Физика и магия вакуума. Древнее знание прошлых цивилизаций.

     Для расчета стоимостных характеристик нам нужно уметь оценивать хотя бы грубо затраты на строительство станции. Оказалось, что это не сложно сделать. Основная масса станции приходится на теплообменники, поэтому стоимость их изготовления будет определять стоимость всей станции. В настоящее время цену листового железа толщиной 0.5-1.0 мм можно считать равной 0.5 евро/кг, а цена меди превышает цену железа в 7.5 раз. Практика показывает, что общие затраты на изготовление пластинчатых теплообменников превышают стоимость металла грубо в 10 раз, а затраты на строительство атомной станции примерно равны стоимости всего оборудования. Поэтому для грубой оценки общих затрат на строительство станции достаточно массу теплообменников умножить на цену металла и полученную цифру увеличить в 20 раз.

     Будем считать, что давление рабочей среды Р=1 бар, длина и ширина верхнего отсека D=100 метров, толщина стенки тепообменника ;W = 0.2мм, толщина наружного мелкопористого слоя ;Е = 0.1мм, толщина теплообменников и шаг между ними ;1 = ;2 = 5 мм, эффективность работы гидротурбины ;Н = 0.9, эффективность работы компрессора ;F = 0.85, радиус пор наружного покрытия rE = 0.04;10(-6) м, пористость ; = 0.6, диаметр подъемного и опускного каналов d = 2м, длина сопла LN = 0.2м, коэффициент сопротивления ; = 1.5. В качестве конструкционного материала будем рассматривать сталь с теплороводностью ; = 36.8 вт/м/гр и медь, для которой  ; = 337 вт/м/гр.

     Для таких исходных данных получились следующие значения оптимизируемых параметров: толщина внутреннего слоя капилляров ;I = 0.45мм (1.0мм), температурный напор ;Т = 0.260 (0.210), ширина теплообменников d = 4.86м (2.8м), высота теплообменников h = 136.5м (150м). Цифры вне скобок относятся к стали, цифры в скобках — к меди. Другие харктеристики имеют следующие значения: высота подъемного и опускного каналов Н = 328м (446м), мощность гидротурбины WH = 534 MВт (1555 МВт), полезная мощность WE = 347 МВт (1208 МВт), коэффициент полезного действия станции ; = 65% (77.2%), капитальные вложения Z = 17.1 млр.евро (30 млр.евро), стоимость установленного киловата С = 49.3 евро/ватт (25.7 евро/ватт). Было найдено, что основная доля затрат приходится на изготовление и монтаж оборудования (94% всех затрат для Fe и 73% для Сu), на закупку конструкционных материалов приходится 3.8% всех затрат для Fe и 24% для Сu, а закупка рабочего тела обходится совсем дешево (2.2 — 3.0% в обоих случаях).

     Расчеты показывают, что медь в качестве конструкционного материала себя оправдывает. Несмотря на высокую цену, она позволяет при одинаковых условиях поднять электрическую мощность станции более чем в четыре раза и тем самым заметно снизить стоимость установленного киловатта. Но общие затраты на строительство даже в этом случае оказываются неприемлемо высокими. В настоящее время стоимость установленного киловатта на атомных станциях лежит в интервале (2;4) евро/ватт. Например, английская АЭС „Сайзуэл — В“ мощностью 1200 МВт потребовала в свое время на строительство столько фунтов стерлингов, сколько сегодня соответствуют 2.9 млр.евро, что сделало стоимость ее установленного киловатта равной 2.4 евро/ватт. Чтобы сделать гравитационную электростанцию конкурентной, необходимо добиться таких же показателей как минимум.

     Эту задачу можно решить уменьшением высоты теплообменников. Найденные выше формулы расчета оптимальных параметров станции соответствуют условию достижения максимальной электрической мощности. А нам сейчас нужно снизить капитальные вложения, пусть даже мощность станции от этого окажется ниже. Уменьшение высоты тепообменников ведет к снижению расхода рабочей жидкости из-за уменьшения площади поверхности теплопереноса. Но при этом из-за снижения гидравлического сопротивления потоку жидкости появляется возможность увеличения высоты подъемного и опускного каналов. В итоге расход и гидросопротивление так компенсируют друг друга, что электрическая мощность станции с уменьшением высоты теплообменников от 150 до 75 метров практически не меняется, а падать начинает лишь при дальнейшем уменьшении высоты h менее 75 метров.