Недостающее звено полной автономии

Летом, в вакуумных трубках - можно и 200 градусов получать. Причем, коллектор собирает тепло и тогда, когда солнечная панель не собирает. Летом: в диапазоне 200 нагреватель - 30 холодильник КПД будет в районе 20%. Т. е. не хуже, чем у панелей. Зимой, на солнце, вакуумные тоже запросто дадут 60-80 градусов, учитывая, что за бортом может быть -10- -30 КПД тоже приличный будет. Плюс системы, что можно иметь электричество. Правда химические аккумуляторы все равно нужны. Но практически в буферном режиме.

 

У меня ощущение, что тут еще много чего можно нарыть. Те же infinityturbine не используют регенератор. То есть теплоту парообразования выбрасывают, а нужно-то всего обратку пустить в теплообменник с выхлопом от турбины. Тут можно считать и совершенствовать. С фреоном в солнечном коллекторе тоже можно много всего напридумывать. Этот газ можно ведь и сжимать...Там хитрые конфигурации возможны.

 

Простите, но с точностью до наоборот. Фотопанель практически при любом освещении что-то даст (даже в днём в тумане, когда Солнца не понятно где). Тепловой коллектор в таких условиях молчит.
В 2012 в Германии нам показали установку (по другому трудно назвать - полкомнаты занимает) опытный образец. Тоже получает электричество из тепла, 20% КПД (ожидают). Но перепад нужен под сотню цельсиев. Может нечто такое для больших мощностей подойдёт, но для скромной автономки сильно вряд ли. (Впрочем это только моё мнение).

 

Да вроде как уже есть но не широко-распространенные образцы, рекордные вроде 44%, или даже 47%.
Если денег куры не клюют то не проблемв я думаю, 37-40% наверно можно найти, но стоить будут мкорее всего на вес золота, в буквальном смысле.

 

На Аляске реализовали...
, жители Чены, заплатив в 2005 году в очередной раз больше 600 000 $ США только за дизельное топливо для своего дизелька, от которого зависело всё и вся в их медвежьем углу, всерьёз задумались - а можно ли как-то использовать свой потенциал геотермальных вод?

Напрямую, в виде водяного пара, энергию геотермали использовать было невозможно - температура воды в Чене была много ниже точки её кипения при нормальном давлении. Поэтому для реализации геотермального проекта годилось бы только решение, в котором теплоноситель второго контура, получая тепло от геотермали, кипел бы при значительно более низких температурах, производя пар, необходимый для работы турбины.

К тому времени UTC уже на протяжении 2-х лет испытывало на хладогенте R-245fa свою 200-киловаттную систему PureCycle, которую принципиально можно было, путём замены теплоносителя на более низкотемпературный, заставить работать даже на перепаде 75 С°нагревателя и 7 С° холодильника. Дополнительным преимуществом покупки установки от UTC для Чены было то, что на свой бывший в употреблении тестовый образец UTC давало хорошую скидку. По сути дела, особо ничего UTC на этой сделке не теряло, поскольку установка представляла из себя списаный промышленный кондиционер Carrier, который небольшими переделками превратили в экспериментальную ORC-турбину

Уже через год, основываясь на опыте первой установки, UTC Power поставило в Чену второй аналогичный агрегат, доведя общую выработку электроэнергии до 420 кВт.
Результат усилий Чены и UTC (параметры одной установки):
Температура воды на входе: 75 С°
Давление теплоносителя R134a на входе: 16,8 атмосфер
Температура охлаждающей воды: 4-7 С°
Давление теплоносителя R134a на выходе: 5,2 атмосфер
Общая мощность турбины: 250 кВт
Собственные нужды: 40 кВт
Чистое производство электричества: 210 кВт
Чистый КПД установки: 8,2%
Топливо: Бесплатно
Опыт: Бесценен!

 

А вот у нас...
Опыт разработки высокоскоростных электротурбомашин в ООО "Турбоком М"
h t t p:/turbokom.narod2.ru/index/0-7

 

Думаю, что лет через пять-семь фотовольтаика с КПД 30% будет вполне доступна. Но главное чтобы цена на фотовольтаику (за номинальные кВт) ещё подсела. Тепловые коллекторы уже особо не удешевить.
@Ygor, это здорово, но где найти геотермальный источник (халявное море тепловой энергии)? И как я уже заметил - мощности хороши для посёлков, но не для отдельных домов.

А у нас, простите, раньше такое только для космоса умели делать, а теперь боюсь разучились. А уж что будет для массового потребителя -

 

Не, для подводных лодок
Ну а в целом тема называется
Утилизация низкопотенциального тепла

самый рабочий вариант - ORC-турбина, в общем-то, все уже придумано, как вариант

а про

А чисто теоретически <Цитата>
Как учит нас дедушка Карно, любой термодинамический цикл работает на самом деле не от температуры (T), а от разницы температур (ΔT).

Если у Вас есть бассейн тёплой воды в жаркий летний день - на самом деле с термодинамической точки зрения вы нищая обезьяна. Если же Бог дал вам два сосуда, в которых есть неограниченные количества холода и тепла - вы самый богатый человек в мире.

Ведь, если посмотреть на вопрос термодинамически - Россия - это страна с самым высоким параметром ΔT в мире. Мы - отнюдь не нищие обезьяны возле бассейна с тёплой водой в жаркий день. Мы - люди, которые обладают территорией с самым высоким ΔT в мире.

 

Там, разумеется, будет удешевление и увеличение КПД. Покрыть все доступные поверхности панелями будет возможно. Проблема аккумуляции останется. Зимой солнца может не быть очень долго.

 

Опыт это не подтверждает. Да и теоретически: 1) фотопанели нужны фотоны с определенной энергией (достаточно узкий диапазон спектра доступен).
2) Затенение в любом месте панели блокирует выработку. Теоретический предел - порядка 33,7% (однослойные).
Хороший же коллектор поглощает практически все, что упало. В пасмурную погоду коллектор будет греть, а фотопанель не даст ничего.

 

@Ygor, про дельту Т я с вами согласен. Однако, если верхняя граница этого коридорчика (дельты Т) лежит выше чем нужная нам температура (25-40 цельсиев), то всё как-то проще. А вот если ниже, то всё становится довольно сложно. Собственно я только про это и пишу.

Не очень давние реалии Подмосковья. Туманный ноябрь, температура около 0. Фотопанели с трудом, но выдают что-то. Что выдадут тепловые коллекторы? И что с этим делать? Наверное они смогут поднять на несколько градусов температуру колодезной воды (может быть ... нужно считать), это не слишком актуально. В любом случае, если в автономке есть нормальный котёл (например, твердотопливный), вопросы с теплом надёжно закрыты.
Кстати, вот если запитать такой движок от котла, то пожалуй зимой можно получать электричество.
Летом, конечно коллекторы на высоте. Но есть один момент, связанный именно с лиферными АКБ. (для свинца это не актуально) Как только начинаешь наращивать массив фотопанелей (для быстрой зарядки), получается что летом тепловые коллекторы уже не нужны, хватает электричества.
Затенение - это конечно серьёзно - если вы в лесу, а так не замечал проблем. Про однослойные - согласен, но раз взялись за многослойные, то сделают и думаю уже довольно скоро. В этом направлении есть куда работать и долго, а вот сделать надёжный двигатель это задача на порядок сложнее.

Да всё верно, но сколько это стоит? Боюсь что даже оценить для частного дома будет невозможно, вот если для подводного городка т. е. подлодки это всегда пожалуйста.

 

Турбина Tesla, которую делает энтузиаст с Украины, делается практически на коленке. В массовом производстве, а даже в мелкосерийном, думаю, сопоставима с ценой автомобильного генератора. Т. е. турбина+генератор порядка 8000-10000руб. В солнечном коллекторе теплоносителем можно сразу использовать хладагент, он там испаряться будет живее, мгновенно унося все тепло - и сразу в турбину - вырабатывать электричество. Температуру кипения/конденсации можно регулировать давлением. Конденсатором - греть ТА или выбрасывать. Если рассматривать как альтернативу солнечным панелям - такая связка дороже не выйдет. Кремний не нужен. А вот медь - не дороже ли кремния сейчас? Тут можно спорить о том, имеет право на жизнь такое решение или не имеет. По-крайней мере оно дает возможность запасать (в конечном счете, а попутно тепло), адекватное количество электроэнергии нехимическим способом.

 

Ну так вы представьте, что в коллекторе не 1,2 литра воды, а 1,2 литра менее теплоемкой, легкокипящей жидкости. Если энергия поступает, она нагреет жидкость до той температуры, какой захотите. Тут только вопрос количественных соотношений (массы и времени экспозиции). Я не имею возможности тестировать коллекторы лично, но по отзывам, коих тысячи в сети - коллекторы в пасмурную погоду воду греют, не сильно, но греют. А вот солнечные панели могут неделями ничего не давать. А в пасмурную чего они там дают? Напряжение на концах?

 

СК плюс тепловые машины мне кажется несостоятельно.
Причина проста КПД тепловых машин (турбин в том числе) в лучшем случае 30%. КПД СК тоже далеко не 100%.
КПД СК думаю можно грубо оценивать следующим образом
КПД=(Tпред-Tраб)/(Tпред-Tвозд)*КПДп.
Tвозд - температура воздуха
Tпред - максимальная температура СК при отсутсвии теплоотвода
Tраб - рабочая температура отводимого теплоносителя.
КПДп - паспортная КПД.
В результате, скажем 25% на турбине, 50 на СК и весь эффект 12,5%
Фотоэлектрические панели эффективнее и не требуют обвязки трубопроводами с горячим теплоносителем, насосами и т. п.

Числами надо рассуждать. По моим прикидкам (и результатам измерений) Зависимость вырабатываемой энергии от облученности практически линейная. В зависимости от "тяжести" облачности вырабатываемая энергия фотоэлектрическими панелями соответствует облученности в 10-40Вт/м2 при пасмурной погоде. Это похоже на правду.
Естественно это очень мало, но на СК тоже выше головы не прыгнешь.
Месяц пасмурной погоды как один день ясной.

 

Цифры не оспариваю. Примерно так и есть. Повторюсь: по теме мы говорим о полной автономии. Поэтому самое главное: где брать тепло и электричество зимой: с ноября - по февраль. Зимой солнце светит. Мощность его излучения такая же как и летом: 800-1000Вт/кв.м. Но: светит редко и мало. Зная среднюю инсоляцию в зимние месяцы, можно рассчитать сколько нужно панелей. Но эта цифра мало кому понравится. Далее, допустим мы покрыли площади этим безумным количеством панелей - они у вас есть. Солнце светило один день, выдав треть месячной нормы, а потом 10 дней не светит. Где брать электричество и тепло? Вот тут и обсуждается возможное решение. Оно дает и тепло и электричество. Если брать за основу электрические панели, то они снимут примерно 15% излучения в виде электроэнергии. Допустим у вас 20Квт солнечных панелей. За 4 часа ясного морозного дня они сгененируют (запросто!) 80квт*часов электроэнергии. Что с ними делать? Если на отопление - то этого маловато на 1 день. Запасать во что? Вакуумные коллекторы с той же площади за это время снимут 320Квт*ч (примерно). Это будет вода примерно 60 градусов. Этим можно греть (условный) дом 3,2 суток.
Дело не в том, что электрические панели как бы технологичнее. А в том, что на их основе решения для зимы не получается. Да и летом солнца может не быть неделю. Аккумуляторную на 200Квт*ч делать?