Арктика — стратегически важный регион. Находящиеся там маломощные распределенные автономные системы: метеостанции, вышки связи, навигационные буи радиомаяки и другие объекты нуждаются в круглосуточном энергоснабжении, но доставка топлива обходится дорого. Кроме того, это не всегда возможно из-за погодных условий и удаленности региона.
Студент разрабатывает проект экологичного двигателя для энергообеспечения объектов связи и навигации в условиях Арктики
Студент Московского авиационного института (МАИ) разработал проект экологичного двигателя, который может стать альтернативой дизельному топливу в труднодоступной арктической зоне.
Magnific
Двигатель будет генерировать энергию, используя разницу температур грунта и арктического воздуха.
Энергия для Арктики
«Разработка способна генерировать энергию для объектов с небольшим энергопотреблением — до 10 Вт — лишь за счет природных условий этой зоны», — рассказал Николай Кушнарев разработчик проекта, студент института № 2 «Авиационные, ракетные двигатели и энергетические установки» МАИ.
Продолжение ниже
Видео
Продолжение
Как устроен экологичный двигатель
В основе прибора — классический двигатель Стирлинга. Его работа строится на циклическом нагреве и охлаждении газа — воздуха, водорода или гелия — который находится внутри закрытого цилиндра. Газ внутри цилиндра постоянно расширяется и сжимается, приводя в движение поршень и генерируя энергию.
Ключевая идея заключается в использовании естественных условий региона: нижняя часть устройства заглубляется в грунт, верхняя часть с радиатором располагается на поверхности. В арктической зоне температура грунта на небольшой глубине остается практически неизменной и заметно выше температуры окружающего воздуха — особенно в зимний период. Это создает стабильную разницу температур, необходимую для работы двигателя.
Для повышения эффективности инженер реализует в двигателе несколько улучшений. За счет установки кулисы — механизма, позволяющего поршню дольше задерживаться в крайних точках — увеличивается КПД и выходная мощность. Двигатель вырабатывает больше энергии за каждый цикл работы.
Чтобы улучшить теплоотдачу и эффективнее охлаждать верхнюю часть двигателя, будут использоваться так называемые «окна прозрачности» в атмосфере — то есть участки электромагнитного спектра, в которых земная атмосфера почти не мешает прохождению излучения. Если расположить радиатор двигателя под таким «окном» — под углом 30–45° к горизонту, — то большая часть тепла будет уходить прямо в космос. На аппарате также будет установлена система мониторинга температуры и датчик учета оборотов, которые отвечают за автоматическое переключение режимов и визуализацию работы двигателя.
«Конструкция проста, надежна и экологична. Для нагрева и охлаждения в ней будут использоваться только тепло грунта и холод атмосферы — вещи, которые в Арктике есть всегда. Для обеспечения непрерывной энергоподачи на случай неисправности или неблагоприятных погодных условий двигатель будет оснащен аккумулятором», — пояснил Николай Кушнарев.
Проект находится на стадии сборки опытного образца. Разработка может быть полезна госкорпорациям, заинтересованным в освоении Арктики, а также добывающим корпорациям, инжиниринговым компаниям, стартапам в области альтернативной энергетики и участникам государственных программ развития Дальнего Востока и Арктики.
Загружаем