Автономное обеспечение электроэнергией на дровах

Здравствуйте!

Подошел к очередной задаче - обеспечить возможность выживания в условиях длительного отсутствия электроснабжения. Что хочется получить - при относительно низких капиталовложениях в оборудование получить тепло зимой (40 кВт) и немного электричества (2 - 4 кВт) для нужд дома. Важно, чтобы решение было простое в обслуживании.

Ожидаемый период отсутствия электроэнергии - до 2-3 месяцев после 15 декабря - эта собственно "возможность" определяет и сроки и задачи. При этом не хочется платить за солярку, уж больно это накладно и громко. По моему опыту с соляркой - это решение на неделю-две резерва, хотя простое и дешевое.

Какие варианты сейчас рассматриваю:

1) Печка с испарителем воды в пар - основная функция - нагрев воды для отопления, побочная - генерация пара. Для обеспечения безопасности - количество воды и пара небольшое, вода движется по трубам установленным в горячей точке зоны горения. Подается вода насосом, выдающим высокое давление. Двигатель - а) маломощный с малым расходом пара, более-менее работоспособное

www.mikebrownsolutions.com/mbsteam.htm б) турбина Теслы - как ее нормально сделать с приемлимой эффективностью и надежностью - не понятно. КПД 7-12% - в зависимости от того, как используется пар - в замкнутом или нет цикле.

+ понятно как делать

+ есть чертежи

- не понятно что с надежностью

- достаточно сложно в изготовлении

2) Печка со встроенным двигателем Стирлинга подача тепла из топки, сброс тепла в систему отопления - как ее сделать - также не понятно. Есть информация на www.stirling.ru/ - но - там я понял до работающего изделия далеко, в мире - аналогично. Из плюсов - выше КПД, а из минусов - очень смущает надежность. КПД до 30%.

+ высокий КПД

- все остальное

3) Печь с термоэлектрическими элементами... Похоже как и с солнечными элементами - цена - запредельная... www.tegpower.com/products.html

можно почитать о 50 Вт модуле за $375 ... 5-10% КПД.

www.everredtronics.com/TEG.html

www.hebeiltd.com.cn/?p=z.peltier.pricelist

Вот судя по китайцам - ~ в 3.6 раз дешевле... Итого - $100 за 50 W...

А в реале будет ситуация несколько хуже. Интересно - наши-же тоже в космосе использовали, по чем отечественного производства элементы и как долго они живут, в смысле те что можно купить... Хотя если сравнивать с тем-же паром - мне ведь надо около 2-х квт... может и дешевле, чем заморачиваться с геммороем вокруг пара. Если кто-то может подогнать модулей - рассмотрю вариант поменять на то, что продаю я:

www.stroimdom.com.ua/forum/showthread.php?t=45952

Но в любом случае после измерений - т.к. не совсем понятно какое в реалиях КПД... не очень-то доверяю сайтам - т.к. если окажется в 2 раза хуже - слишком дорого получается.

+ надежность

+ бесшумность

- стоимость

4) газогенератор - газифицировать дрова и подать на воздушный вход дизеля смесь воздуха с генераторным газом.

+ есть готовое решение в виде генератора

- не понятно как фильтровать выход газогенератора и как быстро умрет мотор

- дизель орет, однозначно как резерв

5) .... ?? вроде и нет больше способов относительно простых ??

Так вот - мой расклад по экономике:

10 kg дров ==> 40 квт тепла ==> 28 квт полезного тепла, и из них 5% - 1.5 квт электричества. Вполне достаточно для работы циркуляционных насосов и заряда аккумуляторов, которые дальше в дежурном режиме питают скважинный насос, холодильники, и иногда микроволновку.

Цена этих 10 кг дров - намного ниже, чем солярки, и в случае п.3 тарахтеть не будет ничего - итого 5 - 7.5 грн. в час... Получаем -

1.5 квт электричества и 28 квт тепла.

С генератором на солярке - как у меня работало прошлой зимой - получаем - тепловой насос - ~26 кВт тепла, потребление электричества ~ 8.5 кВт, потребление солярки ~ 3.5 л в час. Итого ~22 грн. в час... Не хорошо... И никакие дополнительные трубы теплообменника на выхлопе цену радикально не уменьшают. Конечно плюс с соляркой - автоматическая подача... Но - это если делать 2-3 т резервуар А я возил по 2 x 50 л с заправок... и довольно неавтоматическая получилась. Плюс дрова чурками мне сейчас условно за 0 зайти могут, а вот солярку за 0 - вроде уже брать негде.

Интересно, а как Вы решали подобную задачу - именно в зимний период.... Ветер и солнце - не стабильный источник энергии ведь.

По поводу аккумуляторов - для регулирования пиковых нагрузок - думаю использовать ThunderSky LiFEPO4 аккумуляторы, как обеспечивающие большое количество циклов заряд-разряд. Возможно тут тоже посоветуете - может я что-то упустил - но пока альтернатив отношению цена/кол-во квт*ч пропущенных в режиме транзита лучше вариантов не видел на рынке. Вообще вся система очень похожа на систему с солнечными элементами, если идти по пути термоэлектричества.

Вобщем времени у меня не много - надеюсь до морозов успеть все закончить - буду рад, если кто поможет советом или поможет продать не нужное мне оборудование (запостил в купи-продам / разное). Надеюсь на оживленную дискуссию.

Валерий.

А не рассматривали возможность запуска искусственного спутника Земли с солнечными батареями и передачей жнергии по СВЧ? ))

Если серьезно.

- Обычный ТТ котел с теплоаккумулятором (2-3 куба) для тепла и ГВС

- Дизель-генератор 4-5 ква для электроенергии

А не рассматривали возможность запуска искусственного спутника Земли с солнечными батареями и передачей жнергии по СВЧ? ))

 

Если серьезно.

 

- Обычный ТТ котел с теплоаккумулятором (2-3 куба) для тепла и ГВС

- Дизель-генератор 4-5 ква для электроенергии

Подкалываете ?

Конечно рассматривал... Более того - в более мощном варианте уже все работает. И есть возможность доработать, понизив обороты двигателя на малых нагрузках, чтобы кушал меньше. НО - стоимость дизельной автономии получается дороже + дизель нужно будет каждый месяц останавливать для обслуживания (!). 4-5 кВа дизель нормальный - от 0,8 до 1,6 л в час солярки + твердотопливное счастье будет стоить столько, сколько я ранее писал. Дизель аля KIPOR будет до 2 л в час. На том, что у меня есть, я думаю 0,8-1,25 л минимальную планку в час можно достичь путем уменьшения оборотов. Мне грубо надо на отопительный сезон + ГВС ~120 т. квт*ч тепловой энергии, это грубо от 25 до 40 т дерева в зависимости от его характеристик. На половину отопительного сезона - соответственно 12-20 т дерева. По электрике в среднем мы в год расходуем 10 т. квт*ч без учета расхода тепловым насосом. 3 т. квт*ч в квартал грубо. Очень вероятно, что это даже на термоэлементах Пельтье возможно покрыть эту потребность (!). Грубо - разница за три месяца в стоимости энергоносителей получается в 20к грн. без учета обслуживания дизеля. Много это или мало, стоит с этим что-то делать или нет - зависит от Ваших жизненных задач.

Я раньше, когда делал свою энергосистему просто на это закрывал глаза, и делал как проще, а сейчас столкнулся с тем, что это проще не позволяет фактически получить автономию без слез по электричеству от облэнерго - все равно это свое электричество дает постоянное напоминание о том, насколько электричество от облэнерго лучше. Без наличия автономного электрообеспечения по конкурентным с облэнерго ценам - все равно будет стойкое желание целовать в попу РЭС и тащить туда деньги, а у меня к этому желанию жуткое отвращение И не спрашивайте почему - кто ставил свои ТПшки - знают... Плюс на будущее хороший опыт - взять участок радикально побольше, где нет электричества - сейчас стремно так делать - опыта не достаточно.

У Вас какая-то фантастическая вводная

2-3 месяца без э/э ... нужно 120 тыс.квт тепловой...

и 10 тыс квт электрической.

Дешевле дизеля (я имею в виду не только соляру, но и капитальные затраты + обслуживание) сейчас ничего нет (гидроэлектростанцию отбрасываем)

На ночь дизель можно отключать - для холодильников можно поставить инвертор.

2-3 месяца дизель спокойно отходит даже круглосуточно (надо брать с жидкостным охлаждением и 1500 об/мин)

По поводу тепловой тоже какие-то огромные цифры. Может, получше утеплить дом?

Дрова, конечно, дешевые но автоматизировать процесс очень трудно. Нужен человек, который бы целый день за этим приглядывал.

У Вас какая-то фантастическая вводная

 

2-3 месяца без э/э ... нужно 120 тыс.квт тепловой...

 

и 10 тыс квт электрической.

 

Дешевле дизеля (я имею в виду не только соляру, но и капитальные затраты + обслуживание) сейчас ничего нет (гидроэлектростанцию отбрасываем)

 

На ночь дизель можно отключать - для холодильников можно поставить инвертор.

2-3 месяца дизель спокойно отходит даже круглосуточно (надо брать с жидкостным охлаждением и 1500 об/мин)

 

По поводу тепловой тоже какие-то огромные цифры. Может, получше утеплить дом?

Отапливаемой площади - 350 кв.м на 20 градусов и ~70 на 10 градусов - сугубо технические помещения. Можно перевести еще 70 кв. м на 10 градусов... Но при -20 это особо не много экономит увы. Думаю с утеплением все хорошо, учитывая 130 кв. м площади остекления (1/3 стен) - около 12 квт в расход зимой. Возможно стоит ролеты поставить на окна и на ночь закрывать - но это сложно из-за формы и площадей окон. По стенам маловероятно, что возможно что-то улучшить. Дом еще не достроен правда - но основные утечки утеплили.

Повторю - 120 тыс тепловой - это за отопительный сезон. Грубо тепловой насос выжирает 30 тыс квт*ч. Коеффициент производительности грубо 1 к 4 бОльшую часть времени. Учитывая тариф 0,30 грн - мне это обходится в 9 т. грн... Даже дровами получается гемморойнее и дороже 10 т. квт*ч - это потребление чисто электрики ЗА ГОД - и зима и лето на все остальные нужды, причем зимой особого прироста нет... В среднем что зимой что летом эта компонента одинаковая - на 6 человек + живность - бытовые нужды.

По поводу дизеля или твердого топлива - вот топик я и поднял - скажем на вскидку конструкция:

1) печь заполненная маслом, с рабочей температурой масла 210 - 240 градусов, 40 kW, утепленная и установленная СНАРУЖИ дома, чтобы внутри дома не гадить - около $1k.

2) Теплообменник-энергоблок на термоэлементах, поверхность теплообмена около 0,6 кв. м. - около $4k - 1.5 kW мощности.

3) Контроллер заряда - $0.2k, инвертор 6 kW - $0.5k. себестоимости материалов, схемотехника моя;

4) Аккумуляторы ThunderSky 2 kw*h емкость - $1k для пикового регулирования. По аккумуляторам отдельно скажу - из того, что я про LiFEPO4 химию прочитал - 8 тыс циклов дать должны, а при умном контроллере можно и больше отжать. Около 0.75 грн. в час - износ аккумов.

Итого - $6.7k ; плюс моей работы на месяц-два - это около $3k - $6k, или возможно $2k - $4k, если часть работ скинуть. Итого - $9k - $12.5k .... При этом - в случае термоэлементов - обслуживания - исключительно чистить дымоход.

По поводу пара - аналогично:

1) печь с маслом;

2) масло на теплообменник-испаритель - толстая труба для масла с пучком труб с малым диаметром для испарителя;

3) насос высокого давления с малым расходом на подачу воды в трубки испарителя в замкнутом цикле;

4) турбинка или поршневой двигатель;

5) теплообменник пар-вода (конденсатор).

Вот с этим подходом - не знаю насколько быстро и хорошо получится сделать и что будет с обслуживанием - если сравнить с $4k стоимости термоэлементов... КПД скажем прямо - получается сравнимым, а учитывая кривизну наших рук по механике - может получиться КПД полностью сравнимым Это же не готовые аггрегаты собирать - а двигатель делать фактически с нуля. Готовый купить - уже резон пропадает в паре - $2.5k за двигатель. Теоретически думаю косарь тут можно сэкономить - стоит-ли оно того... Пусть условно $8k - $11.5k стоимость.

По газогенератору или стирлингу прикидывать не буду - оба варианта видятся мне сложными черезчур. Возможно кто-то сейчас напишет - что ничего сложного - у меня прекрасно работает... Собственно ради этого пост и поднял. В конце концов на youtube полно роликов - американские любители на автомобили газогенераторы ставят и на дровах ездят. FEMA (американский МЧС) опубликовали детальные инструкции как этот газогенератор делать на случай oil emergency - НО - читая научные статьи - я пришел к выводу - что самый основной гемор получается с очисткой газов - и двигатель можно угробить на раз. Но - народ себе клепает )) www.youtube.com/watch?v=3XPH3fV1Fd4&feature=related

Посмотрите - и по ближайшим по теме - их уже лет сто эксплуатируют то там то сям... Но к массовому применению по причине проблематики очистки газа они, как я понял и не дошли... Засунул грубо дрова хреновые или сорвал режим газогенерации - и пошел чинить двигло. Хотя, конечно подключить к дизелю газогенератор - можно теоретически в 3 раза снизить потребление солярки.

Теперь сравним с дизелем - у меня $3.5k получилась + еще регулятор напряжения к нему сделать отдельный - пусть еще $1k и три недели времени - еще $2.2k. Итого - $6.7k По эксплуатации - мне видится БОЛЕЕ ГЕММОРОЙНЫМ чем термоэлементы, которые вообще обслуживания не требуют. Имеем - разница в стоимости $1.4k - $5.7k... По гривне - получается грубо 46k грн. мне встал бы этот генератор, если бы я делал только его. В магазине откровенный шлак аля KIPOR 65k грн... А нормальный Geko - где-то 15k EUR- на 20 кВа... По массе - 886 kg немец 20 kW, 442 kg китаец 15 kW, у мну - ~650 kg без кожуха 15 kW, хотя что генератор, что мотор - 22 kW... Мораль - что делают китайцы - они или засчет чудес прогресса уменьшили радикально материалоемкость, или-же банально завышают характеристики и уменьшают запасы, судя по тому, что я видел - для ширпотреба делают именно второе...

Итак - эксплуатируем систему - за три месяца экономим $2.5k ; мораль - если дизель запускать на неделю-две в году - это выгоднее, если на месяцы - это не выгодно. Я не посчитал, что обслуживания все-таки 2-3 а не 1 на 3 месяца. Хотя быть может Д21А не лучший выбор в плане сроков обслуживания... Но - платить чирик за генератор приличный - тогда вопрос в том, что капиталовложения в дизель меньше вообще отпадают. Зато с Д21А есть другое преимущество - запчасти можно найти практически в любом месте, чего не скажешь ни о Geko ни о KIPOR... В любом самом забитом месте есть трактор, с которого можно нужные детали скрутить за умеренные деньги вместе с трактористом, который их на нужное место установит.

Особо хочу отметить - газа магистрального у меня нет. Тандем солярка + магистральный газ в режиме газодизель - пожалуй наиболее выгодное решение (КПД у дизеля засчет более высокого сжатия в 1.5 раза выше, чем у обыкновенного ГВС). В таком раскладе вместо 5 л солярки на 15 квт*ч шло-бы 4 куба газа и 1,8 л солярки на 15 квт*ч. А в случае обычного мотора на газу с зажиганием - 8.5 кубов газа на то-же количество энергии. Хотя тут как посмотреть - зависит от того по чем у Вас газ в зависимости от потребления, и сколько будет стоить проект на подключение генератора. Стремно все-таки с газом, солярка безопаснее.

PS. расчеты во многом крайне грубые и не точные - только для получения "ориентира" куда двигаться, стоит или нет изучать тему дальше.

Маладэц;)

www.stroimdom.com.ua/forum/showthread.php?t=45952

бэта тестерам надо платить, а генераторам идей еще больше ;)

Здравствуйте!

 

Подошел к очередной задаче - обеспечить возможность выживания в условиях длительного отсутствия электроснабжения. Что хочется получить - при относительно низких капиталовложениях в оборудование получить тепло зимой (40 кВт) и немного электричества (2 - 4 кВт) для нужд дома. Важно, чтобы решение было простое в обслуживании.

 

Валерий.

Самое простое решение всетаки взять генератор на соляре и переживать несчастье. Все остальнрое будет стоить дурных денег не стоит того что бы парится с ними.

А так по расходу 8-10 литров соляры в час, и я не думаю что у Ва с будет постоянно 100% нагрузка.

2ValeryN Солнечный коллектор для отопления ?

Гелиосистема в Феодосийском морском торговом порту успешно работает с 1998 года [3]. Там смонтированы три системы суммарной площадью солнечных коллекторов 60 м2, обеспечивающие получение 5 м3 горячей воды в сутки (с температурой до 60 °С в июле) для бытовых помещений порта (душевые кабины) и столовой. Эта система позволила значительно снизить нагрузку на портовую котельную.

Гелиосистемы и тепловые насосы в системах автономного тепло- и холодоснабжения

2ValeryN Солнечный коллектор для отопления ?

 

(ссылка устарела)

Спасибо за линк, зачитал. Гелиоколлектор думаю актуален исключительно летом для ГВС. Зимой не актуален. Я под киевом. Три месяца в году у нас солнце выгодное :-D

По поводу тепловых насосов - хочу напомнить что кроме парокомпрессионных есть еще абсорбционные тепловые насосы - например водно-аммиачные.... Которыми тоже можно низкопотенциальное тепло грунта отбирать. Но - ключевое слово - аммиак... Стремно... Тем более у нас он вроде как не может использоваться свободно.

Хотя - на абсорбционном тепловом насосе можно вдвое сэкономить количество твердого топлива - в итоге печка не на 40 кВт в моем случае, а на 20 кВт. Геотермальные зонды-то уже есть. Но блин - 2 кг аммиака в поселке - как-то стремно, если он убежит. 10 т. грн. в год экономии...

Дровами я все-таки думаю на резерв. Был-бы газ - я бы однозначно с электричества на абсорбционный тепловой насос думал спрыгнуть - тупо с совсем нельготного тарифа перейти на льготный - довести по газу 5'5 т. кубов и 8 тыс. квт*ч электрики. Было-бы выгодно (я считаю тариф на электричество ожидаемый 0.7 - 0.84 грн за квт*ч).

(ссылка устарела)

РОБУР - Тепловые насосы на газу. Повторить пожалуй так сходу я и не смогу такой тепловой насос, поэтому ориентироваться придется на стоимость покупки... Хотя - я может быть свои способности тут занижаю, просто никогда не делал такого - стабилизатор ведь сделал - а мне 100% людей, кроме моей жены говорили что это гиблое дело. Мое мнение - что все эти "домашние" системы достаточно просты на самом деле, если сравнивать с чем-нибудь действительно сложным вроде микропроцессоров интел или виндой - нет там сотен тысяч человекочасов в разработке... вернее есть, если посмотреть "с нуля" - от сырья - но комплектующие в продаже есть

Думаю про РОБУР - это оффтопик - поэтому, если есть желание, можем создать отдельный топик по РОБУРам - думаю при росте цены на газ - эта тема станет ууу актуальной. Все-таки в 2 раза уменьшить количество потребляемых кубометров газа и получить халявное кондиционирование летом. Если еще производство их наладить, чтобы цена была скажем так удовлетворительной для нашего рынка, а не заточенной под энергосбережение под европейские дотации - может быть вполне интересной темой.

Жаль только что в моих реалиях газа пока нет.

2ValeryN Солнечный коллектор для отопления ?

 

 

 

Гелиосистемы и тепловые насосы в системах автономного тепло- и холодоснабжения

А вот это вообще мега-жир

www.dlsc.ca/reports.htm

Как с помощью солнечных коллекторов и скважин обеспечить поселок энергией - летом они запасают энергию в грунт, а зимой пользуются....... Грунт вместо привычных 10 градусов имеет температуру 60-70 градусов 3 года его "заряжали" огромным количеством коллекторов )))

www.dlsc.ca/borehole.htm

Но в принципе что-то в этом есть - потому как солнечной тепловой энергии летом такой избыток - что и 400 тысяч квт*ч ее добыть - не проблема, с учетом что много в земле потеряется. Будут энергоносители дорожать - может реально станут рентабельными такие затеи.

Самое простое решение всетаки взять генератор на соляре и переживать несчастье. Все остальнрое будет стоить дурных денег не стоит того что бы парится с ними.

А так по расходу 8-10 литров соляры в час, и я не думаю что у Ва с будет постоянно 100% нагрузка.

Меньше жрет - 5 л на 15 квт*ч, а реально 2.5-3 л и можно еще уменьшить, если регулировку оборотов доделать. Обошлось мне это все солярное хозяйство в 60 т. грн. и прилично времени.

Насчет "переживать несчастье" - у меня это выглядит несколько иначе... Не пережить - а что-то делать... То есть - пропал свет... Надо выяснить - почему пропал... Если выбило автомат - включить .... А если не автомат а повреждение ТП или воздушной линии 10 кВ - нужно поднимать жопу и искать это повреждение, и искать РЭСовцев, которые это повреждение устранят. И зимой - это не сидение пару часиков в ожидании когда-же что-то будет - это бл*** каждую зиму дня три по сугробам в валенках.... А все потому что мне очень нужно это электричество Не было-бы так нужно - я бы себе спокойно топил печь и ждал - пока найдутся еще желающие побегать. Прошло-бы в итоге не 3 дня, а 10...

Ну или другое несчастье - в виде того, что ваши соседи не оплатили по общему счетчику, а вы вынуждены за них задолженность загасить, иначе вам отключат свет за неуплату тоже. Приходится ругаться, и все равно гасить... А так - тоже можно затопить печку и ждать, вести переговоры

почитав ТС улыбнулся и вспомнил курс лекций о паровых турбинах и парогенераторах )

для ознакомления поищите инфу о турбинах. Там очень интересные требования к пару, также о парогенираторах. Вам всегото нужно собрать мини ТЕЦ у себя дома, делов то. Водоподготовка всего 1000 у.е, обслуживание копейки (ведь потери воды в контуре будут) Деаератор, конденсатор, сепаратор влаги паровой котел ... все это копейки стоит )

кстати, запуск такой машинки будет происходить не пять минут и не десять.

на последок, лично меня пугает мысль обладать такой установкой у себя дома без набора автоматики которая будет контролировать процесс и оператора, ведь пар - это уже далеко не вода. Не зря для работы с паром требования более жесткие. и самое интересное, чтоб это все работало, нужно ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ) тоесть дизель вы поставите 10 кВт минимум, ибо насосы, клапана, квтоматика будут кушать много кВт. Но в итоге вы получите свои, драгоценные кВт электроенергии, и сможете их продавать соседям и отбивать стоимость всего оборудования )

почитав ТС улыбнулся и вспомнил курс лекций о паровых турбинах и парогенераторах )

Ща придется еще раз вспомнить и еще внимательно задуматься. Потому что сегодня - во-первых автоматика не проблема, а во-вторых - 99% в курсе лекций тема пара в малых количествах была не раскрыта. Ввиду ее - эээ - экономической нецелесообразности в масштабах страны. В масштабах страны - разумнее строить одну большую ТЭС естественно и эксплуатировать турбины. Плюс второе - извините - в те времена бензин и соляра стоили дешевле воды... Какому идиоту придет идея генерацию делать на дровах ? Сегодня-же имеем совсем другой экономический расклад. Легковушки делают на дизеле, что когда-то считалось нерентабельным ввиду материалоемкости двигателей. Но - вся европа на дизеле... Гибриды делают...

для ознакомления поищите инфу о турбинах. Там очень интересные требования к пару, также о парогенираторах. Вам всегото нужно собрать мини ТЕЦ у себя дома, делов то. Водоподготовка всего 1000 у.е, обслуживание копейки (ведь потери воды в контуре будут) Деаератор, конденсатор, сепаратор влаги паровой котел ... все это копейки стоит )

По аксиальным турбинам - не буду писать - они для домашнего варианта не подходят по двух причинам - во-первых под большой расход пара, во-вторых слишком дорогие.

А вот про турбину Теслы кину несколько ссылок:

(ссылка устарела)

(ссылка устарела)

Итак - один парень из киевской области реально ее построил и испытал. Для дальнейшего обсуждения его результата и результата, который в теории нужно достичь для домашнего использования - прикрепляю p-h (давление-энтальпия) диаграмму для воды и пара.

(ссылка устарела)

вот этой замечательной программой сгенерирован p-h график.

Итак - в тесте N3 турбины теслы производства teslatech.com.ua:

"Тест №3 - давление перед соплом - 3,5ат, за соплом - 0,85ат, температура на входе - 240С, температура на выходе - 188С, мощность на генераторе - 890Вт, среднее динамическое давление на выходе - 24мм. вод. столба, расход пара - 113,3кг/ч. 3 основных теста на следующем видео:"

Я отрисовал на p-h графике красным - при атмосферном давлении и ~96 градусов - вода испаряется до достижения температуры пара 240 градусов и давления 3.5 bar (приблизительно 3.5 атм). Соответственно энтальпия возрастает от 400 kJ/kg до 2950 kJ/kg (дельта - 2550 kJ/kg). Далее - пар расширяется, охлаждаясь до 188 градусов цельсия и давления 1 bar. Соответственно энтальпия уменьшается от 2950 до 2850 kJ/kg (дельта - 100 kJ/kg). При расходе 113,3 kg/час = 0,0315 кг/сек - подводимая мощность тепловая = 2550*0,0315 = 80 кВт. Мощность, снимаемая турбиной = 100*0,0315 = 3.1 кВт. Мощность в нагрузке - 0.9 кВт. Автор teslatech писал, что "по некоторым данным КПД автомобильного генератора падает до 30-35% при 12'000 об/мин" - и это очень похоже на правду. 2-2.5 кВт он в принципе полезной мощности должен был снять в таком режиме. Изоэнтропический КПД турбины Теслы = (2950-2850)/(2950-2700)*100% = 40%, у поршневого двигателя в хорошем изготовлении - 60% - 70%, в кустарном я брал 50%. Вывод - если можно пожертвовать 20% - 30% мощности, то можно делать основной привод в виде турбины Теслы, у нее есть плюс - намного проще в изготовлении и по-идее надежнее, чем поршневой двигатель, однако окончательный вывод я буду делать после результатов переписки с Mike Brown по поводу его двигателей и характеристик - они похоже как раз в 60% изоэнтропической эффективности.

Далее - я отрисовал график 2 и 3 - это крайние рабочие режимы, которые я желаю получить. По графику 2 - энтальпия при нагревании возрастает от 400 до 3100 (2700 kJ/kg дельта), в механику снижается с 3100 до 2850 (250 kJ/kg дельта), и далее с 2850 до 400 (2450 kJ/kg дельта) отдается в систему отопления. Итого - КПД в механику - 9.2%, в электричество - 7.3% без учета расхода электричества на нагнетание воды, эту компоненту учтем позже. По графику 3 - энтальпия при нагревании возрастает от 400 до 3400 (3000 kJ/kg дельта), в механику снижается с 3400 до 3100 (300 kJ/kg дельта), и далее с 3100 до 400 (2700 kJ/kg дельта) отдается в систему отопления. Итого - КПД в механику - 10%, в электричество - 8% без учета расхода электричества на нагнетание воды.

Хотим электричества - 2 кВт. Соответственно подвести должны 25-27 кВт тепловой энергии в виде пара, учитывая КПД печки - должны сжечь на 35 - 38 квт мощности условного твердого топлива.

кстати, запуск такой машинки будет происходить не пять минут и не десять.

Вот тут самое интересное - каким образом делать испаритель! Мне честно говоря крайне не хочется иметь бак с жидкостью, нагретой до 180 градусов под давлением 10 атмосфер... Если его порвет - это будет взрыв - а если я оператор - будет точно труп - а с этим повременим пока, есть что еще делать.

Итак - конструкция испарителя - трубы небольшого диаметра, толстостенные из нержавейки. Теплообменник отходящие газы из печи - вода. Особые сложности - реализовать таким образом, чтобы их пореже чистить. В печь воздух нагнетается принудительно регулируемым вентилятором (50 Вт мощности).

Прикинем объем воды в испарителе - пусть трубки с внутренним диаметром 4 мм, а наружным - 8 мм, длиной в 1 м. На каждой такой трубке ребра в 1 см, около 16 шт. 0,16 кв. м - поверхность теплообмена. КПД теплообменника такого - порядка 500 W / (m^2 * K). перепад температур - 50 градусов, соответственно 25 кВт - 1 кв. м. Наберем 9 трубок - поместятся в канал 9x9 см. В трубках - максимум 0.4 л воды, а реально будет не более 0.1 л воды. Недостаток такого теплообменника пожалуй в одном - загадится быстро сажей..... Как сделать другой теплообменник - надобно думать - я еще ни одной печи не делал на практике.

Насос - поднимает давление воды, также регулируется автоматикой - для поддержания заданного давления. Отклик системы с управляемым насосом и небольшим объемом воды в испарителе - секунды, а не десятки минут как в случае с огромным бойлером, где большая масса воды находится. Грубо - отключить насос, пара и давления не будет, а масса воды в испарителе не достаточна, чтобы причинить вред. Другое дело - перегрев труб - этот вопрос решается остановкой подачи воздуха в печь. Запуск при этом - вручную покрутить насос, пока не будет достигнут устойчивый режим парогенерации, достаточный, для запуска электроники.

Далее - посчитаем мощность насоса. 28 кВт тепла нужно передать пару, соответственно расход - 28/3100 = 0,009 кг/с, или 0,54 л / мин или 32 л / ч или 0,0324 м^3 / час. Для насоса - прикину (по глубинному) - 2.5 кВт электричества достаточно на 10 бар / 3 куб. м в час, соответственно - еще ~30 Вт мощности.

(ссылка устарела)

Обзор в вики по поводу гидравлических насосов. В принципе минус, что рабочее тело вода - надо думать, чтобы насос не корродировал... Но - объем перекачиваемый реально мал - 9 мл в секунду. Если насос крутится с 600 об/мин - соответственно 10 об / сек - это 0,9 мл на оборот. Повторю рассчет.

Мощность

P = n * Vstroke * Δp / ηmech,hydr

P = Мощность в Ваттах (Nm/s)

n = Оборотов за секунду.

Vstroke = Объем всасывания в m3

Δp = Разница давлений на насосе в Па N/m2

ηmech,hydr = механическое/гидравлическое КПД

Итак - округлим - пусть 1 мл на оборот всасывает насос - Vstroke = 0,000001 м^3, n = 10, Δp = (10-1)*100000 = 900000, КПД = 0.5 (50%).

И тогда P = 10 * 0,000001 * 900000 / 0,5 = 18 Вт (!).

Плата управления - выжрет еще не более 20 Вт.

Итого - до 75 W потребление всего хозяйства - до 3% от выработки - что вобщем-то мелочь.

на последок, лично меня пугает мысль обладать такой установкой у себя дома без набора автоматики которая будет контролировать процесс и оператора, ведь пар - это уже далеко не вода. Не зря для работы с паром требования более жесткие. и самое интересное, чтоб это все работало, нужно ЭЛЕКТРИЧЕСТВО ) тоесть дизель вы поставите 10 кВт минимум, ибо насосы, клапана, квтоматика будут кушать много кВт. Но в итоге вы получите свои, драгоценные кВт электроенергии, и сможете их продавать соседям и отбивать стоимость всего оборудования )

Набор автоматики ессно будет, а вот бойлера с даже 50 литров воды - не будет - это рискованно для дома - котлонадзор не зря существует - надо стремиться к минимуму жидкости под давлением. Автоматика, как я уже расписал - не так много и выжрет.

По таким вот прикидкам - заморочиться с паром - дешевле чем с термоэлектрическими модулями, и результат более прогнозируем. Возможно кстати и по солнечным коллекторам с паром будет цена ниже, чем с фотоэлектрическими модулями.

PS. попробую пригласить в топик автора с teslatech.com.ua, возможно ему будет интересно поучаствовать в дискуссии, может я зря так турбину Тесла с КПД обидел, и у него уже лучше результаты достигнуты.

Большая удача!!!!!

Итак - с термоэлектрикой все намного проще!

(ссылка устарела)

(ссылка устарела)

Институт Термоэлектричества в Черновцах сделал Altec 8020:

(ссылка на изображение устарела)

Итого - этот термоэлектрический генератор дает 500 W при входном теплоносителе 250 градусов (масло например), и греет горячую воду. КПД 3.7% . То есть при реальном сценарии отопления дома, можно рассчитывать на питание 2-х таких устройств и получения 1 kW электрической энергии. Осталось уточнить, сколько стоит две таких единицы! Отпишу им... Будет возможно сравнить со стоимостью пара.

Вы и правда хотите иметь такую хрень у себя дома ?

Видео порадовало за наших людей, но лично я не имею никакого желания держать чтото подобное в доме.

А Вам лишь пожелаю получить желаемый результат от этого апарата, ибо я понял что Вы много времени потратили на изучение вопроса. Осталось теперь знания воплотить в жизнь.

.....на последок, лично меня пугает мысль обладать такой установкой у себя дома без набора автоматики которая будет контролировать процесс и оператора....

А паровоз?

Если уж упомянули Теслу...

Ему как-то удавалось получать энергию из "эфира" - электромагнитных (торсионных?) полей Земли и даже "впрячь" ее в атомобиль.

Погуглите "Автомобиль Теслы".

На некоторых сайтах даже встречал электросхему "черного ящика", который, предплолжительно, находился под задним сидением его автомобиля.

Увы, эту тайну, на радость тунгусам, Тесла унес с собой - но почему бы не поэкспериментировать?

Может, и дровишки-то не понадобятся

Вы и правда хотите иметь такую хрень у себя дома ?

 

Видео порадовало за наших людей, но лично я не имею никакого желания держать чтото подобное в доме.

 

А Вам лишь пожелаю получить желаемый результат от этого апарата, ибо я понял что Вы много времени потратили на изучение вопроса. Осталось теперь знания воплотить в жизнь.

Спасибо. Для воплощения в жизнь нужны средства. Как продам свое предыдущее железо (www.stroimdom.com.ua/forum/showthread.php?t=45952), так и займусь "в железе". Я думаю, что когда сделаю и покажу - то развею страх иметь такое у себя дома ... Оно ничуть не страшнее газового котла обычного. А пока - буду дальше информацию собирать - тут еще не отписали по поводу термоэлектрических элементов и пара...

Хочется все-таки получить сравнение, тем более - что у компании Toshiba есть высокотемпературные термоэлектрические элементы на разницу температуры 800 градусов горячая сторона, 65 градусов холодная. А значит это примерно следующее:

При температуре 220 градусов / 65 градусов, согласно Карно имеем максимальный КПД = (220-65)/(220+373) = 0.26, а термоэлектрический элемент дает 0.036, что составляет 0.036/0.26 = 0,14 от КПД Карно (это я даю параметры изделия Altec 8020). При температуре скажем 600 / 65 градусов получим максимальный КПД = (600-65)/(600+373) = 0.55... Если термоэлектрические элементы дадут столько-же от максимального КПД - то КПД будет уже 7,6% (!). При таком раскладе уже точно не потребуется с паром возиться.

Если уж упомянули Теслу...

Ему как-то удавалось получать энергию из "эфира" - электромагнитных (торсионных?) полей Земли и даже "впрячь" ее в атомобиль.

Погуглите "Автомобиль Теслы".

На некоторых сайтах даже встречал электросхему "черного ящика", который, предплолжительно, находился под задним сидением его автомобиля.

 

Увы, эту тайну, на радость тунгусам, Тесла унес с собой - но почему бы не поэкспериментировать?

Может, и дровишки-то не понадобятся

Почитал линки - бредятина - такой на skif.biz много, как в том топике точно подмечено.... Последнее что мне попадалось - так это steorn.com - там уже даже по 450 евро продают доступ, желающим узнать больше о чудо-технологии. Какое-то неправильное по-моему представление о Тесле... Думаю что это часть его пиара В патентах его ведь не было этих электросхем... А вот его турбина - вполне действующее изобретение, у меня в этом абсолютно сомнений нет. В ее КПД - да - сомнения есть... Но пока то что я посчитал - выходит, что его турбина аж никак не лучше поршневого двигателя по КПД, возможно лучше по надежности.

Тоже думал об этой проблеме.

На мой взгляд самое реальное что дома можно сделать это термоэлемент. Думалтакже о водяно-амиачном цикле и использовании в качестве генератора ротационного компрессора, но дорого получается, окупится непонятно когда, и хватит этог компрессора на лет 5, потом замена. Зато КПД бдет 20-25%.

Узнали цену на термопреобразователи?? Узнайте также какие пары металов или полупроводников используются и какое время эксплуатации...

Думаю реальный вариант 2шт будет 100В и 1кВт, что вполне хватает если использлвать буферный аккумулятор. Более 1 кВт не нужно в общем для нормального дома, лишнее тепло можно сбрасывать если нужно больше электроэнергии. А летом заделать парокомпресионный цикл для кондиционриования....

Тоже думал об этой проблеме.

На мой взгляд самое реальное что дома можно сделать это термоэлемент. Думалтакже о водяно-амиачном цикле и использовании в качестве генератора ротационного компрессора, но дорого получается, окупится непонятно когда, и хватит этог компрессора на лет 5, потом замена. Зато КПД бдет 20-25%.

Узнали цену на термопреобразователи?? Узнайте также какие пары металов или полупроводников используются и какое время эксплуатации...

Думаю реальный вариант 2шт будет 100В и 1кВт, что вполне хватает если использлвать буферный аккумулятор. Более 1 кВт не нужно в общем для нормального дома, лишнее тепло можно сбрасывать если нужно больше электроэнергии. А летом заделать парокомпресионный цикл для кондиционриования....

Позвонил, узнал цену на термопреобразователи... Altec 8020 - срок изготовления 5 месяцев, стоимость $9'500.... Обалдеть Срок службы - 10-15 лет потеряет 50 Вт генерации. По китайским модулям - говорят, что они быстрее будут терять мощность. По китайским я в начале считал - что $4k - материалы - на ~1-1.5 kW... Так что думаю с термопреобразователями можно поостыть.

Водно-аммиачный - хмм - что с токсичностью аммиака делать ? Или его токсичность сильно преувеличена ? Аммиак как рабочее тело хорош...

Насчет компрессора - я все-же склоняюсь к турбине Теслы - ввиду ее простоты. По сравнению с поршневым двигателем, ее надежность видится выше - нет пар трения - исключительно подшипники и герметизация вала - а эта задача ХОРОШО решена серийными изделиями.

Думаю три небольших ТТ - первая расширение с 10 до 7, вторая - расширение с 7 до 4 и третья с 4 до 1 бара, с промежуточным подогревом пара на следующую стадию. Вобщем ща зааттачу цикл.

Описание цикла:

1) Подняли давление до 10 бар;

2) Испарили воду, затратив 2685 кДж на кг;

3) Пар совершил работу на первой турбине Теслы 55 кДж на кг, p = 7 bar;

4) Вернули пар на догрев, догрели на 60 кДж на кг;

5) Пар совершил работу на второй турбине Теслы 75 кДж на кг, p = 4 bar;

6) Вернули пар на догрев, догрели на 80 кДж на кг;

7) Пар совершил работу на третьей турбине Теслы 152 кДж на кг, p = 1 bar;

8) Cконденсировали пар на теплообменник конденсатора,

получили 2543 кДж на кг;

Итого - всего теплоты подвели 2685+60+80 = 2825 кДж на кг, а всего

механической работы получили - 282 кДж на кг. КПД = 282 / 2825 = 9.9% при условии пара 320 градусов цельсия на 10 барах.

На одной стадии расчетный результат - 9.2% - три стадии улучшат на 7.6%

Если добавить четвертую стадию, то цикл видоизменится до:

1) Подняли давление до 10 бар;

2) Испарили воду, затратив 2685 кДж на кг;

3) Пар совершил работу на первой турбине Теслы 55 кДж на кг, p = 7 bar;

4) Вернули пар на догрев, догрели на 60 кДж на кг;

5) Пар совершил работу на второй турбине Теслы 75 кДж на кг, p = 4 bar;

6) Вернули пар на догрев, догрели на 80 кДж на кг;

7) Пар совершил работу на третьей турбине Теслы 80 кДж на кг, p = 2 bar;

8) Вернули пар на догрев, догрели на 85 кДж на кг;

9) Пар совершил работу на четвертой турбине Теслы 90 кДж на кг, p = 1 bar;

8) Cконденсировали пар на теплообменник конденсатора,

получили 2610 кДж на кг;

Итого - всего теплоты подвели 2685+60+80+85 = 2910 кДж на кг, а всего механической работы получили - 300 кДж на кг. КПД = 300 / 2920 = 10.3% при условии пара 320 градусов цельсия на 10 барах.

Улучшение на 5% КПД.

Вывод - возможно вместо наращивания стадий стоит поработать в плане увеличения изоэнтропической эффективности, возможно хороший поршневик в одну стадию будет проще и в изготовлении и в работе, чем турбина Теслы. Я в расчетах брал 0.5 изоэнтропический КПД, подняв его до 0.7 к примеру, вполне нормальная цифра для поршневого двигателя / компрессора - получим 12.6% КПД (!)

1.надо брать участок с речушкой, строить неболшю плотину и гидрогенератор, думаю пару квт снять не проблема, причем круглый год.

2.тепло запасать летом в резервуар солнечными коллекторами - использовать в низкотемпературной системе отоплания - чем ниже температура носителя, тем меньше потери при хранении и утеплять это не по децки

остальное от лукавого

2ValeryN

Смотрели гидроударно-вихревые (кавитационные) теплогенераторы?

2ValeryN

Смотрели гидроударно-вихревые (кавитационные) теплогенераторы?

Давно еще дело было, как-то лет 6 назад товарищ собирался в Крыму на гостиницу такое чудо поставить.... Нашел статью... (ссылка устарела)

Давно еще дело было, как-то лет 6 назад товарищ собирался в Крыму на гостиницу такое чудо поставить.... Нашел статью... (ссылка устарела)

(ссылка устарела) Например.

В советские времена Молдавия, что-то подобное выпускала.