт.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
В таблице дано сравнение классической изучают будущие инженеры-электрики, с электротехники, которую в течение трех семестров электротехникой Н.Тесла.
Таблица 1
Сравнение классической электротехники с электротехникой Н. Тесла в области передачи электрической энергии
Table 1
Comparison of classical electrical engineering with Tesla's electrical engineering in the field of electric power transmission
№ п/п Классическая электротехника, основанная на использовании активного тока в замкнутой цепи Электротехника Н. Тесла, основанная на использовании реактивного тока в разомкнутой цепи
1 2 3
1 Частота переменного тока 50 Гц (Европа), 60 Гц (США), 400 Гц (авиация) Частота переменного тока 500 Гц- 500 кГц
2 Используются режимы подавления резонансных свойств линий, трансформаторы с замкнутым сердечником, трехфазные и однофазные воздушные линии Используются резонансные режимы работы линии, резонансные контуры, резонансные трансформаторы с разомкнутым сердечником или без сердечника, волноводные однопроводниковые кабельные линии, а также земной шар в качестве однопроводниковой линии
3 Потенциалы на выводах высоковольтной обмотки однофазного трансформатора равны по величине и противоположны по знаку Потенциал одного из выводов высоковольтной обмотки трансформатора Тесла равен нулю, а потенциал второго вывода имеет максимальную по модулю положительную или отрицательную величину
4 Однослойная электрическая катушка является классической индуктивностью Однослойная электрическая катушка является в различных вариантах использования заземляющей системой, линией задержки, спиральным волноводом, спиральной антенной или электрическим резонатором
5 Трансформатор содержит низковольтную и высоковольтную обмотку, которые выполнены в виде многослойных катушек с сосредоточенными параметрами, и существует классическая теория расчета обмоток трансформаторов Высоковольтный трансформатор Тесла содержит дополнительную однослойную высоковольтную обмотку, которая является электрическим резонатором с распределенными параметрами, и параметры электрического резонатора невозможно рассчитать, используя классическую теорию электрических цепей [5-6]
6 Обрыв фазы в ЛЭП у потребителя является аварийным режимом Режим разомкнутой линии со стороны генератора является рабочим режимом передачи электрической энергии
7 Электрическая энергия от генератора к потребителю передается в непрерывном режиме Используется импульсный режим накачки энергии в трансформатор Тесла от передающего резонансного контура
8 Для протекания тока цепь должна быть замкнутой Ток протекает в разомкнутой цепи
9 Замкнутый ток генератора должен пройти через нагрузку и вернуться к генератору Незамкнутый ток протекает от генератора к нагрузке без возврата к генератору
10 Ток должен быть одинаковым для всех участков замкнутой цепи. Это справедливо для постоянных токов и квазистационарных переменных токов с частотой 50 Гц при длине цепи до 100 км. Ток на разных участках линии может протекать в противоположные стороны и принимать любые значения от нуля до максимума
11 Электрическая энергия передается с помощью активного тока в замкнутой цепи Электрическая энергия передается с помощью реактивного емкостного тока в разомкнутой цепи
12 При передаче электрической энергии в замкнутой линии возникают бегущие волны тока и напряжения При передаче электрической энергии в разомкнутой линии возникают стоячие (стационарные) волны тока и напряжения
13 Волны тока и напряжения в линии совпадают по фазе: ф=0, со8ф=1 Волны тока и напряжения в линии сдвинуты по фазе на 90о: Ф=90°, со8ф=0
14 Пучности и узлы волн тока и напряжения совпадают во времени и по длине линии Пучности и узлы волн тока и напряжения не совпадают во времени и расположены на разных участках линии. В момент времени, когда напряжение по всей линии равно нулю, ток в линии имеет максимальное значение и наоборот
15 Пучности и узлы волн тока и напряжения перемещаются вдоль линии Пучности и узлы волн тока и напряжения жестко фиксированы по длине линии
16 Максимальная эффективная плотность тока в линии 1,5-3,5 А/мм2 [7] Максимальная эффективная плотность тока в линии из медного проводника при комнатной температуре 600 А/мм2. Параметры действующей установки в ГНУ ВИЭСХ: диаметр проводника 80 мкм, передаваемая мощность более 20 кВт, напряжение 6,8 кВ
17 Потери при передаче электрической энергии в Потери при передаче электрической энергии в линии 1-3%
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (119) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
линии 8,5% (нормативные), 10-20% (фактические) (экспериментальные данные Н.Тесла)
18 В режиме передачи активной мощности напряжение вдоль линии постоянно и существует угол между векторами напряжения в начале и в конце линии Угол между векторами напряжения в начале и конце линии равен нулю, а величина напряжения изменяется в широких пределах и определяется добротностью линии
19 Передаваемая активная мощность регулируется изменением угла между векторами напряжения в начале и конце линии и изменением величины напряжения Передаваемая Активная мощность регулируется изменением величины напряжения и частоты
20 При изменении частоты на 2% передаваемая мощность изменяется незначительно При изменении частоты на 2% передаваемая мощность снижается до нуля
21 Вектор Умова-Пойнтинга направлен вдоль линии от генератора к нагрузке Вектор Умова-Пойнтинга каждые четверть волны меняет свое направление на противоположное
22 Дальность передачи энергии 2000-3000 км [7] Дальность передачи энергии - неограниченная в пределах Земли
23 Максимальная передаваемая мощность трехфазной ЛЭП ограничена электромагнитной устойчивостью линии на уровне 6 ГВт [7] Максимальная передаваемая мощность ограничена электрической прочностью изоляции и превышает 100 ГВт
24 Беспроводная передача энергии невозможна на частоте 50-60 Гц и экономически неприемлема на повышенной частоте Беспроводная передача энергии имеет высокий КПД и будет широко использоваться в железнодорожном, автомобильном транспорте и ракетно-космической технике
25 В ЛЭП постоянного тока используют преобразовательные подстанции на напряжение 500-750 кВ Используют преобразовательные подстанции на низкой стороне трансформатора Тесла с напряжением 0,4-10 кВ
По таким параметрам, как плотность тока и потери в линии, дальность передачи энергии, передаваемая мощность, возможность кабельной и беспроводной передачи энергии, электрические системы Н. Тесла превосходят классические системы электроснабжения.
В радиотехнике мы имеем примеры однопроводниковых систем передачи на частоте, в 1000 раз превышающей частоту, которую использовал Н. Тесла: лучевая антенна, однопроводниковый волновод, трансформаторная и гальваническая связь между резонансными контурами. Теория связанных резонансных контуров может быть использована в теории передачи энергии по однопроводниковой линии. В теории связанных контуров КПД передачи энергии стремится к 100%, когда передаваемая между резонансными контурами мощность стремится к нулю. Максимальная мощность передается при КПД передачи 50% из-за потерь энергии в контурах [8]. Для увеличения КПД передачи до 96% Н. Тесла использовал импульсный режим накачки трансформатора Тесла, при котором во время передачи энергии по однопроводниковой линии передающий контур размыкался и представлял для отраженных волн бесконечное сопротивление, соответствующее режиму разомкнутой линии у генератора [2, 6]. Это обеспечивало режим стоячих волн и отсутствие потерь в последовательном передающем контуре, в котором токи накачки трансформатора Тесла составляют десятки тысяч ампер при питающем напряжении 70 кВ и мощности потерь холостого хода 3 л.с.
Классическая электротехника должна быть дополнена разделом, описывающим резонансную электротехнику Н. Тесла.
Направления будущего развития электротехники и энергетики
H. Тесла оставил нам для развития следующие технологии:
I. Однопроводные резонансные технологии электроснабжения стационарных потребителей.
2. Технологии беспроводного электроснабжения электрического наземного и морского транспорта.
3. Технологии направленной беспроводной передачи электрической энергии по проводящим каналам в атмосфере и космическом пространстве.
В 21 веке эти технологии позволяют создать:
1. бестопливные ракеты с электрическими ракетными двигателями, которые увеличивают полезную массу груза, выводимую на орбиту, с 5% в настоящее время до 90% от полной массы ракеты;
2. сверхдальние линии электропередач с меньшими потерями, чем при эксплуатации сверхпроводящих кабельных линий;
3. единую энергетическую систему России от Чукотки до Калининграда;
4. глобальную солнечную энергосистему с тераваттными трансконтинентальными перетоками мощности с круглосуточной генерацией электрической энергии в течение миллионов лет в объеме 20 000-50 000 ТВт-ч, соответствующему современному и будущему объему энергопотребления на Земле;
5. плазменные бесхлорные технологии производства солнечного кремния объемом 1 млн. т в год для ежегодного строительства 150 ГВт фотоэлектрических станций;
6. водородную энергетику за счет снижения затрат на электролиз воды в 10 раз;
7. электромобили без аккумуляторов с неограниченной дальностью пробега;
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
8. бесконтактные системы электроснабжения скоростного железнодорожного транспорта, трамвая, воздушного и морского транспорта;
9. мобильные электрические роботы, обеспечивающие автоматизированную обработку почвы, выращивание и уборку сельскохозяйственной продукции без применения гербицидов и пестицидов;
10. подземные защищенные кабельные линии и заменить все воздушные линии электропередач.
Все десять направлений развития энергетических технологий для будущего мира разрабатываются в ГНУ ВИЭСХ в течение 20-ти лет и защищены пятидесятью Российскими патентами. Основное содержание этих патентов и результаты исследований опубликованы в монографии [4], которая выйдет в четвертом издании в 2012 году. Более 80 экспериментальных моделей электрических устройств малой мощности, использующих технологии Н. Тесла, описаны в монографии [9].
Рассмотрим каждое из десяти направлений более подробно.
Резонансные технологии Н. Тесла по передаче электрической энергии базируются на использовании реактивных токов в
однопроводниковых разомкнутых линиях. Н. Тесла писал в 1927 г. [3]: «В 1893 г. я показал, что нет необходимости использовать два проводника для передачи электрической энергии... Передача энергии через одиночный проводник без возврата была обоснована практически».
Существование незамкнутых токов подтверждал Д. Максвелл: «Исключительная трудность согласования законов электромагнетизма с существованием незамкнутых электрических токов -одна из причин среди многих, почему мы должны допустить существование токов, создаваемых изменением смещения».
Н. Тесла предложил передачу энергии по проводящему каналу в атмосфере, созданному с помощью рентгеновского излучения. Н. Тесла писал в 1927 г. [2]: «Более чем 25 лет назад мои усилия передать большое количество энергии через атмосферу привели к разработке многообещающего изобретения, которое с той поры получило название «Лучи смерти». Основополагающая идея заключалась в создании проводимости в воздухе приемлемым ионизирующим излучением и передачи токов с высоким потенциалом вдоль пути лучей... Эксперименты, проводимые в больших масштабах, показали, что с напряжением много миллионов вольт фактически неограниченное количество энергии может быть передано...».
Мы получили пять патентов на передачу электрической энергии по лазерному, электронному и микроволновому лучу между объектами в атмосфере Земли, в космосе и между Землей и космическими объектами. Технологии направленной беспроводной передачи электроэнергии развивают
технологии Н. Тесла по использованию проводящих каналов в качестве направляющей системы (однопроводникового волновода) для передачи электромагнитной высокопотенциальной энергии на частоте 10-500 кГц при уровне напряжений от сотен киловольт до десятков миллионов вольт. При этом энергия, передаваемая по проводящему каналу, превышает энергию, затрачиваемую на создание и поддержание проводящего канала, в 102-106 раз.
15 июля 2012 г. был запущен космический корабль «Союз» с экипажем на борту для работы на международной космической станции. За 529 секунд работы ракетных двигателей было израсходовано 300 т жидкого топлива. Это означает, что стартовая масса космического корабля превышала 300 т при массе полезного груза менее 5%. Использование электрических ракетных двигателей с беспроводной передачей электрической энергии на борт космического корабля от наземной энергосистемы по проводящему каналу в атмосфере и за ее пределами позволит снизить массу ракеты, затраты энергии и стоимость космических полетов в десятки раз.
Другой подход Н. Тесла заключался в использовании Земли в качестве однопроводниковой линии для электроснабжения наземных, морских и воздушных электротранспортных средств. Из выступления Н. Тесла по случаю получения награды имени Томаса Эдисона на заседании Американского института инженеров-электриков 18 мая 1917 г.: «Что касается передачи энергии через пространство, это проект, который я давно считаю абсолютно успешным. Годы назад я мог передавать энергию без проводов на любое расстояние без ограничений, которые накладывались физическими размерами Земли. В моей системе нет различий, каково расстояние. Эффективность передачи может быть 96 или 97 процентов, и практически нет потерь, кроме таких, которые неизбежны для работы машины. Когда нет приемника, нет нигде потребления энергии...
Когда нет приёмников, станция потребляет только несколько лошадиных сил, необходимых для поддержания электромагнитных колебаний, она работает в режиме холостого хода, как станция Эдисона, когда лампы и моторы выключены...»
Проект предусматривал создание сети электростанций с системами передачи энергии в любую точку Земного шара на поверхности суши, океанов и в атмосфере с использованием земли в качестве однопроводниковой линии. Одновременно предполагалось освещение океанов и городов в ночное время за счет ионизации атмосферы. Испытание экспериментальных систем в Колорадо-Спрингс и под Нью-Йорком выявили экологические проблемы при эксплуатации системы: искры из кранов с водой и от копыт лошадей, свечение рук и волос у людей, авария на питающей электростанции и т. д.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (119) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
Для создания мировой энергетической системы в развитие идей Н. Тесла мы предложили передачу электрической энергии осуществлять по высоковольтным однопроводниковым кабельным газоизолированным линиям, а в качестве источников энергии использовать три солнечных электростанции (СЭС) в пустынях Австралии, Африки и Латинской Америки (рис. 2, 3) [5].
Размеры каждой СЭС 200x200 км, КПД 25%, производство электроэнергии круглосуточно в объеме 20 000 ТВт-ч в год, соответствующему мировому потреблению электроэнергии в 2010 г.
Таким образом, Россией предложена энергетическая модель развития будущего мира, основанная на прямом преобразовании солнечной энергии в солнечных электростанциях и трансконтинентальных тераваттных перетоках мощности с помощью резонансных волноводных технологий, предложенных Н. Тесла.
Рис. 2. Глобальная солнечная энергетическая система из трех солнечных электростанций Fig. 2. Global solar power system consisting of three solar power plants
Рис. 3. Круглосуточное производство электроэнергии глобальной солнечной энергосистемой в объеме 20 000
ТВт-ч в год в течение миллионов лет Fig. 3.Twenty-four-hour electric power generation by solar power system in a volume of 20 000 TWh for million years
Использование изолированных
однопроводниковых кабельных линий вместо Земли позволит избежать экологических проблем, связанных с реализацией проекта Н. Тесла по
созданию глобальной системы электроснабжения. Н. Тесла опубликовал два патента на кабельные однопроводные линии [4], которые можно использовать для проекта единой энергосистемы России от Чукотки до Калининграда. В первом патенте предлагается использовать кабели со специальными экранами, которые снижают практически до нуля потери энергии на излучение. Диаметр токоведущей жилы кабеля составляет 1-5 мм, что обеспечивает малую электрическую емкость кабеля. Во втором патенте Н. Тесла предложил прокладывать волноводные однопроводниковые кабельные линии в зоне вечной мерзлоты для повышения прочности изоляции, а для создания зоны вечной мерзлоты вокруг кабеля использовать в качестве проводника электроизолированную металлическую трубу, по которой прокачивают газообразный или жидкий хладагент с низкой температурой.
Однопроводниковые кабельные линии, на которые имеются патенты Н. Тесла, заменят воздушные линии электропередач, что значительно увеличит надежность электроснабжения, снизит электротравматизм и высвободит значительные площади на полях, в городах и лесах России.
Разработанные в ГНУ ВИЭСХ одноэлектродные высокочастотные плазматроны с использованием технологий Н. Тесла позволяют организовать бесхлорное производство кремния для СЭС в объеме 1 млн. т в год для годового выпуска 150 ГВт СЭС при существующем мировом уровне производства СЭС 30 ГВт/год. Технологии Н. Тесла позволяют создать специальные одноэлектродные
электролизеры и снизить затраты электроэнергии на электролиз воды при получении водорода в 10 раз.
Н. Тесла разработал бесконтактный метод электроснабжения рельсового транспорта от однопроводникового кабеля, проложенного в земле [4]. В ГНУ ВИЭСХ разработаны и запатентованы экспериментальные модели электромобиля будущего без аккумулятора, который получает электроснабжение от энергосистемы через воздушный промежуток от однопроводникового кабеля, проложенного у поверхности дорожного покрытия. Затраты электроэнергии при движении легкого электромобиля составят один доллар на 100 км дороги, стоимость электромобиля снизится в два раза за счет отсутствия аккумулятора и будет дешевле автомобиля с двигателем внутреннего сгорания, при этом будет полностью решена проблема экологии крупных городов и автострад. Бестроллейные системы электроснабжения повысят надежность трамваев и скоростных поездов, позволят использовать на междугородних автотрассах электрические грузовые автомобили большой грузоподъемности. Предложены системы передачи электроэнергии на подводные морские аппараты с глубиной погружения до 10 км и летательные аппараты в атмосфере.
Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» № 02 (119) 2013 © Научно-технический центр «TATA», 2013
В своих письмах от 14 и 17 июля 1905г. Н. Тесла писал [3]: «С помощью генератора стоячих волн и приемного оборудования, установленного и настроенного в сколь угодно удаленной местности, возможно передавать четкие сигналы, контролировать или приводить в действие устройства.
С помощью передатчика электричество перемещается во всех направлениях в равной мере через землю и воздух, но энергия расходуется только в том месте, где она собирается и используется для выполнения работы. Хотя электрические колебания могут обнаруживаться во всей Земле как на поверхности, так и высоко в воздухе, энергия бы фактически не потреблялась.
Электромагнитная энергия передатчика передается в ту точку Земли или ее атмосферы, где имеется приемник с резонансной частотой, настроенный на частоту передатчика».
Электрические тракторы и роботизированные мобильные средства в сельском хозяйстве будут получать электроэнергию от кабеля, проложенного в земле, но для этого необходимо предусмотреть специальную постоянную дорожку (колею) для левого или правого ряда колес электрифицированного мобильного средства. Электрифицированные мобильные роботы с внешним беспроводным электроснабжением обеспечат в будущем организацию сельскохозяйственного производства на принципах «Промышленные фабрики на полях» с полной автоматизацией технологических процессов.
Человечество сможет объединить энергосистемы всех стран в глобальную солнечную энергосистему Земли для создания достойных условий жизни для каждого человека и реализации крупных научно-технических проектов на Земле и в космическом пространстве.
Выводы
1. Приведены результаты сравнения параметров классической системы электроснабжения с системой электроснабжения по однопроводным волноводным линиям на повышенной частоте, предложенной 100 лет назад Н. Тесла. По таким параметрам, как плотность тока и потери в линии, дальность передачи энергии, передаваемая мощность, возможность кабельной и беспроводной передачи энергии, электрические системы Н. Тесла превосходят технологии классических систем электроснабжения.
2. Предложена энергетическая модель развития будущего мира, основанная на прямом преобразовании солнечной энергии в солнечных электростанциях и трансконтинентальных тераваттных перетоках мощности с помощью резонансных волноводных технологий, предложенных Н. Тесла.
3. Предложены десять направлений развития электротехники и энергетических технологий для сельского хозяйства, космонавтики, солнечной энергетики, водородной энергетики и электрического транспорта, основанных на резонансных волноводных методах передачи и применения электрической энергии.
4. Электрифицированные мобильные роботы с внешним беспроводным электроснабжением обеспечат в будущем организацию сельскохозяйственного производства на принципах «Промышленные фабрики на полях» с полной автоматизацией технологических процессов.
Список литературы
1. Энергетика и промышленность России, ноябрь 2012 г, №22 (210), с 12-13
2. Н. Тесла. Колорадо-Спрингс дневники. 18991900. Изд. дом «Агни», Самара, 2008, 457 стр.
3. Н. Тесла. Статьи. Изд. дом «Агни», Самара, 2007, 579 стр.
4. Н. Тесла. Патенты. В 4-х томах. Изд. Музея Н. Тесла, 1996 г.
5. Стребков Д.С., Некрасов А.И. Резонансные методы передачи и применения электрической энергии. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 3-е изд., 2008, 350 с.
6. Стребков Д.С. Расчет резонансного высоковольтного генератора // Электро. Электротехника, электроэнергетика. Электротехническая промышленность, 2007, № 3, с. 39-41.
7. Смирнов А.Д., Антипов К.М. Справочная книжка энергетика. -М.: Энергоатомиздат, 1984, с. 370, 418.
8. Калашников А.М., Степук А.В. Основы радиотехники и радиолокации. Колебательные системы. -М, 1965, с. 34-35, 148.
9. Юферев Л.Ю., Стребков Д.С., Рощин О.А. Экспериментальные модели резонансных систем передачи электрической энергии. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 2010, 180 с.
International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology № 02 (119) 2013
© Scientific Technical Centre «TATA», 2013
