Автономное обеспечение электроэнергией на дровах

[sanykrimea]

Знаешь, кто это такие? О, брат! Это жулики! Они замышляют зловещие преступления...

(с) Дорогой друг Карлсон.

[alexkino]

Тема цікава. Сам приходжу до висновку, що всю енергію треба виробляти у себе на ділянці. Особливо рентабельно це буде після того, як ціни для населення на енергоносії піднімуть до світових. А це вже не за горами! Ось деякі цікаві посилання:

(ссылка устарела)

(ссылка устарела)

(ссылка устарела)

(ссылка устарела)

(ссылка устарела)

(ссылка устарела)

[s-k-y-w-a-l-k-e-r]

Посмотрел, что может предложить нам сегодня промышленность. Получилось пока без цен, но уже работает.

1. Генератор электричества и тепла для коттеджей и загородных домов на древесно-топливных гранулах (пеллетах).

www.armasys.ru/kotelsterlinga.htm

2. Газовые системы Стирлинга - этонебольшие генерирующие установки, производящие электричество и тепло с использованием газа в качестве топлива. (Хоть эта система и работает от газа, но интересен сам процесс получения электроэнергии от тепла)

www.powercity.ru/site/ru/catalog/364.html

[s-k-y-w-a-l-k-e-r]

Еще один вариант получения электроэнергии от паровой установки. Американцы сделали на коленке из прадедушкиной паровой установки и парового двигателя.

(ссылка устарела)

[snickers]

Год назад я писал уже:

www.stroimdom.com.ua/forum/showpost.php?p=300787

 

Но там мощности и вправду большие, одному столько не схавать.

[s-k-y-w-a-l-k-e-r]

Компания Microgen (Великобритания), один из лидеров в производстве мини-ТЭЦ, впервые разработала двигатель Стирлинга настолько маленького размера, что его можно встроить в котёл автономной системы отопления.

www.microgen-engine.com/index.php?option=com_content&view=article&id=2:how-it-works&catid=6:stirling-engine&Itemid=27

 

Не отстает и Viessmann

www.tga-fachplaner.de/Feldtests-fuer-Stirling-Mikro-KWK-gestartet,TUlEPTMwMDAyJkFJRD0yNjM3MDk.html

 

Есть еще “Remeha-HRE"

www.homeplans.ru/school/index.php?info=news_company_dedietrich

 

Вот если бы еще эти модули (двигатель Стирлинга+генератор) продавались в магазине "Сделай сам" - вообще здорово было бы. Врезал его в подходящий по параметрам котел, прикрутил автоматику - и пользуйся на здоровье.

[Бигдус]

В Киеве ребята были, так они сочленяли Газогенератор на дровах с любым карбюраторным геной.Я Видел эту бочку на Сварочном. В чистом поле варили. Мне понравилось.... и никаких там сложных особенностей. Ну время выхода на режим минут 20-30.Ну никому это нафиг не надо было.Три года назад они просили за 30-40 кВА 35 тыс грн. Контакт утерян, говорят они к соседям перебрались.

[ValeryN]

(ссылка устарела)

 

Вот ума не приложу - если это так (про газодизель), то мне стоит просто газификатор доделать к моему дизельному мотору... Подумаем...

 

Попробуем посчитать - мотор Д-21А:

 

(ссылка устарела)

 

22 квт на 2000 об/мин. Кручу его на 1600 об/мин и снимаю порядка 15 квт. 252 г соляры на 1 квт*ч или 0,296 л на 1 квт*ч... У меня на 15 квт*ч электро получалось почти аккурат 5 л, а не 4.4 л. Получается 0.333 л на 1 квт*ч...

 

Ребята утверждают, что на генераторном газу потребление соляры составляет 37%. Итак вместо 0.333 л будет 0.123 л за 1 квт*ч.

 

Рабочий объем - 2.08 л, соответственно на 1500 об/мин он будет жрать 93,6 м3/час (2.08/2*1500) воздуха, а на 2000 об/мин - 124,8 м3/час воздуха. На 2000 об/мин выжрет 7,5 л в режиме дизель или 2,75 л в режиме газодизель.

 

При подаче генераторного газа достаточно подать воздуха 124,8*0,37 =

46,176 м^3 / час на горение солярки... Останется 78,6 м^3/час для газовой смеси.

 

Убрали (7.5-2.75)/0.85*11.86 = 66,27 квт*ч. Газ от газогенератора (смотрю программой gasifier.exe) получится с составом 20% CO и 20% H2 с теплотворной способностью 1.63 квт/ч / м^3. Для сжигания генераторного газа его нужно смешивать с воздухом в пропорции не менее 1:1 (учитывая CO + H2 + O2 -> CO2 + H2O). То есть в наилучшем случае в 78,6 м^3 смеси будет 39,3 куба воздуха и 39,3 куба генераторного газа. Итого - получится 64 квт*ч тепловой энергии.

 

А производитель газового оборудования утверждает снижение мощности на 0,74... По дизелю подводимая мощность не уменьшилась (7,5/0,85*11,86 = 104 квт*ч), соответственно по генераторному газу подводимая мощность составит 104*0,63 - (104-66) = 27,5 квт*ч.

Соответственно пропорция смеси генераторного газа составит 17.2 куб генераторного газа и 61,4 кубов воздуха - 1:3.6... В википедии пишут калорийность генераторного газа 1,1 квт*ч на м^3 (судя по программе gasifier.exe такой газ получается при подаче ХОЛОДНОГО воздуха без предварительного разогрева и влажности исходных дров 30%), соответственно расклад будет 25 куб генераторного газа и 53,6 кубов воздуха, что дает смесь 1:2.14 - видимо тоже будет гореть....

 

Так что - похоже ребята не врут !!!

 

Рассмотрим экономическую составляющую - КПД газогенератора порядка 65 % на влажных дровах и 75% на сухих (преобразование теплоты в газ), при этом 20% тепловой энергии выделяется в теплообменнике охлаждения газа ! От дизельного двигателя с выхлопных газов возможно снять еще 25%-28% от общей подведенной тепловой энергии к двигателю. КПД дизельной станции - 22% в электроэнергию или 25% в механику. При выходной мощности в 15 квт электрических будет потребляться вместо 5 л солярки 1,85 л солярки и 8 кг сухих или 11 кг влажных (30%) дров в час. Тепловой выход газификатора топлива составит 10-11 квт (охлаждения продуктов газификации), тепловой выход дизеля составит 18-20 квт (охлаждаем выхлопную систему). Итого - 28 - 32 квт тепловой мощности на полном ходу и 15 квт электрической мощности. При этом в виде теплопотерь уйдет порядка 24 квт тепловой мощности, теплые выхлопные газы и часть тепла уйдет с охлаждением рубашки двигателя.

 

Посчитаем стоимость по брикету - 1 т брикета - 800-850 грн. / т, или 6,5 грн / час. Солярка 2.75 * 7 = 20 грн / час. Электричества выработали 15 квт*ч. Цена электричества - 26.5 грн за 15 квт*ч - 1,76 грн за квт*ч. Без Газификатора 7,5 * 7 / (22,4 * 0,88) = 2,66 грн за 1 квт*ч. Экономия в 1.5 раза - стоит-ли овчинка выделки ?!

 

Надо убрать соляру полностью - КПД при этом упадет двигла процентов на 25.... Поэтому жрать будет уже 14 грн в час при выработке 15 квт*ч. Что составит 0,93 грн за квт*ч.... Вылизывая КПД системы можно дойти до 0,85 грн за квт*ч... Если-же посчитать тепловой выход 28 квт, который можно через КОП к примеру теплового насоса условно уравнять к 7 квт*ч электроэнергии, получается цена электричества 0,55-0,63 грн за квт*ч.

 

Но вот по обслуживанию - сдается мне система будет просить кушать и парить мозг

[ValeryN]

Тема цікава. Сам приходжу до висновку, що всю енергію треба виробляти у себе на ділянці. Особливо рентабельно це буде після того, як ціни для населення на енергоносії піднімуть до світових. А це вже не за горами! Ось деякі цікаві посилання:

(ссылка устарела)

 

Вот эта штучка блин очень близка к тем идеям, которые у меня были! Спасибо! Любопытная идея вместо масла в термоаккумулятор гнать воздух (!). Можно вообще туда гнать и не только воздух, а и продукты сгорания... Построив схему:

 

{ солнечный коллектор на воздухе } ---> { теплоаккумулятор }

{ топка (воздух) } ---> { теплоаккумулятор } -> тепловая машина.

 

Ресурс двигателя - 12'000 часов до капремонта (производитель). На аммиаке утверждают увеличение ресурса до 18'000 часов до капремонта. 1 год - это 8'800 часов однако... пльохо... Турбинки InfinityTurbine мощностью 10 квт обещают 100'000 часов (!) - за $15'000. При этом обслуживание турбины минимально по сравнению с ДВС (!). КПД InfinityTurbine - 0,85 от Карно, КПД турбины Тесла - 0,4 от Карно (которая предположительно на 10 кВт будет стоить в районе $2k-$2.5k).

 

ЕЩЕ ИНТЕРЕСНУЮ ВАРИАЦИЮ ДВИГАТЕЛЯ НАШЕЛ - ДВИГАТЕЛЬ Malone:

(ссылка устарела)

 

Тепловая машина, использующая гидравлику (!), а точнее жидкости в сверхкритическом состоянии (например бутан при давлении в 50 атмосфер находится в состоянии в котором ему характерны свойства и жидкости и газа). (ссылка устарела)

Что интересно для нас в таком режиме - использовать СТАНДАРТНЫЙ гидравлический моторчик - он достаточно не дорог ! А на самоделку оставить себе паять медные или из нержи трубки малого диаметра При этом арматуру также можно стандартную применить... КПД получается гхм сравним с турбинным решением. Надежность... получается вроде надежнее.

[Бигдус]

Дизель таки хуже на дровах чем карбюраторный, это лично мое мнение. Балон пропана на гену по самым скромным подсчетам не менее 50 кило света на вскидку если не ошибаюсь. Но тема была о дровах.

[ValeryN]

Дизель таки хуже на дровах чем карбюраторный, это лично мое мнение. Балон пропана на гену по самым скромным подсчетам не менее 50 кило света на вскидку если не ошибаюсь. Но тема была о дровах.

 

Согласен с большего, Диз топливо там ни к чему получается. Хотя...

 

www.comd.ru/node/307

 

Однако на природном газу происходит уменьшение мощности вдвое, на аналогичном Д120 (Д21А) при переделке дизеля... А на чисто генераторном газе мощность упадет существенно... Думаю раза в 4, учитывая что в смеси будет меньше кислорода, чем на метан... Соответственно - размеры и стоимость аггрегата. Нигде не видел сообщения что автомобиль на дровах такой-же классный и приемистый как на бензине... Хотя конечно есть еще вариант генераторный газ подавать не с давлением 1 атм, а с давлением 2 атм при помощи турбинки - это еще гемор дополнительный.

 

Поэтому - другой путь - карбюраторный двигатель С БОЛЬШЕЙ ГАБАРИТНОЙ МОЩНОСТЬЮ - например от автомобиля... И получится хуже КПД. Раза в 1.5 - 2 минимум хуже думаю. В таком случае снова возвращаемся к Органическому Циклу Ренкина (ORC) или пару.................... С паром на первый взгляд огород получается проще чем с газогенератором.

[Бигдус]

Согласен с большего, Диз топливо там ни к чему получается. Хотя...

 

www.comd.ru/node/307

 

Однако на природном газу происходит уменьшение мощности вдвое, на аналогичном Д120 (Д21А) при переделке дизеля... А на чисто генераторном газе мощность упадет существенно... Думаю раза в 4, учитывая что в смеси будет меньше кислорода, чем на метан... Соответственно - размеры и стоимость аггрегата. Нигде не видел сообщения что автомобиль на дровах такой-же классный и приемистый как на бензине... Хотя конечно есть еще вариант генераторный газ подавать не с давлением 1 атм, а с давлением 2 атм при помощи турбинки - это еще гемор дополнительный.

 

Поэтому - другой путь - карбюраторный двигатель С БОЛЬШЕЙ ГАБАРИТНОЙ МОЩНОСТЬЮ - например от автомобиля... И получится хуже КПД. Раза в 1.5 - 2 минимум хуже думаю. В таком случае снова возвращаемся к Органическому Циклу Ренкина (ORC) или пару.................... С паром на первый взгляд огород получается проще чем с газогенератором.

 

Как раз карб автомобиль теряет до четверти мощи с маленькими плюсиками как для питания газом.Ну вообщем-то не плохо получается.Все-таки меня тешит мысль, что скоро народ будет смотреть в сторону газовых турбин на генераторном газе.Пока от 100 кВА где-то видел.

Вон кажись ТЦ Материк в Киеве эл энергию сам себе делает на природном газе с пом.ГДГ с утилизацией тепла, там где-то 30 коп была себестоимость

[olkogr]

О использовании роторного компрессора думал, но там масло смешивается с рабочим телом, на воде не пойдет.

Использование любого ДВС это малый ресурс. Паровики тем хороши что у них просто огромный ресурс, паровозы без ремонта как такого до сих пор ездят. ДВС особенно наш это ломучесть и работа в лучшем случае 2000-3000тыс часов. Импортные до 10000 работают, но это всеравно мало. Потом ремонт, и цена ремонта скушает весь экономический эфект.

Паровик не впример живуч. Там нету ударных нагрузок и скорания топлива внутри трущихся частей, и если взять за основу для него ДВС запчасти то он вообще будет вечно работать.

Проблема попадания воды в картер компресора это конечно проблема, но она решаема. У компресора от зила масло подается в полость коленчатого вала, смазывает все части и мтекает в картер, оттуда забирается и снова подется. Борьба с водой может быть такой не охлаждать компрессор, он разогреется выше 100 градусов и попавшая вода попросту будет испарятся из масла через систему вентиляции картера. Или же использовать другое работчее тело. Самое главное что ресурс компресоров оч большой, в зиле он работает постоянно и за всю жизнь его никто не ремонтирует и не заменяет.

[ValeryN]

Сейчас напишу, что надумал... Благодарен alexkino за ссылку! Спасибо! Натолкнул на интереснейшую идею !!!!

 

Тема цікава. Сам приходжу до висновку, що всю енергію треба виробляти у себе на ділянці. Особливо рентабельно це буде після того, як ціни для населення на енергоносії піднімуть до світових. А це вже не за горами! Ось деякі цікаві посилання:

(ссылка устарела)

 

Что очень интересного по этой ссылке ? - А именно - солнечный коллектор, в котором тепло снимается на воздух (!). Я подумал и пересчитал схему с теплоаккумулятором, печью и солнечным коллектором на рабочее тело воздух, и вот что у меня получилось.

 

Рассчитываю под генерацию в среднем 833 квт*ч электроэнергии в месяц. 833/30 = 1.16 квт*ч в среднем, 4.5 квт*ч пиковой мощности. КПД системы в электроэнергию минимальный 8%. Соответственно суточный запас тепловой энергии должен быть 350 квт*ч. Однако в течении суток 8 часов (1/3 времени) происходит "заряд" аккумулятора,

поэтому его емкость возможно снизить до 233 квт*ч.

 

1. Высокотемпературный теплоаккумулятор на 233 кВт*ч. Теплоаккумулятор состоит из песка с щебнем. В насыпном виде плотность этих материалов - ~1.4 т / м^3, а теплоемкость - 0,8 кДж / (кг * K) или при допустимом перепаде температур в 100 градусов - 22 квт*ч / т или 31 квт*ч на 1 м^3. Всего объем - 7.5 кубов. При высоте теплоаккумулятора в 2м (до потолка котельной) - это приблизительно 4 кв. м площади по полу в котельной. Наполнитель теплоаккумулятора - 2.5 т щебня и 8 т песка, ценой приблизительно 1000 - 1100 грн. "Стакан" для хранения материала изготавливается из строительных материалов, и соответственно дешев. Строим скажем из газобетона, утепляем минватой, накрываем стальным щитом с минватой... Снизу - трубы с отверстиями для подачи и распределения воздуха, сверху - аналогично... У меня стоимость складывается около 6000 грн. за такое изделие... Итого - теплоаккумулятор в 7'000 грн... Это практически в 10 (!) раз дешевле, чем высокотемпературный аккумулятор на масле!!!!! И надежнее - рабочее тело легко сменить.

 

2. Теперь - про солнечные батареи... Я посчитал теплопотери, которые возникают при следующей конструкции:

 

1) Сверху (сторона к солнцу) - двухкамерный стеклопакет - потери 2 W / (K * m^2).

2) По середине - или крашенный песок или галечка или и то и другое небольшим слоем в 2 см. В этот слой подается воздух для разогрева.

3) Снизу - отштукатуренный и промазанный клеем мат минеральной ваты 10 см - по теплопотерям около 0.5 W / (K * m^2).

4) по торцам конструкции теплопотери - пусть еще 0.3 W / (K*m^2) накинуть;

 

У меня получилась стоимость материалов - 200-220 грн / кв.м ; Возможно я чего-то не учел... И потребуется к примеру каленое стекло... В стеклопакетах каленые стекла или нет ?

 

Итого теплопотерь - 2.8 W / (K*m^2).

 

Тепловой поток от солнца - около 900 - 1300 W / (m^2).

 

Теплопотери при разогреве песка до 250 градусов и температуры на улице -20 градусов - 756 W (КПД соответственно от 16% до 41%), летом-же теплопотери при разогреве песка до 250 градусов - 630 W, соответственн КПД от 30% до 52%. Думаю среднегодовой КПД будет порядка 40%.

 

Итого - летом в средний июньский день - в киеве на 1 кв. м падает 5 квт*ч тепловой энергии, в марте - около 4 квт*ч... Для пользования и заряда теплового аккумулятора достаточно накрыть 140 - 200 кв. м таким коллектором, по стоимости это 28 - 44 т. грн в материалах плюс 14 - 22 т. грн. в работах. Годовая выработка составит от 140*0,4*3,2*365 = 65 т. квт*ч до 200*0,4*3,2*365 = 93 т. квт*ч, при стоимости конструкции в 42 - 66 т. грн. При условии 4-х лет эксплуатации стоимость 1 теплового квт*ч составит 17 коп (!). Однако - при таких условиях большая часть энергии использована не будет - летом ее банально некуда деть. Чтобы покрыть потребности ГВС летом потребуется 3'000 квт*ч в месяц максимум... Чтобы с запасом (1.5 кратным - 5'000 квт*ч в месяц) это обеспечить - потребуется 5000/0.4/5/30 = 83 кв. м поверхности. Стоимость коллектора составит 18 т. грн на материалы или 28 т. грн на материалы и работы. Суммарная выработка в июльский месяц составит около 5 тыс. квт*ч тепловой энергии из которой возможно получить 500 - 900 квт*ч электроэнергии. Суммарно-же за год система выработает 83*365*3.2*0.4 = 38 тыс квт*ч из которых от 3800 до 6800 квт*ч составит электроэнергия.

 

При сегодняшних тарифах на электроэнергию выработка составит 950 - 1700 грн. в год по электроэнергии, при условии дорожания электроэнергии - от 1900 до 4800 грн. И 3'400 м^3 по газу (от 3700 до 7500 грн.), или около 5 тыс. грн по дровам. Итого - в зависимости от цен на энергоносители имеем стоимость коллектора 28 т. грн и экономию от 6 до 12 т. грн в год. Скажем так - тут еще конечно-же будут присутствовать расходы на генератор, двигатель, плюс доля экспериментов - "отработанной" технологии ни у кого в наших краях нет. Но - цифры близки...... И при дорожании энергоносителей, есть варианты решения вопроса хотя-бы с летним энергопотреблением, а это приблизительно 20% моего потребления.

 

3. Печка !!!! Тут еще интереснее - или разветвленный теплообменник воздух-воздух на продукты сгорания, или напрямую отходящие газы фильтровать и гнать через теплоаккумулятор на цилиндр двигателя, и уже после их охлаждения системой отопления в цилиндре - выбрасывать в атмосферу. Соответственно - просто камера сгорания ... И ВСЕ (!)... Не надо никаких теплообменников туда с водой ставить ! Стоимость такой печки - еще порядка 4-6 т. грн. на описанные мощности.

 

ПС. Я старался учитывать цены + работы... Ессно если самостоятельно изготавливать - цены получатся меньше, если еще поизвращаться, и использовать имеющиеся материалы - цены получатся еще меньше

 

Вторым постом опишу, что-же я придумал делать с воздухом 250 градусов АТМОСФЕРНОГО давления, как его преобразовать в электричество!

 

Подрезюмирую - за ~42 т. грн - получается решение, которое можно плавно переводить из лета в зиму, и которое дает дополнительно ~30 т. квт*ч тепла и ~4 - 7 т. квт*ч электроэнергии в год бесплатно. Солнечная "опция" похоже все-таки в этом вопросе очень и очень нужна!

[ValeryN]

Теперь опишу двигатель, присоединил рисунок:

 

 

Итак - на рисунке воздушный двигатель, состоит из двух цилиндров и маховика. С внешнего диаметра маховика ремнем передается усилие на вал электродвигателя.

 

Основные параметры - диаметр цилиндра - 25 см, ход поршня - 90 см, длина цилиндра 104 см. Рабочий объем 44 л на цилиндр. Мертвый объем - 1 л на цилиндр. Маховик - железнодорожное колесо - 957 мм в диаметре, масса 400 кг. Скорость вращения - 40 - 80 об/мин. Кол-во запасенной энергии в маховике - 1.8-3.6 кДж.

 

Цилиндр выполняется из трубы с условным диаметром. Поршень - из дерева. Уплотнение - 5 мм тефлоновый шнур. Поршень к штоку крепится через шарнир. Шток уплотняется посредством манжета или сальника.

 

Принцип действия. В нижнем цилиндре, N3 как раз произошел такт втягивания воздуха из теплоаккумулятора. Воздух в части ближней к поршню немного остыл, в части ближней к управляемому клапану - горячий. Клапан закрывается. Воздух охлаждается о стенки цилиндра (стенки цилиндра охлаждаются водой системы отопления или ГВС, куда сбрасывается тепло). Воздух остывает и сжимается (при входной температуре 150 градусов - на 15-20% объема, при температуре 250 градусов - на 35-45% объема). Что видно в верхнем цилиндре в его объеме под N1 - воздух холодный, и механическая работа совершена. В объеме N1 происходит свободное выталкивание поршнем отработанного воздуха через обратный клапан в систему (или на вход теплоаккумулятора по короткому циклу или на гелиоколлектор/печь/выхлоп по длинному). В объеме N2 происходит набор воздуха через открытый управляемый клапан.

 

Размеры посчитал приблизительно, исходя из желаемой мощности в 4 кВт. В идеальных условиях при подаче 150 градусов воздуха механической энергии прибудет 21 кДж на 1 кГ, соответственно нужен расход 0.2 кг (200 л) в секунду - 70 об/мин скорость, а при подаче 250 градусов воздуха механической энергии прибудет 45 кДж на 1 кГ, соответственно расход около 100 л в секунду - около 40 об/мин.

В реальных условиях думаю дополнительные потери составят 30% на трение, на перекачку воздуха, на паразитный теплообмен, и соответственно при 150 градусах можно будет снять 3-3.2 кВт энергии на 80 об/мин, а при 250 градусах придется крутить на 60 об/мин.

 

Машина-гигант... но по стоимости вроде не все так и плохо - давлений нет, неплотности прощает, рабочее тело не утекает, дополнительная смазка не требуется ввиду низких скоростей рабочих.

 

ЖД колесо новое стоит $620, старое стоит $230... Подойдет отработанное колесо. Цилиндр - материал практически ничего не стоит... Работа под вопросом... Думаю эта конструкция делается вся за две недели максимум не перенапрягаясь, и материалы на остальную часть конструкции потянут еще на $400-$500. Клапана - особый момент - поскольку давление в системе от 0.5 атм до 1.2 атм получается - то клапана - по сути заслонки воздушные без требований к полной герметичности, а это также радикально дешевле. Итого - материал + работы - $1'500... И получается двигатель!

 

Электрогенератор - желательно низкооборотистый, синхронный на постоянных магнитах, поскольку хочется, чтобы он генерировал и на 10 об/мин, когда нужно меньше получать мощности, и соответственно меньше расходовать энергии из теплоаккумулятора. Инвертор по выходу соответственно обязательно. Надобно поискать - думаю такая штучка в районе $600 стоить должна... Инверторы, схемы управления, клапана и прочее - по материалам думаю еще $300-$400. Работы по разработке и сборке этого хозяйства в принципе радикально дороже, чем работы по механике - но я сам их выполнить собирался. Грубо $1k по материалам... А если покупать - думаю за $3-$4k можно с работами взять.

 

Вот и все в общем... Думаю - это наиболее рациональная схема... Грубо - я за 20 т. грн. получаю генерацию 4 кВт. и еще за 42 т. грн. получаю печь + гелиоколлектор... 62 т. грн. и должна получится система, которая ПОЛНОСТЬЮ обеспечивает моей семье годовое потребление и зимой и летом. Вернусь к этой идее за пару дней, чтобы себя покритиковать. Если можете погромить эту идею - прошу погромить, комп стерпит, а в металле налажать обидно

[ValeryN]

Теперь опишу двигатель....

 

Просимулировал вышеописанную конструкцию - при движении поршня на такт заполнения цилиндра горячим воздухом, успевает остыть ~60% газа о стенки... Симулировал программой CF Design 10.0 ... Поработаю еще с моделью - я в принципе неправильно сделал, сделав подвод газа не через центр, а через боковую холодную стенку - он при расжирении движется ВДОЛЬ боковой стенки.... А надобно наоборот - чтобы туда малая часть доходила... Еще возможно неправильно - у меня в модели фиксированная скорость движения, а на самом деле скорость движения Vpeak * w * cos (w*t) ...

 

И возможно потребуется еще геометрию поменять - увеличить диаметр цилиндра и уменьшить ход поршня для органичения поверхности теплообмена. Вобщем меня устроит, чтобы 15-20% газа остыло при "загрузке", и остальная часть остыла при обратном движении поршня. Хотя быть может так не получится и КПД будет 50% от Карно - будем посмотреть.

[Бигдус]

Мне кажется копать надо в сторону газовой турбины на генераторном газе..Как-то вот надежней. С солнцем вот не все так просто

А выше изложенные тянут на Стирлинг с линейным геной так проще... это лично мое мнение.

[ValeryN]

Мне кажется копать надо в сторону газовой турбины на генераторном газе..Как-то вот надежней. С солнцем вот не все так просто

А выше изложенные тянут на Стирлинг с линейным геной так проще... это лично мое мнение.

 

1. Газовая турбина - думаю будет подороже существенно... Я по этому поводу со своим товарищем-машиностроителем консультировался - говорит, что несмотря на простоту изделие сложное в изготовлении и требовательное к качеству материалов, что для ее изготовления требуется дорогое оборудование для балансировки и во-вторых - из сделанных 10 турбин останутся 2-3 которые пройдут испытания и можно смело им выписать 100 тыс часов, а остальные - с большего брак... Поэтому предостерегал насчет тех-же инфинититурбин - что они могут запросто продавать турбины которые 30 тыс часов будут ходить...

 

2. Солнце - ну понятно что стеклопакет - идея дурацкая, скорее каленое стекло между которым второпластовые прокладки, другая герметизация с дыхалками, чтобы при расширении воздух стекло не повредил... Это смотреть надо... Но в общем - получается на 1 кв. м существенно ниже стоимость в таком исполнении, нежели 450-500 евро за 1 кв. м.

 

3. Двигатель - это скорее двигатель Эриксона в незамкнутом цикле... Я исходил ИЗ ПРОСТОТЫ СИСТЕМЫ - убрать все лишнии теплообменники, медь и прочее из системы - сделать максимально просто и надежно.

 

Линейный привод - не так уж и просто сделать, я себе лифт так еще и не сделал на линейном приводе, хотя имею его в планах в течении 2-х лет уже - все вынашиваю по мере наличия времени - хочется сделать чтобы принципиально не было возможности падения и за 3 секунды с любого этажа на любой этаж перемещался по заданному профилю перемещения - вплоть до того, чтобы даже отказаться от конструкции в пользу более простой, но медленной и рабочей... Держал в руках маломощные линейные двигатели, и сделал свой прототип на 130 Н... Для хорошего КПД/габарита очень важен зазор между магнитами и обмотками, и проблема упирается в направляющие, которые обеспечат 0.5 +- 0.2 мм зазор к примеру (вообще чем меньше зазор тем лучших характеристик можно добиться - на вращающемся двигателе выдержать зазоры ПРОЩЕ!), и при этом не создадут дикого трения, поскольку магниты будут стремиться притянуться к полюсам, и усилия скажем весьма значительные. Притянутся - будет существенная сила трения! Далее вопрос в надежности, ремонтопригодности и стоимости... Конечно этот линейный мотор-генератор попроще, чем 6-фазная система, рассчитанная на разгон массы 1 т, но он тоже отнюдь не простой! Сделать-же его надежнее, чем передачу вращения на колесо - возможно и не получится если рассматривать систему в целом. Маховик - сразу запас кинетической энергии около 2 кДж... В случае линейного двигателя - заменят электролитические конденсаторы и схема - но - силовая электроника + эти конденсаторы - ~$800 в материалах со своим сроком жизни... Так что проще, дешевле и надежнее ? В линейном двигателе может быть плюс только в одном - в том, что поршень двигается не по закону sin(w*t), а по другому профилю, оптимальному под фактическую температуру воздуха. Насколько это актуально - после симуляций выясню. Может актуальнее будет другое - подумать как этот двигатель преобразовать в роторную конструкцию....

[olkogr]

Мне смутно верится что вы зимой при -20 нагреете воздух в колекторе до таких температур. Плоские колектора нагреваются с водой зимой нагреваются до 50-60градусов в оч хорошую погоду (консультировался) которой у нас нету. В киеве зимой мало солнечных дней да и летом не особо, 5 кВтч в день даже летом это если оч повезет и если сделать следящую систему, а бывает и неделя без солнца и две. Зимой в лучшем случае будете 600Вт снимать, притом что солнца не будет половина дней в месяц.

А двигатель который вы описали имел оч маленький КПД потому от него отказались если память не изменяет то на пару КПД его был менее 1%.

Солнечная энэргетика ИМХО не для наших широт, нестолько потому что энергии падает мало а столько потому что солнечных дней оч мало.

Тачто дрова, уголь, брикеты, торф, это то на чем можно у нас жить.

[ValeryN]

Мне смутно верится что вы зимой при -20 нагреете воздух в колекторе до таких температур. Плоские колектора нагреваются с водой зимой нагреваются до 50-60градусов в оч хорошую погоду (консультировался) которой у нас нету. В киеве зимой мало солнечных дней да и летом не особо, 5 кВтч в день даже летом это если оч повезет и если сделать следящую систему, а бывает и неделя без солнца и две.Зимой в лучшем случае будете 600Вт снимать, притом что солнца не будет половина дней в месяц.

 

(ссылка устарела)

Это только пример... На земле, насколько мне известно количество солнечной энергии на поверхности между полюсом и экватором не более чем в 10 раз отличается, и у нас еще не все так плохо. Вопрос в стоимости квадратного метра поверхности и коллектора.

 

По поводу нагрею или не нагрею - мне тоже смутно верится - однако если в коеффициенте теплопроводности лажи нет, то так должно быть... и поэтому скоро поставлю со стеклами и утеплителем эксперимент

 

А двигатель который вы описали имел оч маленький КПД потому от него отказались если память не изменяет то на пару КПД его был менее 1%.

 

Да уж - я тут провел небольшие работы по моделированию... Гавно двигатель - в том виде, в котором я его изобразил - работать нормально не будет.... и спасибо Бигдус'у - чтобы на нем получить нормальный КПД, нужно его на линейном приводе делать..... Западло заключается в том, что если время заполнения цилиндра равно времени выполнения полезной работы, то - при медленном движении поршня значительное количество воздуха успевает остыть на этапе забора воздуха в цилиндр, а при быстром движении - соответственно воздух не успевает охладиться в достаточной мере, и опять плохое КПД... При этом хорошей точки там просто не существует!

 

Итак - на линейном приводе:

 

Воздушный цилиндр - диаметр 1.12 м, высота 1,2 м, рабочий объем 0.98 куб. м.

Гидроцилиндр - к примеру (ссылка устарела) , гидроцилиндр двигает поршень.

На цилиндр намотан теплообменник, снизу цилиндра диаметром 150 мм подводятся воздуховоды.

 

Механизм работает следующим образом - за 6.5-7 секунд производится ЗАБОР горячего воздуха. После за 14 секунд происходит охлаждение воздуха, и газ выполняет полезную работу, создавая давление в гидравлической системе, и за 4 секунды прозводится выброс отработанного воздуха.

 

Для устойчивой непрерывной работы таких цилиндра потребуется три штуки. Или-же гидроаккумулятор. Стоимость материалов - ориентировочно 4'000 грн на 1 цилиндр, плюс еще шестяренчатый насос и гидрораспределители. В изготовлении штука не сложная, тем более поршень может плотно и не прилегать к цилиндру!

 

"В среднем" - 38 л/с прокачка через такой цилиндр, что соответствует 3.5 - 5 кВт тепловой мощности. При этом выход электрической мощности составит 0.5 - 1 кВт (с учетом потерь!).

 

4 цилиндра + гидроаккумулятор ... И система заведется на чистом воздухе!

 

Солнечная энэргетика ИМХО не для наших широт, нестолько потому что энергии падает мало а столько потому что солнечных дней оч мало. Тачто дрова, уголь, брикеты, торф, это то на чем можно у нас жить.

 

По этому поводу я уже отписал - ее вроде не так и мало... Просто коллекторы по 450 евро на квадратный метр для того количества, что ее у нас есть - слишком дорого... Была-бы выработка в 2.5 раза больше - считайте - цена коллектора эффективно в 2.5 раза меньше...

[Бигдус]

Есть газовые турбогены но пока от 100 кВА с ресурсом в 10тыс былы пару лет назад 400 тыс грн. Понятно не бюджет.... Линейный гена со стирлингом. Ну зачем вам эти колеса (пары трения можно не учитивать).Маховой массы хватит ли пройти мертвую точку. Стирлинг конструируйте с линейным геной . Надо проработать газ турбину все-таки основательней.Не в ее привычном виде как на самолете.Большой диаметр, большие лопасти,вертикальная установка, и ловить энергию потока восходящих теплых газов, утилизировать с пользой как в светильнике с рыбками.КПД может и низковат но...Вот смотрю на вентилятор в туалете - он вращается....жаль без пользы.

[sanykrimea]

...Вот смотрю на вентилятор в туалете - он вращается....жаль без пользы.

В трубе канализации многоэтажки вентилятор (ой,.. генератор) поставить, и тепло заодно от неё отбирать...

[ValeryN]

Есть газовые турбогены но пока от 100 кВА с ресурсом в 10тыс былы пару лет назад 400 тыс грн. Понятно не бюджет.... Линейный гена со стирлингом. Ну зачем вам эти колеса (пары трения можно не учитивать).Маховой массы хватит ли пройти мертвую точку. Стирлинг конструируйте с линейным геной .

 

Я пока еще в раздумьях - 7 раз отмерь, а один отрежь. Мне пока еще ничего не нравится... Хотя газген похоже нужен в любом случае.

 

Надо проработать газ турбину все-таки основательней.Не в ее привычном виде как на самолете.Большой диаметр, большие лопасти,вертикальная установка, и ловить энергию потока восходящих теплых газов, утилизировать с пользой как в светильнике с рыбками.КПД может и низковат но...Вот смотрю на вентилятор в туалете - он вращается....жаль без пользы.

 

Проверил симуляцией - диаметр трубы - 3 м, длина трубы 3 м, установлена вертикально, сверху подсоединен теплоаккумулятор, снизу - сброс отработанного воздуха. Внутри - теплообменник.

Идея такая-же как и с восходящим потоком - газ остывает, опускается вниз, и так далее - будучи процесс запущен - далее наростает в некоторый устойчивый режим... В моделе разогнать газ быстрее чем 0.8 - 1 м/с при перепаде температур 250 / 70 градусов не получилось... А 1 м/с тут очень не много - мощность потока воздуха = 1*1*1/1,04*3*3/4*3,14159 = 7 W .... Так что большая труба не канает...

 

Если трубу сузить - получается скорость от 5 до 6 м/с (модель не очень стабильна), это 35-40 W энергии ... Намного меньше, чем я от поршней ожидал.

[ValeryN]

Эврика! Уже пару дней как думал - судя по рассчетам должно работать! За основу берем идею водокольцевого вакуумного насоса.

www.agrovodcom.ru/info_nasos_pumps.php

Например тут можно почитать.

 

 

В нижней части рисунка - воздух сжимается, но при этом остывает, и его давление падает. В верхней части наоборот - воздух расширяется для "захвата" свежей порции горячего воздуха. Если правильную конструкцию сделать - в одном устройстве должна получиться машина и для обеспечения циркуляции воздуха в системе и для выработки механической энергии.

 

Ниже - анимация как это должно работать:

 

Преимущества - простая и долговечная конструкция... Нет гидравлики и прочей ярунды. Не требуется маховик - разогнанная вода вполне себе маховик заменяет. Недостатки - если на воздух - габариты значительные - 1 м в диаметре на 1 м в длину - выдаст от 1.5 до 4 кВт при вращении от 60 до 160 об/мин - очень приблизительно. Реально - не известно сколько потерь на воду и на трение пойдет, плюс как теплообмен будет зависеть от скорости вращения. Моделировать их крайне неприятно - я бы сказал, что у меня нет подходящего инструмента, в котором можно построить полноценную модель сего устройства. В любом случае - ожидаемое устройство на мой взгляд эффективнее, проще, надежнее, долговечнее и элегантнее, чем то, о чем я в топике писал ранее.

[snickers]

Конструкция очень похожа на роторный ДВС, который делала фирма Мазда.

У него был огромный ресурс, большая мощность, очень маленькое время разгона (приемистость).

Но была и куча проблем - маленький КПД, даже использовали турбо-

высасывание для принудительного удаления выхлопных газов. Турбина с электроприводом запускалась до старта двигателя, иначе он вообще не заводился.

Огромный расход бензина, большая сложность конструкции, при кажущейся концептуальной простоте и пр...