Category: энергетика

Category was added automatically. Read all entries about "энергетика".

АэроГЭС

Мир без нефти - АэроГЭС

Второй (после Солнца) глобальный источник чистой возобновляемой энергии (~800 ТВт) и первый - пресной воды (в 11 раз больше всех рек).

Презентация
Видеопрезентация и Передача на НТВ
Патент RU 2500854, CN 104204359
АэроГЭС — реинкарнация гидроэнергетики
ТЭО для различных примеров АэроГЭС
АэроГЭС - возможно единственный способ спасти планету (тезисы)
Кампания на Indiegogo
Кампания на VCStart
Кампания на Planeta
АэроГЭС: вопросы и ответы
Пример расчета пилотной установки
Расчет сноса АэроГЭС при ураганных ветрах
Оптимизация сети АэроГЭС
Аккумулирование энергии в АэроГЭС
Комплексная модель АэроГЭС
Эксперименты

Сущность решения

Известно, что солнечная энергия, доходящая до нашей планеты, примерно в 10000 раз превосходит потребности человечества. Из нее примерно четверть уходит на испарение воды и фактически постоянно более-менее равномерно аккумулируется в атмосфере над любой точкой мира. Так как в год выпадает примерно 1 м осадков в среднем с высоты 5 км, то это дает потенциальную мощность порядка 810 TВт, что более чем в 60 раз превосходит все текущие потребности человечества (13 TВт). Стандартная гидроэнергетика принципиально способна использовать только малую часть этой энергии, так как все осадки теряют основную часть своей потенциальной энергии по пути к земле на преодоление сопротивления воздуха и удар об землю. Для того, чтобы использовать эту потенциальную энергию более рачительно, надо собирать воду на той высоте, где она конденсируется, и срабатывать в ГЭС весь перепад высот. Именно это и составляет сущность данного решения.

renewableenergypotentialvsfossilfuels.jpg


Интересно, что уже придумав это решение, я стал искать в интернете по ключевым словам подобные идеи и неожиданно обнаружил, что еще в 1915 году в одной из статей гениальный Никола Тесла практически был в полушаге до реализации этой идеи, правильно принципиально оценив необходимый ресурс, но так и не найдя схему для его реализации, для чего все было готово еще сто лет назад. Обидно. Если бы он тогда докрутил эту идею, то мы все жили бы совсем в другом мире -- чистом, экологичном, изобильном, без войн за нефть, без власти нефтебаронов и обслуживающих их подонков в погонах и без... увы, человечество потеряло сто лет!

Как реализовать решение - Аэро ГЭС

Схема одного из вариантов решения показана на рисунке. Аэро ГЭС содержит нижний бьеф 1, верхний бьеф 2, водовод 3, турбогенератор 4, сетчатые, тканные или пленочные поверхности 5, аэростат (дирижабль) 6 и крепежные тросы 7.


Collapse )
АэроГЭС

Будущим разработчикам АэроГЭС

Создание комплексной модели позволяет уже сейчас разрабатывать самые разные прототипы на основе концепции АэроГЭС.
Но есть несколько дополнительных направлений для ее дальнейшей оптимизации:

  1. Критерий оптимальности X*sin(a)/Cx/Va можно значительно повысить. Как было показано в работе МИТ, теоретическая эффективность сетки по приему воды X определяется в основном геометрическими факторами - шагом сетки и диаметром нити. Влияние локального коэффициента лобового сопротивления СD (который там для нити принят равным 1.18) при этом незначительно. В то же время, влияние его на интегральный коэффициент лобового сопротивления Сx и, следовательно, на критерий оптимальности и ТЭ показатели АэроГЭС может оказаться весьма значительным. Это означает, что ткань или сетка может быть сделана не из "цилиндрической" нити, а из профилированной нити и иметь, например, профиль крыла, что может на 2-3 порядка улучшить аэродинамику, уменьшить нагрузки на трос и значительно удешивить АэроГЭС вцелом.

  2. Новые материалы (например, на основе графеновых нанотрубок) могут значительно улучшить ТЭ показатели троса, который сейчас может быть выполнен только из довольно дорогой Дайнимы. Кроме того, цена на Дайниму может снизится на порядок при массовом производстве.

  3. Существенной оптимизации по КИУМ можно также добиться, если использовать каскадную схему АэроГЭС с нижней искусственной ГЭС.

АэроГЭС

Каскадная АэроГЭС

В принципе, это очевидное техническое решение, которое тем не менее также дает значительные преимущества АэроГЭС перед другими возобновляемыми источниками энергии.

Как известно, одной из главных проблем для возобновляемых источников является их нерегулярность (метеозависимость), а следовательно необходимость дополнительных значительных вложений в аккумулирование энергии. Одним из лучших решений на сегодняшний день этой задачи является гидроаккумулирование (ГАЭС). Для этого, используя подходящую возвышенность, строят обратимую ГЭС, которая работает то в насосном, то в генераторном режиме. При этом кпд обратимых гидроагрегатов как правило существенно хуже обычных гидротурбин.

АэроГЭС каскадного типа изящно решает эту проблему, заодно решая и проблему своей метеозависимости. Если имеется подходящая возвышенность, но с нее не течет никакая река, то АэроГЭС может легко организовать эту "реку" и промежуточный верхний бьеф, сливая свою воду в естаственном (метеозависимом) режиме не до нижнего бьефа, а до этого промежуточного верхнего бьефа такой каскадной ГЭС. Тогда эта нижняя ГЭС и будет играть роль гидроаккумулятора, причем с нормальными гидротурбинами, а согласованная работа самой АэроГЭС и этой каскадной обычной ГЭС позволит полностью исключить метеозависимость. Насосный режим при этом можно исключить - насосом будет работать само солнышко, поднимая воду до облаков.

#airhes

Cascade AirHES
Mainly this is an obvious solution, which nevertheless also offers significant advantages for AirHES over other sources of renewable energy.
As you know, one of the main problems for renewables is their irregularity (meteo dependence), and hence the need for further significant investments in energy storage. One of the best solutions for today of this task is a pumped-storage plant (PSP). By using a suitable hill, you can build a reversible hydroelectric power plant, which operates either the pump mode, or the regenerative mode. At the same time the efficiency of reversible hydroelectric units are generally much worse than conventional water turbines.
AirHES of cascade type can elegantly solve this problem, and at the same time solve the problem of the meteo dependence. If there is a suitable hill, but there is no a river, the AirHES can easily create this artificial "river" and the intermediate upstream by draining its water in natural (meteo dependent) mode NOT to the downstream, BUT to this intermediate upstream of the cascade hydropower plant. Then the lower hydroelectric power station and will play the role of accumulator (PSP) with usual hydraulic turbines, and coordinated work of the AirHES and this cascade conventional HPP will completely eliminate a meteo dependence. The pump mode in this case can be eliminated - Sun will operate itself as the pump by lifting the water up to the clouds.

АэроГЭС с электростатическим холловским генератором

Недавно написал следующий комментарий к основной статье про АэроГЭС:

EWICON + Air HES

" услышал про одну интересную идею прямого преобразования энергии ветра в электричество (холловская электростатика) - в принципе, это можно было бы совместить с АэроГЭС, чтобы использовать наши сети, когда нет облаков.
http://greenevolution.ru/2015/03/04/gollandskie-uchenye-predstavili-innovacionnyj-vetrogenerator-bez-lopastej/
http://www.youtube.com/watch?v=tqksCHWROBU
"

А сегодня подумал, что ту же идею можно применить и в самой АэроГЭС для преобразования гидроэнергии напрямую в электрическую. Вероятно, кпд такого генератора будет невысок, но отсутствие турбогенератора и существенное упрощение АэроГЭС даст достаточное преимущество для небольших установок.

Действительно, так как мы получаем из облаков практически непроводящий дистилят, то, создавая на некотором участке шланга перепад напряжения, мы можем получить частичную ионизацию воды и перенос тока ионов потоком воды, аналогично тому, как это показано в установке EWICON. При этом эти ионы будут тормозить поток, т.е. фактически преобразовывать гравитационную гидроэнергию в электроэнергию прямо на данном участке шланга. Создав последовательную батарею таких устройств на шланге и коммутируя их последовательно или параллельно, мы можем создать генератор требуемых электрических параметров, а кроме того снять проблему высокого давления воды в нижней части шланга.

Все это, конечно, нуждается в дополнительных исследованиях и оптимизации, но сама идея кажется интересной...

АэроГЭС: вопросы и ответы...

Передача об АэроГЭС на НТВ с участием профессора, д.т.н. А.С. Байбикова



За последнее время вышло много публикаций по АэроГЭС как за рубежом (просто прогуглите "Air HES")

[Spoiler (click to open)]
http://ecopreneurist.com/2014/08/25/can-cloud-power-supply-both-clean-water-and-clean-energy/
http://inhabitat.com/can-cloud-power-provide-clean-water-and-electricity-for-the-world/
http://www.redorbit.com/news/science/1113228256/cloud-power-for-renewable-energy-and-clean-water-air-hes-090814/
http://greenlivingideas.com/2014/08/25/air-hes-clouds-look-like-energy/
http://caretoclick.com/help-provide-clean-drinking-water/blog/air-hes
http://www.trendhunter.com/trends/air-hydroelectric-station
http://news.discovery.com/tech/alternative-power-sources/why-wait-for-rain-balloon-harvests-water-from-clouds-140911.htm
http://techxplore.com/news/2014-09-group-fund-cloud-harvesting.html
http://www.charge-energy.com/air-hes-system-to-collect-water-and-generate-electricity-from-the-clouds/
https://www.the-esa.org/blog/article/-/cloud-energy
http://blueskiesmeteorology.com/water-shortages-and-electricity-generation-problems-and-new-solutions/
http://agreenliving.org/can-cloud-power-provide-clean-water-and-electricity-for-the-world/
http://www.releasewire.com/press-releases/inventor-of-air-hydro-andrew-kazantsev-starts-indiegogo-campaign-for-cloud-power-the-invention-to-save-the-planet-536197.htm
http://www.hawaiinewsnow.com/story/26200749/inventor-of-air-hydro-andrew-kazantsev-starts-indiegogo-campaign-for-cloud-power-the-invention-to-save-the-planet
http://phys.org/news/2014-09-group-fund-cloud-harvesting.html
http://wxornotbg.com/2014/10/21/air-hes-looks-clouds-clean-water-energy/
http://www.weather.com/news/science/environment/cloud-power-clean-water-energy-air-hes-20141020
http://leedpoints.com/getting-energy-and-clean-water-from-the-clouds/
http://2045.com/news/33248.html
http://electricpower.einnews.com/article/222674503/IglhKfkn1QcbUDlK
http://article.wn.com/view/2014/09/09/Can_Cloud_Power_Provide_Clean_Water_and_Electricity_for_the_/
http://www.veooz.com/news/gHU1yD1.html
http://www.rinnovabili.it/innovazione/air-hes-elettricita-nuvole-666/
http://tecnologia.tiscali.it/articoli/news/scienza-tecnica/14/08/energia-dalle-nuvole-in-russia-ci-credono.html
http://www.greenstyle.it/energia-dalle-nuvole-grazie-al-dirigibile-air-hes-108397.html
http://www.meteoweb.eu/2014/09/air-hes-linnovativo-dirigibile-trasforma-nuvole-in-energia-pulita-acqua-potabile/319826/
http://www.fotovoltaicosulweb.it/guida/air-hes-il-dirigibile-che-produce-elettricita-dalle-nuvole.html
http://www.today.it/green/energia/air-hes-rinnovabile-nuvole.html
http://www.smileenergy.it/il-cloud-power-per-ottenere-energoia-elettrica-ed-acqua-potabile-dalle-nuvole/
http://www.italiaglobale.it/2014/08/air-hes-catturare-le-nuvole-per-ottenere-energia-pulita/
http://www.centrometeoitaliano.it/nubi-inedite-fonti-rinnovabili-novita-potrebbe-rivoluzionare-pianeta-27-08-2014-18746/
http://www.tgcom24.mediaset.it/green/2014/notizia/nuvole-nuove-rinnovabili-fonti-dal-cielo-di-acqua-ed-elettricita_2064794.shtml
http://greenenergyjournal.it/index.php/42-notizie-green/1870-energia-rinnovabile-ed-acqua-potabile-dalle-nuvole#.VBv5LPl_vNk
http://economia.diariodelweb.it/economia/articolo/?nid=20140919_319864
http://www.ecopresente.it/energia-rinnovabile-ed-acqua-potabile-dalle-nuvole/
http://www.profemorales.com/?p=11054
http://www.risparmiodienergia.it/efficienza-e-risparmio-energetico/air-hes-dirigibile-genera-energia-dalle-nuvole/
http://www.freenewspos.com/it/home-news-archivio/a/1562555/tecnologia/air-hes-energia-rinnovabile-8220-dalle-nuvole-8221?source=rss
http://actualidad.rt.com/ciencias/view/140078-dirigible-electricidad-nubes-rusia
http://www.energysavingmedia.com/news/page.php?a=10&n=14&cno=6191
http://forjandofuturos.wordpress.com/2014/09/12/ingerieros-rusos-crean-un-dirigible-que-generara-electricidad-a-partir-de-las-nubes/#more-7603
http://mondialibrasile.com/air-hes-il-progetto-delle-nuvole-che-danno-energia-30583
http://www.cachicha.com/2014/09/rusos-crean-un-aparato-capaz-de-generar-electricidad-partir-de-las-nubes/
http://www.noticias24.com/tecnologia/noticia/21162/rusos-crean-un-aparato-capaz-de-generar-electricidad-a-partir-de-las-nubes/
http://www.energie-rinnovabili.net/energie-rinnovabili/futuro-potrebbero-bastare-le-nuvole-produrre-energia-pulita
http://www.ecoseven.net/eco-invenzioni/ecoinvenzioni-il-dirigibile-che-trasforma-le-nuvole-in-energia-pulita
http://cikavosti.com/nova-sistema-bude-zbirati-vodu-i-viroblyati-elektriku-z-hmar/
http://www.lr21.com.uy/tecnologia/1194403-en-rusia-utilizan-dirigible-para-recoger-y-condensar-vapor
http://www.elregionaldelzulia.com/ani11/default.asp?ID=9893
http://www.veoverde.com/2014/08/proyecto-podria-capturar-agua-y-generar-energia-desde-las-nubes/
http://www.nyteknik.se/popular_teknik/teknikrevyn/article3847411.ece
http://motherboard.vice.com/de/read/dieser-ballon-sammelt-trinkwasser-aus-wolken-und-generiert-dabei-energie/
http://www.infohightech.com/le-systeme-air-hes-recueille-de-leau-et-produit-de-lelectricite-a-partir-des-nuages/
http://www.gentedehoy.com/noticias/2014/09/proyecto-captacion-de-agua-de-las-nubes/
http://sucredigital.net.ve/site/rusos-crean-un-aparato-capaz-de-generar-electricidad-a-partir-de-las-nubes/
http://dmodaenvzla.com/tecnologia/rusos-crean-un-aparato-capaz-de-generar-electricidad-a-partir-de-las-nubes
http://www.ekobonus.cz/obnovitelne-zdroje/rusky-vedec-chce-ziskavat-elektrinu-z-mraku


так и в России (часто просто смешные перепечатки из зарубежной печати)

http://i.rbc.ru/anons/item/energiya_iz_oblaka_rossijskij_startap_ishchet
http://greenevolution.ru/blogs/kazhdoe-oblako-nad-golovoj-eto-potencialno-blok-atomnoj-ili-teplovoj-elektrostancii-no-kuda-deshevle-i-chishhe/
http://greenevolution.ru/blogs/poluchenie-energii-ot-aeroges-pervyj-opyt/
http://greenevolution.ru/blogs/zelenaya-energiya-s-neba/
http://www.vesti.ru/doc.html?id=1964256
http://www.ntv.ru/novosti/1203046/
http://www.inno-mir.ru/home/news/140-2014-09-15-12-43-17
http://elektrovesti.net/34061_v-rossii-pridumali-sistemu-vyrabotki-elektroenergii-iz-oblakov
http://www.innoros.ru/news/14/09/sistema-air-hes-sobiraet-vodu-i-generiruet-energiyu-iz-oblakov
http://www.fainaidea.com/archives/57888
http://www.oilru.com/news/424439/
http://www.energy-fresh.ru/energoeffect/?id=9423
http://www.techcult.ru/technology/1873-elektrostanciya-dirizhabl
http://rabkor.ru/interview/2014/09/29/energy-in-the-skies
http://newsdiscover.net/news/read/Novaja_sistema_vyrabotki_elektrichestva_iz_oblakov.html
http://33live.ru/novosti/12-09-2014-novaya-sistema-budet-sobirat-vodu-i-vyrabatyvat-elektrichestvo-iz-oblakov.html

В том числе мне приходится отвечать на вопросы журналистов.
Поэтому, если вы забыли задать мне какой-то стандартный вопрос, возьмите информацию отсюда.

[Spoiler (click to open)]

  • Как родилась ваша идея АэроГЭС? Что подтолкнуло к её разработке?

Я по исходной профессии — инженер-атомщик и долгое время занимался термоядерными реакторами. Несмотря на то, что потом я некоторое время не работал в энергетике, но по возможности продолжал следить за основными трендами в этой области.
Про возможность использовать энергию облаков я задумался почти случайно — см. http://forum.israelinfo.ru/viewtopic.php?f=1&t=49408

Подтолкнул же к этому анализ известных решений в энергетике, неудовлетворенность ими (см. http://bari-x-andrew.livejournal.com/17900.html) и внутренняя уверенность, что задача имеет эвристический уровень решения.

  • В чём преимущества/отличительные черты вашего проекта от других современных разработок альтернативных источников энергии?

Ну, в первую очередь АэроГЭС – это не альтернативный источник энергии. АэроГЭС — просто разновидность ГЭС, т.е. использует известный издревле источник гидроэнергии, возникающей от энергии Солнца. Это энергия огромной термодинамической машины, одного из самых мощных процессов в природе – Круговорота Воды, который поглощает почти четверть всей падающей на планету энергии Солнца или почти половину энергии, доходящей до поверхности Земли. Простейший термодинамический анализ показывает, что даже при сравнительно низком кпд Карно (менее 10%) эта машина (Круговорот Воды) создает гигантские мощности на 2-3 порядка превышающие потребности всего человечества. Т.е. грубо говоря, нам достаточно использовать лишь каждую сотую каплю дождя, чтобы полностью обеспечить себя энергией.

см. "Мир без нефти - Аэро ГЭС"

А дальше решение возникло почти аналитически, стоит лишь задать правильные вопросы.
Например, почему мы не можем получить эту гигантскую энергию на обычных ГЭС? Потому что существуют:

  • Потери по вертикали: все осадки теряют основную часть своей потенциальной энергии по пути к земле на сопротивление воздуха и удар об землю

  • Потери по горизонтали: большинство осадков выпадают в океан или на равнину, так что их использование становится невозможным или экономически не выгодным

Поэтому сток всех рек в 11 раз меньше, чем все осадки, а мощность всех рек в 200 раз меньше исходной мощности осадков (т.е. мощности облаков).

Отсюда очевидно, что для того, чтобы избежать этих потерь, нужно собирать воду там, где она реально конденсируется (т.е. прямо в облаках) и использовать весь возможный гидравлический потенциал в любом месте земли или океана. И разумеется не я первый, кто до этого додумался. Например, подобная оценка была предложена и гениальным Николой Тесла еще в 1915 году.
Ну, а дальше стоит проблема технической реализации этой идеи. Например, еще до меня профессор, д.т.н. Александр Сергеевич Байбиков предложил свое решение (патент RU 2407914 C1 от 18.09.2009). Не зная о его решении, я предложил другую технологию (АэроГЭС, патент RU 2500854 C1 от 17.04.12). Возможно, кто-то предложит что-то еще...

Основные преимущества АэроГЭС состоят в том, что она основана на естественном и мощнейшем процессе самой Природы, а именно это:

  • Громадный потенциал, намного превосходящий все потребности человечества

  • Почти повсеместное использование (там, где есть капельные облака)

  • Возможность как гидроаккумулирования, так и накопления водорода

  • Получение нескольких ресурсов сразу – электричества, водорода, пресной воды

  • Принципиальная возможность снижения себестоимости энергии на 1-2 порядка

  • Абсолютная экологическая безопасность по любым загрязнениям, включая CO2

  • Спасение климата, экологии и теплового баланса Планеты

  • Отсутствие высоких технологий, возможность почти кустарного производства

  • Наконец, это просто чертовски красиво!


  • Как вы думаете, почему, хотя большинство компонентов АэроГЭС давно известны и доступны, до недавнего времени никто всерьёз не задумывался о её создании?

Честно говоря, сам удивляюсь!

АэроГЭС – объединение трех широко известных компонентов:

  • собственно ГЭС, известных со времен древних водяных мельниц

  • сеток для сбора тумана (а в данном случае, облаков, которые тот же туман, но выше уровня земли), известных по крайней мере с 80-х годов прошлого века

  • и систем поддержания этих сеток в воздухе на базе аэростатов и кайтов, также широко применявшихся еще 100 лет назад в Первую мировую войну

Может быть просто все, кому это смутно приходило в голову, не удосужились прикинуть возможные параметры такого технического синтеза, так как на первый взгляд кажется, что система получается огромной, громоздкой (а следовательно, дорогой), а выход воды и энергии будет смешной... Однако, если провести технико-экономические расчеты, то такая система оказывается не только конкурентоспособной, но и значительно выгодней любых существующих альтернатив. см. TEO_airhes_ru.pdf

Более того, сейчас даже не столь важно ТЭО, сколь те преимущества, которые дает АэроГЭС для экологии и сохранения климата. Возможно, что эти проблемы сейчас даже более критичны для будущего человечества, чем просто проблема нехватки энергоресурсов.
http://bari-x-andrew.livejournal.com/20844.html

  • Как вы оцениваете результаты испытания прототипа на Селигере летом прошлого года? Оправдали ли они ваши ожидания?

В целом, положительно оцениваю. Это был первый научный эксперимент такого рода. Ну, и как обычно: «первый блин — комом». Странно, если было бы иначе... Тем не менее качественный результат, подтверждающий возможность получения воды и энергии из облаков, с нашей точки зрения был получен. Кроме того возникли представления о том, в каком направлении следует двигаться дальше. Подробно об этом эксперименте можно прочитать тут http://greenevolution.ru/blogs/poluchenie-energii-ot-aeroges-pervyj-opyt/

  • Как вы считаете, почему ваш проект собрал достаточно много негативных отзывов? Есть ли у них обоснования? Как вы учитываете их в своей работе?

Ну, а когда абсолютно новая, пионерная идея не подвергалась обструкции? Это естественно! Как говорил Макс Планк: «Новая научная теория приобретает своих сторонников по мере вымирания ее противников» :)
А если серьезно, то многочисленные дискуссии с оппонентами, конечно, полезны. Мне пришлось сделать много расчетов и прочитать много источников из смежных отраслей знаний, чтобы найти ответы на те многочисленные вопросы, которые были заданы критиками. Окончательный ответ может дать только практика, создание прототипов и их испытания, однако нельзя «за деревьями не видеть леса». Для меня очевидно, что неразрешимых, физических проблем у АэроГЭС нет! Есть безусловно очень сложные вопросы, касающиеся аэродинамической устойчивости, прочностных характеристик на предельных ветровых нагрузках, гидродинамики, но эти вопросы технические, конструктивные, которые надо последовательно решать (и безусловно можно решить).

Например, представьте, что в 40-е годы прошлого века кто-то бы предложил построить АЭС или отправить человека в космос. Очевидно, что его в лучшем случае сначала бы просто сочли идиотом, так как критики тут же накидали бы кучу вопросов и проблем, на которые нельзя было бы сходу дать удовлетворительных ответов. Но если перед человечеством встает задача получить результат, то постепенно ответы и решения находятся, и уже через 10-20 лет задача решается. Поверьте, проблемы АэроГЭС не сопоставимо проще проблем АЭС или космоса, но зато результат куда более важен — он на уровне термояда или даже выше! АэроГЭС может НАВСЕГДА решить основные глобальные проблемы, которые сейчас в полный рост встали перед человечеством, так неужели мы поленимся найти для них чисто конструктивные решения...

  • В каких регионах возможна работа АэроГЭС, а где условия неблагоприятны?

В принципе, АэроГЭС может работать везде, где есть облака в капельной фазе. Разумеется это создает ограничения для северных стран, где такие облака имеются только летом. Конечно, это — проблема, но метео зависимость свойственна, к сожалению, почти всем возобновляемым источникам энергии. Для АэроГЭС это означает, что в теплую половину года она должна за счет избытков полученной энергии просто наработать достаточный запас водорода, который можно хранить в собственных аэростатах или подземных хранилищах (как сейчас аналогично запасают природный газ) и использовать его потом зимой в той же существующей энергетике, в которой сейчас используют природный газ и нефть.
Идеальная зона для использования АэроГЭС — это экваториальный облачный пояс, где капельные облака круглый год находятся на высотах до 5 км, и где можно получать эту энергию с максимальной плотностью ~ 500 Вт с м2 дешевой полипропиленовой сетки. В принципе, мощность этого пояса вполне достаточна, чтобы обеспечить весь мир дешевой электроэнергией, пресной водой и водородом.
Например, можно предположить, что в такой будущей энергетике, водород будет постоянно вырабатываться на экваторе, заполнять громадные аэростаты и затем транспортироваться в них же (как уже в дирижаблях) в индустриальные зоны севера, попутно снабжая тропические засушливые зоны пресной водой и создавая комфортные условия жизни практически на всей планете.

  • Какие погодные явления (сильный ветер, низкие температуры и тому подобное) могут помешать работе АэроГЭС, а какие ей не страшны, и почему?

«Нет плохой погоды, есть плохая одежда». Разумеется, АэроГЭС можно рассчитать под любые погодные условия, но не всегда «овчинка стоит выделки». Есть огромный набор многолетних метео наблюдений по всей планете, который позволяет нам оценить статистические данные по осадкам, облачности, температуре и скорости ветра. Анализ таких данных позволит оптимизировать наиболее пригодные зоны использования АэроГЭС с точки зрения экономической выгоды.
Кроме того, в конструкцию АэроГЭС изначально закладываются обратные связи, которые будут автоматически на физическом уровне обеспечивать ее живучесть и устойчивость. Например, возможное случайное обледенения сеток АэроГЭС приведет автоматически к ее снижению в более плотные и теплые слои атмосферы, где лед будет просто таять, после чего она автоматически будет восстанавливать рабочую высоту. Или например, свободная подвеска сетей (только за верхний край) не позволит ветровым нагрузкам от спонтанных порывов ветра разрушить систему, так как парусность будет автоматически снижаться при аномальном усилении ветра.
Помимо этого, АэроГЭС может управляться простейшими контроллерами, которые на основе текущих метео данных (а также предсказанных данных или диспетчерских команд, полученных через Интернет) будут целенаправленно менять высоту (за счет накопления или слива воды в верхнем бьефе) и аэродинамические углы атаки (за счет использования энергии того же ветра через управляемые храповики такелажа), для того чтобы избежать разрушительных нагрузок и обеспечить максимальную производительность АэроГЭС - см. Blowby_airhes_ru.pdf

  • Какой практический выход от проекта вы планируете получить в ближайшие 5-10 лет?

Задача АэроГЭС — заменить основную часть топливной энергетики к 2050 году. За ближайшие 5-10 лет необходимо построить и опробовать на прототипах различные основные конструктивы АэроГЭС от кВт-ных до ГВт-ных мощностей. Я полагаю, что уже первые прототипы смогут подтвердить высокие технико-экономические показатели АэроГЭС, а дальше все остальное сделает бизнес, который, увидев сумасшедшую рентабельность и низкие сроки окупаемости, начнет с огромной выгодой для себя (а не из-под палки, как сейчас) вкладывать деньги в новую зеленую энергетику... И тогда лет через 20-30 наши дети и внуки будут жить в совсем другом мире — “чистом, экологичном, изобильном, без войн за нефть, без власти нефтебаронов и обслуживающих их подонков в погонах и без”.

IndieGoGo: CLOUDS POWER - the invention to save the Planet





Каждое облако над головой - это блок атомной или тепловой электростанции, но куда дешевле и чище... Давайте спасем Планету вместе!


Тезисы

Перед человечеством объективно стоят следующие принципиально важные и глобальные проблемы:

  • энергетическая

  • нехватка пресной воды

  • экологическая

  • спасение климата и жизни на планете

Существующие технологии не позволяют избежать возможной катастрофы в период 2050-2100 годов.
Предлагается технология использования Энергии Облаков, возможно единственная, которая позволяет этого избежать.

[Spoiler (click to open)]Подход к решению шаг-за-шагом:

1. Принципиальная неустойчивость климата планеты

Цитата: "Жизнь может существовать в температурном интервале, соответствующем жидкому состоянию гидросферы. Жидкая гидросфера Земли физически неустойчива по отношению к переходу в состояния полного оледенения планеты или полного испарения океанов. В отсутствие биотического управления окружающая среда и климат Земли в течение короткого времени перейдут в одно из этих двух устойчивых состояний, непригодных для жизни человека." - http://bioticregulation.ru/index_r.php


bioticregulation_ru.jpg

Таким образом проблема разбалансировки климата - это далеко не просто проблема комфорта человечества. Это проблема самой возможности существования жизни на Земле. У нас в Солнечной системе есть два ближайших соседа - Венера и Марс, которые как раз наглядно показывают, что будет с нами, если мы немедленно не остановимся и свалимся в одно из этих УСТОЙЧИВЫХ состояний. Несмотря на то, что разные климатические модели дают разные временные прогнозы разрушения стабильности экосистемы Земли, мы должны ориентироваться на худшие предсказания, которые дают нам всего несколько десятилетий до начала НЕОБРАТИМЫХ последствий.

2. Выделение в атмосферу углекислого газа - главный источник климатической проблемы.

Все, что природа запасала миллионы лет в виде органических видов топлива (угля, нефти, газа), человечество израсходует всего за пару столетий с начала промышленной революции. Сначала мы думали, что главная проблема - энергетическая, что нам просто скоро не хватит ресурсов. Но сейчас понятно, что при нынешних темпах потребления, мы уничтожим Землю даже раньше из-за глобальной климатической катастрофы.

Рекомендую всем посмотреть замечательное выступление Билла Гейтса на TED:

Цитата: "и вот моё пожелание. Оно очень конкретно: изобрести эту технологию. Если бы я мог загадать лишь одно желание на следующие 50 лет, мог бы загадать, кто будет президентом, загадать открытие новой вакцины, а эту тему я люблю, или загадать изобретение такой штуки, которая даёт энергию за полцены и без СО2, то я бы выбрал последнее. Оно имеет самые мощные последствия." - http://www.ted.com/talks/bill_gates (там можно включить русские титры)



Билл Гейтс не знает приемлемого решения. От безысходности он предлагает разработку одного из весьма экзотических вариантов в области атомной энергетики - проект Terrapower. Думаю, что он и сам слабо верит в успех, но надо же что-то делать...

По поводу возобновляемых источников Гейтс говорит следующие правильные слова:

"Последние три из пяти направлений я сгруппировал. Это так называемые «возобновляемые источники». Конечно, замечательно, что для них не требуется топлива, но и они обладают недостатками. Первый – плотность энергии, аккумулируемой посредством этих технологий, существенно ниже, чем в электростанции. Это – энергетические угодья, речь идёт о площадях на много квадратных километров, в тысячи раз больше, чем занимает обычная электростанция. Кроме того, источник энергии неустойчив. Солнце светит не целый день, да и не каждый день, равно как и ветер непостоянен. А потому, если мы зависим от этих источников, то надо придумать способ получения энергии за время отсутствия её на источнике. Здесь огромные проблемы с себестоимостью. Проблемы с передачей на расстояние. Например, если источник энергии находится за пределами вашей страны, то вам нужна не только технология, но и защита от риска поступления энергии извне.

И, наконец, проблема хранения. Чтобы представить масштабы этой проблемы, я посчитал суммарную ёмкость всех типов производимых сегодня батарей – для автомобилей, компьютеров, телефонов, фонариков, для всего – и сравнил это с мировым объёмом используемой электроэнергии. Выяснилось, что всех производимых сейчас батарей хватит лишь на 10 минут мирового энергопотребления. Значит, здесь нужен революционный прорыв, нечто в сотни раз лучше, чем то, что позволяют нынешние подходы. Это небезнадёжно, но и не так легко. Такая проблема возникает, если мы хотим производить от нестабильного источника на 20-30% больше энергии, чем требуется для текущего потребления. Если мы полностью зависим от источника, то для этого потребуется невероятная чудо-батарея."


3. Проблема существующих энергетических ресурсов.

Есть много исследований, которые рассматривают и отдельно проблему энергетических ресурсов, например - http://www.theoildrum.com/node/8717

В принципе все сводится к следующей вполне понятной диаграмме.



Надежды на быстрое освоение термоядерной энергии, мягко говоря, не оправдались. Миллиарды вложенные в эти исследования привели к убежденности, что в принципе это достижимо, но требует огромных ресурсов, что приводит к экономической несостоятельности этой концепции на ближайшее столетие, по крайней мере. Из остального можно использовать либо атомную энергию (которая после Чернобыля и Фукусимы сильно замедлила свое развитие), либо органическое топливо (которое создает проблему с CO2, экологией и климатом), либо возобновляемые источники (из которых реально по ресурсу проходят только солнечные панели и, возможно, ветрогенераторы). Результат анализа существующих технологий обычно заканчивается пессимистическим выводом, что пока не закончилось органическое топливо (а это примерно пара сотен лет), человечество вынуждено будет использовать его, попутно пытаясь минимизировать проблему накопления CO2 и молясь, чтобы пронесло с проблемой климата. Что будет дальше - Бог весть...

Если не пронесет, то катастрофа может наступить уже в 2050-2100 годах... Если климатическая катастрофа станет очевидной, то возможен ТОЛЬКО НЕМЕДЛЕННЫЙ переход на возобновляемые источники, но даже при самых предельных темпах мы максимально можем рассчитывать только на замещение порядка 50% энергетики к 2050 году. Что будет означать глубочайший коллапс в развитии человечества, сокращение его численности из-за голода и нехватки энергетических и иных ресурсов, и т.д.

4. Фундаментальные ограничения возобновляемой энергетики.

Опять же, есть много исследований на эту тему, например - http://oneinabillionblog.com/energy/renewable-energy/fundamental-limitations-of-renewable-energy/ и другие материалы на этом сайте. Собственно, основное было сказано и в вышеприведенной цитате Билла Гейтса - рассредоточенность (размерность 2, тогда как в традиционной энергетике - размерность 0) и неравномерность (что эквивалентно дополнительным вложениям в аккумулирование).

При этом по ресурсам, как было написано выше, достаточны только солнце и (возможно) ветер. Традиционная гидроэнергетика, которая также лишь разновидность солнечной энергии, не имеет достаточного ресурса - например, http://physics.ucsd.edu/do-the-math/2011/12/how-much-dam-energy-can-we-get/

Однако использование энергии облаков по технологии АэроГЭС увеличивает этот ресурс почти в 200 раз (см. картинку выше) и кардинально меняет эту оценку.

Принципиально при этом то, что вступает в игру ее величество ЭКОНОМИКА. Все три способа преобразования (панели, ветер, облака) имеют тот же порядок по плотности энергии (~100 Вт/м2), но только для АэроГЭС всю эту энергию практически без потерь можно слить в одну точку (труба/турбина), сделав часть пропорциональную м2 несравненно дешевле, чем в других альтернативах. А это предполагает на 1-2 порядка меньшие удельные капиталовложения (~10 $/кВт) и низкие сроки окупаемости (~ месяца), которые позволят быстро перестроить энергетику и успешно пройти энергетический и климатический коллапс в районе 2050-2100 годов.

То есть, несмотря на то, что в АэроГЭС улавливание энергии тоже имеет размерность 2 (пропорционально площади сети или кайта, но не площади на земле!), само преобразование энергии (а это и есть самый капиталоемкий элемент любой электростанции) можно осуществлять в одной точке (размерность 0), в отличие от солнечных панелей и ветрогенераторов, где дорогие преобразователи также размножены пропорционально размерности 2. Кроме того, АэроГЭС может сама и сглаживать неравномерность небольшим гидроаккумулированием и куда большим (в 600 раз!) аккумулированием в виде водорода в балонетных аэростатах. При этом аккумулирование (и возможно, доставка) энергии в виде водорода создает возможность постепенного и безболезненного перехода с природного газа на существующих традиционных электростанциях и транспорте на водород.


АэроГЭС шаг-за-шагом:

1. Потенциальная мощность Круговорота Воды в Природе
Круговорот Воды - самый мощный процесс в Природе – это около четверти всей солнечной энергии или почти половина энергии, достигающей поверхности Земли.

Так как каждый год выпадает в среднем около 1 м осадков, это соответствует огромной мощности ~ 800 ТВт, что:

  • более чем в 60 раз превосходит все текущие энергетические нужды человечества

  • более чем в 400 раз превосходит мощность всех электростанций



2. Почему же обычные ГЭС дают так мало энергии?!

  • Потери по вертикали: все осадки теряют основную часть своей потенциальной энергии по пути к земле на сопротивление воздуха и удар об землю

  • Потери по горизонтали: большинство осадков выпадают в океан или на равнину, так что их использование становится невозможным или экономически не выгодным

Поэтому сток всех рек в 11 раз меньше, чем все осадки, а мощность всех рек в 200 раз меньше мощности облаков

3. Как избежать потерь энергии?

  • Собирать воду там, где она реально конденсируется, т.е. прямо в облаках

  • Использовать весь возможный гидравлический потенциал в любом месте земли или океана

Это было предложено Николой Тесла еще в 1915 году.

4. АэроГЭС – это сумма 3-х хорошо известных устройств:

  • Обычная ГЭС

  • Аэростаты заграждения или кайты

  • Системы сбора тумана



5. Патент на АЭРО ГЭС



Изобретение относится к гидроэнергетике и может быть использовано для получения энергии, запасенной в атмосферной влаге в любой точке мира. Устройство содержит нижний бьеф 1, верхний бьеф 2, водовод 3, турбогенератор 4 и поверхности 5. Поверхности 5 выполнены с возможностью приема атмосферной влаги из воздушного потока и доставки ее к верхнему бьефу. Причем поверхности 5 подняты на высоту выше точки росы для данных атмосферных условий. Для поддержания поверхностей 5 используются аэростаты или дирижабли 6. Обеспечивается расширение функциональных возможностей и увеличение удельной мощности ГЭС путем использования максимально возможного перепада высот между верхним и нижним бьефом от высоты реальной конденсации атмосферной влаги в облаке до уровня земли.

Для более полной информации см. http://airhes.com

6. Что это дает?


  • практически вечную и ничем не ограниченную дармовую электроэнергию и чистую воду для питья и орошения, причем в любой точке планеты, где есть облака

  • минимальный расход места на земле (как под ЭС, так и под ЛЭП), а также возможность использования любых поверхностей (включая огромные территории пустынь, морей, океанов и т.п.)

  • модульность (можно собирать системы любой мощности из стандартных модулей, например, по 1 МВт)

  • мобильность (для оперативного перебазирования при необходимости или даже для использования на транспорте, например, для снабжения электроэнергией и водой океанских судов)

  • чистоту и экологичность из-за сравнительно небольших локальных гидропотоков по сравнению с обычными ГЭС и полным отсутствием тепловых, химических или ядерных выбросов в окружающую среду

  • увеличение удельной мощности ГЭС (т.е. мощности на единицу расхода воды) путем использования максимально возможного перепада высот между верхним и нижним бьефом (от высоты конденсации атмосферной влаги до уровня земли)

  • существенно более низкие капитальные затраты на единицу мощности и издержки по сравнению с любыми другими известными видами возобновляемой и невозобновляемой энергетики

  • возможность дополнительного использования для сетевой связи, видеонаблюдения, высотной рекламы, грозозащиты, климатической защиты (например, против ураганов и торнадо в США по берегу Мексиканского залива), регулирования климата (например, отсечением дождей в Питере по дамбе при преобладающей юго-западной розе ветров), ПВО (например, для Израиля), затенения в жарких странах и многое другое...

7. Технико-экономическое обоснование
Оценка максимальной производительности: В грозовой туче у нас до 5 г/м3 воды. Пусть это будет только 1 г/м3, на высоте 5 км, обычная скорость ветра здесь составляет 10 м/с, получаем 500 Вт/м2. Для сравнения, блок АЭС мощностью 500 МВт будет эквивалентен ~ 1 км2 сетки для Аэро ГЭС. Не так много, учитывая, что блок АЭС находится на земле и занимает примерно такую же территорию (не считая еще ~100 км2 санитарной зоны вокруг АЭС). И эта земля потеряна навсегда. А нам нужно только место для турбины, остальная часть находится на высоте 5 км и может быть демонтирована в любой момент.

Таким образом, если провести экономическую аппроксимацию по экстенсивному фактору (т.е. в расчете на 1 м2 активной поверхности - $ 0.5 для двойного слоя полипропиленовой сети), то для больших Аэро ГЭС можно ожидать в соответствии с законом «квадрат – куб» следующие предельные величины для удельных капиталовложений:

  • для пессимистической оценки (по средним данным пассивных систем сбора тумана) ~ 2 Вт/м2 -> ~ 250 $/кВт

  • для оптимистической оценки (по максимальным данным активных систем сбора тумана) ~ 50 Вт/м2 -> ~ 10 $/кВт

  • для сверх оптимистической оценки (по физическому расчету для экваториальной зоны) ~ 500 Вт/м2 -> ~ 1 $/кВт

Для сравнения

  • самые дешевые в сегодняшней энергетике ТЭЦ с газовыми турбинами ~ 500-700 $/кВт при самых больших издержках ~ 5 центов за кВт-час,

  • обычные ТЭЦ  ~ 1500 $/кВт при издержках ~ 2.5 цента за кВт-час,

  • ГЭС ~ 1000-3000 $/кВт при издержках ~ 0.5 цента за кВт-час,

  • АЭС ~ 5000 $/кВт при издержках ~ 2.5 цента за кВт-час

Для детальных расчетов см. ТЭО для различных примеров АэроГЭС

8.Главные преимущества

  • Громадный потенциал, значительно превосходящий все потребности человечества

  • Почти повсеместное использование, где есть капельные облака

  • Возможность аккумулирования энергии и как гидроаккумулирующей станции, и как накопителя водорода

  • Получение нескольких важнейших ресурсов одновременно – электрической энергии, водорода, пресной воды

  • Принципиальная возможность снижения себестоимости энергии на 1-2 порядка

  • Абсолютная экологическая безопасность по любым загрязнениям и CO2

  • Спасение климата и теплового баланса Планеты

  • Технологическая простота, возможность повсеместного производства

  • Наконец, это потрясающе красиво!

9. Главные ограничения, проблемы, риски, задачи

  • Физические - замерзание воды. Это ограничивает круглогодичное использование в северных странах.

  • Эксплуатационные - неравномерность облаков. Возможные решения:


  1. аккумулирование воды на верхнем бьефе (в 2-3 раза выгодней использования традиционных химических аккумуляторов).

  2. предполагаемый альтернативный механизм индуцированной конденсации на сетке (подобно осаждению росы)

  3. аккумулирование водорода (в балонетных аэростатах, в 600 раз эффективнее гидроаккумулирования)

  4. восстановления алюминия для транспортных топливных элементов


  • Инженерные - получение энергии с высоты 2-5 км. Возможные решения:


  1. стандартный напорный шланг-водовод (Kevlar, Dyneema) или вертикальная труба

  2. безнапорный гравитационный шланг-водовод (канальный водопад)

  3. канатная дорога (обратный водоподъемник).


  • Отсутствие опыта - требуются дальнейшие исследования и оптимизация для разных типов установок.

10. Оптимистический технический бизнес-план

  • Исследования и разработки - расчетное моделирование и эксперименты для различных типов сетей и кайтов (идеально в горах с орографической облачностью) -  ~$10k и ~ полугода

  • Создание технического прототипа на основе кайта для получения питьевой воды в любом месте, где есть облака - ~$20-30k и ~ полгода (в случае успеха, это может уже изготавливаться для водоснабжения)

  • Создание технического прототипа для производства энергии и воды (~20-50kW) на основе комбинации кайта, сетей и аэростата для длительной работы - ~$50-100k и ~ полгода

  • Создание больших установок (~20-50MW) для получения прибыли (со сроком окупаемости ~ месяца) - ~$1M и ~ полгода

  • Создание энергетических комплексов (~1GW) и решение проблем человечества за 10-20 лет



Присоединяйтесь: #cloudspower - http://igg.me/at/cloudspower

АэроГЭС - возможно единственный способ спасти планету (тезисы)

Перед человечеством объективно стоят следующие принципиально важные и глобальные проблемы:
- энергетическая
- нехватка пресной воды
- экологическая
- спасение климата и жизни на планете
Покажем, что существующие  технологии  не  позволяют  избежать  возможной катастрофы  в  период  2050-2100  годов.
Предлагается технология АэроГЭС, возможно единственная, которая позволяет этого избежать.

1. Принципиальная неустойчивость климата планеты - http://bioticregulation.ru/index_r.php

Цитата: "Жизнь может существовать в температурном интервале, соответствующем жидкому состоянию гидросферы. Жидкая гидросфера Земли физически неустойчива по отношению к переходу в состояния полного оледенения планеты или полного испарения океанов. В отсутствие биотического управления окружающая среда и климат Земли в течение короткого времени перейдут в одно из этих двух устойчивых состояний, непригодных для жизни человека."



Таким образом проблема разбалансировки климата - это далеко не просто проблема комфорта человечества. Это проблема самой возможности существования жизни на Земле. У нас в Солнечной системе есть два ближайших соседа - Венера и Марс, которые как раз наглядно показывают, что будет с нами, если мы немедленно не остановимся и свалимся в одно из этих УСТОЙЧИВЫХ состояний. Несмотря на то, что разные климатические модели дают разные временные прогнозы разрушения стабильности экосистемы Земли, мы должны ориентироваться на худшие предсказания, которые дают нам всего несколько десятилетий до начала НЕОБРАТИМЫХ последствий.

2. Выделение в атмосферу углекислого газа - главный источник климатической проблемы.

Все, что природа запасала миллионы лет в виде органических видов топлива (угля, нефти, газа), человечество израсходует всего за пару столетий с начала промышленной революции. Сначала мы думали, что главная проблема - энергетическая, что нам просто скоро не хватит ресурсов. Но сейчас понятно, что при нынешних темпах потребления, мы уничтожим Землю даже раньше из-за глобальной климатической катастрофы.

Рекомендую всем посмотреть замечательное выступление Билла Гейтса на TED - http://www.ted.com/talks/bill_gates (там можно включить русские титры)

Цитата: "и вот моё пожелание. Оно очень конкретно: изобрести эту технологию. Если бы я мог загадать лишь одно желание на следующие 50 лет, мог бы загадать, кто будет президентом, загадать открытие новой вакцины, а эту тему я люблю, или загадать изобретение такой штуки, которая даёт энергию за полцены и без СО2, то я бы выбрал последнее. Оно имеет самые мощные последствия."

Билл Гейтс не знает приемлемого решения. От безысходности он предлагает разработку одного из весьма экзотических вариантов в области атомной энергетики - проект Terrapower. Думаю, что он и сам слабо верит в успех, но надо же что-то делать...

По поводу возобновляемых источников Гейтс говорит следующие правильные слова:

"Последние три из пяти направлений я сгруппировал. Это так называемые «возобновляемые источники». Конечно, замечательно, что для них не требуется топлива, но и они обладают недостатками. Первый – плотность энергии, аккумулируемой посредством этих технологий, существенно ниже, чем в электростанции. Это – энергетические угодья, речь идёт о площадях на много квадратных километров, в тысячи раз больше, чем занимает обычная электростанция. Кроме того, источник энергии неустойчив. Солнце светит не целый день, да и не каждый день, равно как и ветер непостоянен. А потому, если мы зависим от этих источников, то надо придумать способ получения энергии за время отсутствия её на источнике. Здесь огромные проблемы с себестоимостью. Проблемы с передачей на расстояние. Например, если источник энергии находится за пределами вашей страны, то вам нужна не только технология, но и защита от риска поступления энергии извне.
И, наконец, проблема хранения. Чтобы представить масштабы этой проблемы, я посчитал суммарную ёмкость всех типов производимых сегодня батарей – для автомобилей, компьютеров, телефонов, фонариков, для всего – и сравнил это с мировым объёмом используемой электроэнергии. Выяснилось, что всех производимых сейчас батарей хватит лишь на 10 минут мирового энергопотребления. Значит, здесь нужен революционный прорыв, нечто в сотни раз лучше, чем то, что позволяют нынешние подходы. Это небезнадёжно, но и не так легко. Такая проблема возникает, если мы хотим производить от нестабильного источника на 20-30% больше энергии, чем требуется для текущего потребления. Если мы полностью зависим от источника, то для этого потребуется невероятная чудо-батарея."

3. Проблема существующих энергетических ресурсов.

Есть много исследований, которые рассматривают и отдельно проблему энергетических ресурсов, например - http://www.theoildrum.com/node/8717

В принципе все сводится к следующей вполне понятной диаграмме.

renewableenergypotentialvsfossilfuels
Надежды на быстрое освоение термоядерной энергии, мягко говоря, не оправдались. Миллиарды вложенные в эти исследования привели к убежденности, что в принципе это достижимо, но требует огромных ресурсов, что приводит к экономической несостоятельности этой концепции на ближайшее столетие, по крайней мере. Из остального можно использовать либо атомную энергию (которая после Чернобыля и Фукусимы сильно замедлила свое развитие), либо органическое топливо (которое создает проблему с CO2, экологией и климатом), либо возобновляемые источники (из которых реально по ресурсу проходят только солнечные панели и, возможно, ветрогенераторы). Результат анализа существующих технологий обычно заканчивается пессимистическим выводом, что пока не закончилось органическое топливо (а это примерно пара сотен лет), человечество вынуждено будет использовать его, попутно пытаясь минимизировать проблему накопления CO2 и молясь, чтобы пронесло с проблемой климата. Что будет дальше - Бог весть...

Если не пронесет, то катастрофа может наступить уже в 2050-2100 годах... Если климатическая катастрофа станет очевидной, то возможен ТОЛЬКО НЕМЕДЛЕННЫЙ переход на возобновляемые источники, но даже при самых предельных темпах мы максимально можем рассчитывать только на замещение порядка 50% энергетики к 2050 году. Что будет означать глубочайший коллапс в развитии человечества, сокращение его численности из-за голода и нехватки энергетических и иных ресурсов, и т.д.

4. Фундаментальные ограничения возобновляемой энергетики.

Опять же, есть много исследований на эту тему, например - http://oneinabillionblog.com/energy/renewable-energy/fundamental-limitations-of-renewable-energy/ и другие материалы на этом сайте. Собственно, основное было сказано и в вышеприведенной цитате Билла Гейтса - рассредоточенность (размерность 2, тогда как в традиционной энергетике - размерность 0) и неравномерность (что эквивалентно дополнительным вложениям в аккумулирование).

При этом по ресурсам, как было написано выше, достаточны только солнце и (возможно) ветер. Традиционная гидроэнергетика, которая также лишь разновидность солнечной энергии, не имеет достаточного ресурса - например, http://physics.ucsd.edu/do-the-math/2011/12/how-much-dam-energy-can-we-get/

Однако использование энергии облаков по технологии АэроГЭС увеличивает этот ресурс почти в 200 раз (см. картинку выше) и кардинально меняет эту оценку.

Принципиально при этом то, что вступает в игру ее величество ЭКОНОМИКА. Все три способа преобразования (панели, ветер,
облака) имеют тот же порядок по плотности энергии (~100 Вт/м2), но только для АэроГЭС всю эту энергию практически без потерь можно слить в одну точку (труба/турбина), сделав часть пропорциональную м2 несравненно дешевле, чем в других альтернативах. А это предполагает на 1-2 порядка меньшие удельные капиталовложения (~10 $/кВт) и низкие сроки окупаемости (~ месяца), которые позволят быстро перестроить энергетику и успешно пройти энергетический и климатический коллапс в районе 2050-2100 годов.

То есть, несмотря на то, что в АэроГЭС улавливание энергии тоже имеет размерность 2 (пропорционально площади сети или кайта, но не площади на земле!), само преобразование энергии (а это и есть самый капиталоемкий элемент любой электростанции) можно осуществлять в одной точке (размерность 0), в отличие от солнечных панелей и ветрогенераторов, где дорогие преобразователи также размножены пропорционально размерности 2. Кроме того, АэроГЭС может сама и сглаживать неравномерность небольшим собственным  или каскадным гидроаккумулированием и куда большим (в 600 раз!) аккумулированием в виде водорода в балонетных аэростатах. При этом аккумулирование (и возможно, доставка) энергии в виде водорода создает возможность постепенного и безболезненного перехода
с природного газа на существующих традиционных электростанциях и транспорте на водород.