Способ обеспечения энергоресурсами и питьевой водой

МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в глобальном использовании энергии Солнца за счт развртывания в Космосе техногенных космических средств для отражения,преломления и концентрации солнечного излучения и дальнейшего доведения до требуемого участка Земли сконцентрированного солнечного излучения с возможностью дальнейшего преобразования или использования в виде готовой энергии, либо дальнейшего высокоэнергетического разложения на исходные компоненты воды для доставки продуктов разложения, в частности, водорода, до места потребления,дальнейшего малозатратного получения энергии за счт сжигания доставленного водорода и дополнительного производства дешвой пресной питьевой воды. На гелиоцентрических орбитах разворачивают состоящую не менее чем из двух экранов систему преломляюще-отражающих экранов,обеспечивающих преломление, отражение и фокусирование солнечного излучения, направляют концентрированное солнечное излучение на расположенное в Антарктиде примнопреобразующее устройство,вырабатывают электроэнергию и используют е для электролиза воды с получением водорода и кислорода,доставляют водород в любую требуемую точку Земли, после чего сжиганием доставленного водорода вырабатывают в месте доставки электроэнергию с получением дистиллированной воды, которую после охлаждения и минерализации доводят до уровня товарной питьевой воды.(72) Школьник Владимир Сергеевич Канимов Булат Кабжанович Канимова Эльмира(56)27375 , 16.09.2013 Сизенцев Г.А. Космический комплекс для решения энергоклиматических проблем на Земле // Космическая техника и технологии. 2013. 3. с.82-86 Дащинский В.А. Космический зонтик спасет Землю от перегрева(54) СПОСОБ ОБЕСПЕЧЕНИЯ ЭНЕРГОРЕСУРСАМИ И ПИТЬЕВОЙ ВОДОЙ(57) Изобретение относится к способам обеспечения энергоресурсами и питьевой водой жителей планеты Земля,основанным на использовании в качестве основного источника энергию Солнца и может использоваться как приоритетное альтернативное перспективное направление для всего человечества в условиях острой нехватки питьевой воды, необходимости привлечения новых глобальных источников электроэнергии в противовес традиционным исчерпаемым углеводородным и иным невозобновляемым источникам энергии. Изобретение относится к способам обеспечения энергоресурсами и питьевой водой жителей планеты Земля, основанным на использовании в качестве основного источника энергию Солнца и может использоваться как приоритетное альтернативное перспективное направление для всего человечества в условиях острой нехватки питьевой воды,необходимости привлечения новых глобальных источников электроэнергии в противовес традиционным исчерпаемым углеводородным и иным невозобновляемым источникам энергии. Уровень социально-экономического развития любого государства и его политическая независимость определяются в первую очередь объмами производства и потребления энергии на человека в год в любом е виде. В 2014 году потребление электроэнергии в год на человека в Германии составило 6 кВт, в США 11 кВт. Прогнозируемая ООН численность населения составит в 2100 году 10,8 млрд. человек, что потребует производства энергии от 21021 до 41021 Дж/год. С учтом среднего кпд при производстве энергии на уровне 40, необходимое производство энергии составит от 51021 до 1,01021 Дж/год. В этой связи, а также с учтом угрозы исчерпания невозобновляемых углеводородных ресурсов неизбежен острый дефицит энергии,необходим поиск новых альтернативных источников энергии. Одним из них является энергия Солнца. Каждую секунду Солнце излучает 88 х 1024 кал или 370 х 1012 гДж теплоты. Из этого количества теплоты на Землю попадает лишь 1,2 х 1012 Вт (за год 1018 кВт.ч), что в 10000 раз больше всей энергии,потребляемой в мире. Гелиоэнергетика ещ не нашла адекватного своим потенциальным возможностям места в структуре как возобновляемых, так и традиционных источников энергии. Ещ более остро стоит проблема обеспечения человечества питьевой водой. Нецелевое использование имеющейся пресной воды,загрязнения водных источников,рост народонаселения, глобальное потепление климата на Земле - эти и другие причины возводят задачу обеспечения человечества чистой питьевой водой в ранг самых приоритетных. Многие страны объединяются для решения этой общечеловеческой проблемы. Предлагается способ глобального обеспечения энергоресурсами и питьевой водой жителей планеты Земля, в том числе и на средне- и дальносрочную перспективу. Способ основан на использовании в качестве основного источника энергии Солнца за счт развертывания в космическом пространстве отражающих (преломляющих, фокусирующих) солнечные лучи орбитальных космических экранов. Рукотворные(техногенные) космические средства использовались ранее, в основном, как технические средства (зеркальные экраны) для отражения (преломления, отвода, концентрации) солнечных лучей на локальных участках земной 2 поверхности для решения узких задач -освещения мест глобальных катастроф, освещения северных городов, мест размещения нефтяных и газовых месторождений, теплиц, мест проведения массовых зрелищ и мероприятий, в качестве антенн радиолокационных станций для исследования дальнего космоса, а также в качестве солнечного паруса /см., например, патенты РФ 2104906 ,64 1/22, 1998, 2424162 , 64 1/22, 64 1/10, заявки РФ 2001120839 , 02 К 1/100, 2003,2002133269 А, 64 1/00, 2004 и другие. В основе идеи космического или орбитального зеркала лежит располагаемая на геосинхронной орбите Земли конструкция, основным элементом которой является огромная плоскость,покрытая светоотражательным слоем///./2011/04/09//. Положение конструкции в пространстве корректируется таким образом, чтобы отраженный от зеркальной поверхности солнечный свет попадал на поверхность планеты, вплоть до обратной ночной стороны планеты. Известно космическое зеркало и способ его развртывания в космосе по Пат. РФ 2424162,64 1/22, 64 1/10. В соответствии с известным способом выводят на орбиту Земли искусственный спутник, состоящий из космического зеркала для отражения солнечных лучей и, собственно, спутника с автоматической системой наведения. Спутник стабилизируют в пространстве. Космическое зеркало развертывают и наводят в пространстве так, чтобы его рабочая поверхность отражала солнечные лучи на заданную точку поверхности Земли. С помощью известного способа решается локальная задача преломления, концентрации и наведения солнечного света (лучей) на заданный локальный участок поверхности Земли. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является техническое решение Система в космосе для усиления фотосинтеза и соответствующий способ по Пат.РК 27375, МПК 64 1/42, 64 1/44, опубл. в БИ 9, 2013 г. Данное техническое решение принято за прототип к предлагаемому. Известное техническое решение имеет недостатки. Так, с его помощью решается узкая задача освещение некоего локального участка Земли, а уже после фильтрации - ретрансляция на Землю части солнечного спектра, необходимой для фотосинтеза растений и водорослей. Проведнный анализ технической, специальной и патентной литературы, других источников, в том числе электронно-информационныхне выявил работ по глобальному использованию энергии Солнца за счт развертывания в Космосе техногенных космических средств для отражения,преломления, концентрации и доведения до требуемого участка сфокусированного солнечного излучения, дальнейшего преобразования его в готовую энергию, либо использования е для разложения на удобные и эффективные формы доставки полученных компонентов, в частности,водорода, для дальнейшего получения в требуемых точках Земли энергии и пресной высококачественной питьевой воды. Технический результат при использовании предлагаемого изобретения заключается в глобальном использовании энергии Солнца за счт развртывания в Космосе техногенных космических средств для отражения,преломления и концентрации солнечного излучения и дальнейшего доведения до требуемого участка Земли сконцентрированного солнечного излучения с возможностью дальнейшего преобразования или использования в виде готовой энергии, либо дальнейшего высокоэнергетического разложения на исходные компоненты воды для доставки продуктов разложения, в частности, водорода, до места потребления,дальнейшего малозатратного получения энергии за счт сжигания доставленного водорода и дополнительного производства дешвой пресной питьевой воды. Указанный технический результат достигается за счт того, что в способе глобального обеспечения энергоресурсами и питьевой водой жителей планеты Земля, основанном на использовании в качестве основного источника энергии Солнца за счт развертывания в космическом пространстве отражающего солнечные лучи орбитального экрана,на гелиоцентрических орбитах разворачивают состоящую не менее чем из двух экранов систему преломляюще-отражающих экранов,обеспечивающих преломление, отражение и фокусирование солнечного излучения, направляют концентрированное солнечное излучение на расположенное в Антарктиде примнопреобразующее устройство,вырабатывают электроэнергию и используют е для электролиза воды с получением водорода и кислорода,доставляют водород в любую требуемую точку Земли, после чего сжиганием доставленного водорода вырабатывают в месте доставки электроэнергию с получением дистиллированной воды, которую после охлаждения и минерализации доводят до уровня товарной питьевой воды. Сопоставительный анализ с прототипом и с другими источниками информации показал, что заявляемый способ отличается тем, что на гелиоцентрических орбитах разворачивают состоящую не менее чем из двух экранов систему преломляюще-отражающих экранов,обеспечивающих преломление, отражение и фокусирование солнечного излучения, направляют концентрированное солнечное излучение на расположенное в Антарктиде примнопреобразующее устройство,вырабатывают электроэнергию и используют е для электролиза воды с получением водорода и кислорода,доставляют водород в любую требуемую точку Земли, после чего сжиганием доставленного водорода вырабатывают в месте доставки электроэнергию и получают дистиллированную воду, которую после охлаждения и минерализации доводят до уровня товарной питьевой воды. Изобретение поясняется иллюстрациями, где на фиг.1 схематично изображено размещение на гелиоцентрических орбитах орбитальных экранов. В соответствии с предлагаемым способом в космическом пространстве между Солнцем 1 и планетой Земля 2 на гелиоцентрических орбитах разворачивают систему орбитальных(преломляюще-отражающих) экранов 3, 4 и 5,обеспечивающих преломление, отражение и фокусирование солнечного излучения (солнечного света) на заданный локальный участок поверхности Земли, в данном случае, в районе Антарктиды. В районе Антарктиды размещено примнопреобразующее устройство 6, вырабатывающее электроэнергию любым известным способом,например, с помощью высокотемпературных теплоэлектростанций - ТЭЦ (основанных на использовании системы труб, прогреваемых энергией солнечного света до 500600 С и производящих пар, являющийся, в свою очередь,рабочим телом вырабатывающих электроэнергию турбин). Полученная электроэнергия затрачивается на высокоэнергозатратный процесс электролиза воды для получения в промышленных масштабах водорода и кислорода. В настоящее время водород производят главным образом (около 80) из нефти. Но это неэффективный для энергетики процесс, потому что энергия, получаемая от такого водорода, обходится в 3,5 раза дороже, чем энергия от сжигания бензина. В свою очередь водород транспортируется по специально проложенным по суше, дну океана трубопроводам до любого места Земного шара, до конкретного потребителя. Ввиду своей малой вязкости потери водорода при его транспортировании минимальны, что в целом приводит к минимизации расходов на транспортировку и распределение водорода. Доставленный до потребителя водород после его сжигания в специальных преобразовательных устройствах превращается в электроэнергию. При сжигании водорода не остатся никаких вредных продуктов сгорания, в результате чего отпадает нужда в системах отвода этих продуктов для работающих на водороде отопительных устройств. Дополнительным продуктом при сжигании водорода (результатом экзотермической реакции) является дистиллированная вода. После дополнительной обработки (е минерализации) она доводится до требуемого качества и является наилучшей по вкусовым качествам питьевой водой. Масштабы производства электроэнергии и питьевой воды огромны, они соответствуют растущим потребностям человечества в этих важных для себя компонентах. Эффективность получения таким способом электроэнергии не сопоставимы с имеющимися на сегодня технологиями ввиду, во-первых, их низких кпд(у ТЭЦ это не более 50, у АЭС - 30), во-вторых,в огромных потерях электроэнергии при е доставке по имеющимся коммуникациям, и, наконец, из-за 3 потерь у самих потребителей энергии (потребитель использует только ту часть энергии, на которую рассчитан сам прибор или технологическая установка). Также обстоит дело и с обеспечением питьевой водой. Естественные источники питьевой воды исчерпаемы, невосполнимы и недостаточны. Альтернативный же вариант производства искусственно созданной питьевой воды перспективен и практически достаточен для нужд человечества (в соответствии с предлагаемым способом ожидается получение дистиллированной воды до 10 млр.т/год). Допустима также транспортировка и полученного при электролизе кислорода по трубам до потребителя (это объм в 6-7 млр.т). В дальнейшем он необходим также для сжигания на ТЭЦ водорода. Выброс же кислорода, при отсутствии его транспортировки, не нарушит равновесный кислородно-озоновый баланс Земли. Первый орбитальный экран (зеркало) 3 имеет параметры диаметр 110 130 км, масса 6386 тыс. тонн и выведен на гелиоцентрическую орбиту на расстоянии от Земли в 33,2 млн.км (угол смещения 711 градусов). Экран выполнен в виде солнечного паруса из сверхтонкого материала с напылением зеркальным покрытием, что допускает нагрев оболочки до 70130 С. Экран удерживается на орбите в равновесном состоянии под действием сил системой тяг (не показаны) и суммарным давлением солнечного ветра. Второй орбитальный экран (зеркало) 4 имеет параметры диаметр 3245 км, масса 1421 тыс. тонн и выведен на гелиоцентрическую орбиту на удалении от Земли на 1823 млн. км (угол смещения 57 градусов). Конструктивно он выполнен также, как и экран 3, но отличается от него обратной вогнутостью, обеспечиваемой центральными тягами и встречно направленным давлением солнечного ветра и света от экрана 3. Третий экран 5 подобен экрану 1, но выполнен меньших размеров. Производство электроэнергии по предлагаемому способу доходит до 4,81020 Дж, то есть до прогнозного энергопотребления человечества в 2030 году. В качестве материала экранов может использоваться полимерный материал лавсан. Изготовленный из лавсана экран допускает нагрев до 170250 С(при наличии двухмикрометрического алюминиевого напыления. Выполнение задней поверхности экрана абсолютно чрной снизит до 150200 С температуру его нагрева. Экран выполнен секционным с размерами секций не менее 100100 м, ограниченных(окантованных) рамкой трубчатой конструкцией. Каждая трубка для приведения е в рабочее состояние заполняется азотом. Уровень современных технологий позволяет реализовать данный проект (соответствующий предлагаемому способу) по глобальному обеспечению энергоресурсами и питьевой водой жителей планеты Земля. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Способ обеспечения энергоресурсами и питьевой водой, основанный на использовании в качестве основного источника энергии Солнца за счт развртывания в космическом пространстве отражающего солнечные лучи орбитального экрана,отличающийся тем, что на гелиоцентрических орбитах разворачивают состоящую не менее чем из двух экранов систему преломляюще-отражающих экранов, обеспечивающих преломление, отражение и фокусирование солнечного излучения, направляют концентрированное солнечное излучение на расположенной в Антарктиде примнопреобразующее устройство, (высокотемпературная теплоэлектростанция),вырабатывают электроэнергию и используют е для электролиза воды с получением водорода и кислорода,доставляют водород в требуемую точку Земли,после чего сжиганием доставленного водорода вырабатывают в месте доставки электроэнергию и получают дистиллированную воду, которую после охлаждения и минерализации доводят до уровня питьевой воды.