На форумах по альтернативной энергетике, в литературе, а иногда и в патентах на изобретения, встречаются системы для получения и преобразования энергии. Иногда это замкнутые системы для получения и преобразования сверх единичной энергии, работающие по принципу получения свободной энергии или вечного двигателя, а иногда разомкнутые системы преобразования энергии. Предлагаемый метод оценки подобных энергосистем, поможет сделать энергетические и экономические расчёты различных вариантов вечных двигателей и их возможностей.

На форумах по альтернативной энергетике, в литературе, а иногда и в патентах на изобретения, встречаются системы для получения и преобразования энергии. Иногда это замкнутые системы для получения и преобразования сверх единичной энергии, работающие по принципу получения свободной энергии или вечного двигателя, а иногда разомкнутые системы преобразования энергии. Предлагаемый метод оценки подобных энергосистем, поможет сделать энергетические и экономические расчёты различных вариантов вечных двигателей и их возможностей

Как пример такой системы можно рассматривать вариант двигатель – генератор. Здесь предполагается, что электродвигатель вращает электрогенератор. Часть вырабатываемой генератором энергии идёт на поддержание вращения электродвигателя, а часть может использоваться потребителями.

В другом варианте система содержит электрогенератор, энергия от которого идёт на нагрев парового котла. Пар вращает турбину, от которой работает генератор. Часть оставшейся электрической энергии должна использоваться потребителями. Это варианты представляют собой замкнутые системы, в которых энергия не подводится извне.

Вариантом подобных систем можно считать и незамкнутые энергосистемы. В них энергия подводится извне, а методом различных преобразований и перераспределений энергии, предполагается получать энергии больше, чем затратили. Такие системы нередко патентуются как изобретения. Читатели сайта также иногда предлагают для рассмотрения и анализа различные варианты похожих систем, публикуемых в интернете. Сделать технические и экономические расчёты подобных систем обычными методами довольно сложно. Применим предлагаемый способ расчёта для анализа такой системы, по патенту № 2275527 «Морской энергетический комплекс» который разработан и запатентован Общевойсковой академией Вооруженных Сил Российской Федерации. Если коротко, то энергетический комплекс представляет собой плавающую платформу, на которой установлено несколько источников альтернативной энергии, таких как ветродвигатели, солнечные батареи, волновые электростанции, термоэлементы, работающие на разнице температур. Электростанция на термоэлементах, хоть и часто упоминается, но очень мало подробно описывается и анализируется в литературе, поэтому заслуживает отдельной статьи. От этих источников энергии работает электролизёр для получения водорода. На этом водороде работает дизельный генератор, который должен быть основным источником электрической энергии для нескольких других потребителей, в том числе и для нагрева батарей термоэлементов. Эта система большей частью не замкнута, а последовательное преобразование энергии по замыслу авторов, предназначено для повышения энергетической эффективности.

Традиционный расчёт эффективности этой и подобных систем энергообеспечения очень сложный. Нужно сконструировать все элементы системы, рассчитать их режимы работы для обеспечения заданной производительности. Поэтому желательно первоначально сделать предварительный упрощённый расчёт, который займёт совсем немного времени и позволит сэкономить на работе инженеров-конструкторов. Задача облегчается тем, что цепочка по преобразованию энергии состоит из известных элементов и с достаточно хорошо известными характеристиками по к.п.д. каждого элемента, который и возьмём за основу в расчётах.

И, так, мы получили некоторое количество энергии от имеющихся источников (ветродвигатели, солнечные элементы, термоэлементы, волновые электростанции). Далее полученная энергия подаётся на электролизёр. При обычном электролизе расход электроэнергии на получение кубометра водорода составляет 5,1-5,6 кВт.ч электроэнергии. При использовании щелочного метода под давлением, расход электроэнергии составит 4,3-4,7 кВт.ч на кубометр водорода. Если использовать самый экономичный способ электролиза с твёрдым электролитом, то расход электроэнергии для получения кубометра водорода, составит 3,5 кВт.ч., а достижимый к.п.д. электролиза может составлять 90%.

Полученный водород частично сжимается для резервного хранения, а частично подаётся на основной источник энергии – дизельный генератор, приспособленный для работы на водороде. К.п.д. такого дизельного двигателя принимаем за 30%, а к.п.д. электрогенератора 80%. Для рассматриваемой части энергетического комплекса, как и для любой другой системы с последовательным преобразованием энергии, общий к.п.д. равен произведению к.п.д. каждого элемента системы.

Тогда получаем к.п.д. системы:

К.П.Д. = 0,9 • 0,3 • 0,8 = 0,216 = 21,6%.

Таким образом, после преобразования электричества в электричество, мы теряем 78,4% первоначально полученной дорогими способами электрической энергии. Точность подобных расчётов зависит от того, насколько точно брали цифры по к.п.д. каждого элемента и все ли потери учитывали. Конкретно в этом расчёте мы не учитывали расход энергии на собственные нужды энергетического комплекса, расход энергии на компрессор для сжатия водорода, а возможно и другие. Поэтому реальные результаты могут немного отличаться от полученных при этом расчёте, но погрешность должна быть не очень большой и её можно корректировать, если уточнить характеристики конкретного оборудования.

Для закрепления материала рассчитаем кольцевую замкнутую систему, под которой имеется в виду энергосистема, в которой на вход подаётся энергия, полученная на выходе системы. В таких системах типа вечный двигатель часто предполагается отбор энергии на нужды потребителей. Например, это ранее упоминавшаяся система двигатель - генератор. При значениях к.п.д. электродвигателя 90% и к.п.д. электрогенератора 80%, общий к.п.д. системы будет равен 72%. Это значит, что для поддержания в работе системы двигатель – генератор, на электродвигатель надо подавать на 28% больше энергии, чем выдаёт электрогенератор. Отбирать от такой системы энергию невозможно.

Способ предварительного расчёта можно использовать в самых разных системах, в том числе и при преобразовании одних видов энергии в другие. При необходимости для проведения расчётов с преобразованием различных видов энергии, например, тепловой, электрической, механической, рекомендую для их сравнения и расчёта к.п.д., сделать перевод энергии или мощности в одинаковые единицы измерения, например, джоули (Дж.), ватты (Вт.) или кратные им единицы используя справочник по переводу единиц измерения.