ТРИЗ для «чайников» – 4. Микростандарты - страница 8

МКС: Если среди двух конкурирующих систем:

– одна имеет узкий диапазон наиболее эффективного использования (максимальный КПД), существенно превышающего конкурирующую систему, но при выходе за его пределы резко теряет эффективность;

– а вторая способна быстро адаптироваться к переменным условиям функционирования системы в надсистеме, хотя и менее эффективно (с меньшим КПД), чем конкурент,

то объединение таких конкурентов сводится к полному использованию первой системы в рамках гарантированно необходимой производительности в рамках оптимального диапазона, в то время как вторая система подключается для обеспечения требуемого режима в нужных пределах.

Пример 1

На производстве предприятия7 есть, как собственная котельная, так и возможность добирать тепло из центральной системы отопления города. Почему бы не построить еще одну котельную, и не обеспечить себя «дешевым» теплом полностью, тем более что газ уже проведен? Давайте посчитаем! Котельная, которая работает 6—7 месяцев в году, окупается за 3 года! А вот если котельная работает менее 4 месяцев в году, то она принципиально не окупает вложенные инвестиции и затраты на эксплуатацию.

А теперь оценим ситуацию. Производственные цеха не нуждаются в отоплении 5 месяцев в году (середина мая по середину октября). Не слишком низкие уральские температуры с начала марта по середину мая, и с середины октября по конец ноября позволяют обходиться существующей собственной котельной, а вот три месяца в году, в зависимости от температуры мы добираем тепло из теплоцентрали. Вот и получается, что строительство второй котельной просто экономически нецелесообразно!

Следствие 1. Если возможно накопление ресурса (энергии, вещества) для второй системы за счет первой, то можно увеличить стационарную составляющую первой системы до средней мощности в надсистеме. При недозагрузке первой системы избыток идет в накопление, а при перегрузке – будет расходоваться накопленный ресурс.

Пример 2.

Гибридные автомашины. Расход топлива ДВС при повышенных скоростях в 1,5 раза больше, чем при оптимальной скорости. Повышен расход и на низких скоростях. Решение объединить ДВС и электромотор позволяет заставить ДВС работать всегда в оптимальном режиме! При высоких скоростях или на старте работает и ДВС, и электродвигатель, чтобы обеспечить старт или скоростной режим. При низких скоростях ДВС работает на аккумуляторы машины, и закачивает избыточную энергию в аккумуляторы, а электродвигатель работает как генератор.

Рис. 26. Toyota Prius V Hybrid

.

Пример 3

Загорская гидроаккумулирующая электростанция. Станция связана с Костромской энергосистемой. Конструкция состоит из двух бассейнов – верхнего и нижнего. При повышенном потреблении турбины вырабатывают электроэнергию. При снижении потребности в электроэнергии в энергосистеме избыток энергии системы заставляет работать насосы, закачивающие воду в верхний бассейн. КПД такой станции составляет 73%, но оптимизация работы ГРЭС в энергосистеме с лихвой компенсирует эти потери.

Рис. 27. Гидроаккумулирующая станция в Шотландии

Пример 4.

Солнечные батареи становятся все более эффективными. Но у них есть недостаток – они работают днем, в то время как основное потребление электроэнергии требуется в темное время суток. Компания Tesla Motors Inc. разработала мощные аккумуляторы емкостью 7—10 киловатт-часов, которые способны запасать энергию, вырабатываемую днем солнечными батареями, и выдавать ее по мере необходимости. По мнению специалистов Tesla Motors Inc., новое устройство – солнечные батареи с аккумуляторами – полностью изменит структуру потребления электроэнергии. А его размеры – 130х86х18 см, позволяют устанавливать аккумулятор на стене дома, в то время как солнечные батарее устанавливаются на крыше дома.