Электростанция в спичечном коробке1

• Ирик Имамутдинов

Ученые лаборатории систем силовой электроники Швейцарского технологического института в Цюрихе разработали электрогенератор размером со спичечный коробок, вращающийся со скоростью 500 тыс. оборотов в минуту.

Это новый мировой рекорд скорости вращения для роторных устройств — существующие сейчас промышленные образцы имеют скорость вращения «всего» 250 тыс. оборотов в минуту. В ближайшие два-три года швейцарские ученые рассчитывают довести скоростной показатель до миллиона оборотов в минуту. Правда, для этого им придется поработать с новыми материалами, которые могли бы выдержать действие чудовищных центробежных сил, возникающих при таких скоростях вращения маленького ротора (длиной он со спичку и толщиной немногим больше миллиметра). Сейчас, чтобы избежать центрифужных нагрузок, разработчики покрыли ротор титановым сплавом, а вкрапленные в образец магниты изготовили из сплава самария и кобальта.

Сам электрогенератор вместе с другими элементами устройства, миниатюрной газовой турбиной и системой электронной регулировки, легко поместить в пачку из-под сигарет. Туда же поместится и топливный бак, заправки которого достаточно для десяти часов работы миниатюрного турбогенератора. Его электрическая мощность доходит до 100 ватт, что намного превышает возможности сопоставимых по объему литиевых батареек: при сжигании, например дизельного топлива в крошечной газовой турбине выделяется почти в десять раз больше энергии, чем может выдать традиционный аккумулятор.

Создатели устройства уверены, что со временем турбогенераторы-лилипуты заменят обычные батарейки и аккумуляторы, широко используемые сейчас в мобильных устройствах: телефонах, ноутбуках и т. п. Большое будущее таким устройствам прочат и в других отраслях, в частности в медицинской технике — для питания кардиостимуляторов, искусственных органов, например сердца, мобильных систем вентиляции легких. Опыт изготовления суперскоростных роторов пригодится не только в миниатюрных и мощных источниках питания, но и в различных приводах, например для стоматологических буров или для сверхлегких систем поддержания давления воздуха в кабине пилота самолета или космического корабля.

Но практическая промышленная реализация этой технологии — дело все-таки не самого ближайшего будущего. Сейчас ученым надо решать множество проблем, причем связанных не только с повышением прочностных характеристик отдельных частей турбогенератора, необходимых для достижения новых рекордов скорости вращения. Есть более простые с точки зрения обывателя ниокровские задачи. Что, например, делать с теплом, выделяемым в результате работы газовой турбины, или как уменьшить свист, издаваемый сверхоборотистым ротором и достигающий порой нескольких десятков децибел? Со временем эти задачи, вероятно, будут решены. Микроэлектромеханические системы (Micro-Electro Mechanical Systems, MEMS,) аналитики включают в перечень ключевых «белых» технологий, которые могут оказать критическое влияние на развитие целых отраслей экономики в ближайшее десятилетие. По данным Gartner, уже существующий рынок микросистем растет на 10–15% в год, а вклады инвесторов, в том числе и венчурных, в разрабатываемые технологии удваиваются каждые два года.

• Томские ученые не только сумели разработать уникальное химическое вещество, но и довели свое ноу-хау до стадии промышленного производства
• Член Римского клуба и автор книги «Фактор 5» Эрнст фон Вайцзеккер уверен, что новые технологии помогут отдалить дефицит ресурсов и экологические катастрофы. Чтобы стимулировать применение этих технологий, он предлагает повышать цены на ресурсы и вводить эконалоги
• Экоробот спасет океаны