...К ВОПРОСУ О МАЛОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ...

Идея создания автономной энергетической установки не давала автору покоя как минимум лет 15. Так как с детства мне приходилось по долгу жить в сельской местности, я не по наслышке знаю, что такое внезапное отключение электроэнегрии - жизнь сразу как минимум становиться неудобной , а иногда и невозможной. Причем не важно, когда случилось отключение летом или зимой, днем или ночью- в любом случае останавливаются или нарушаются идущие процессы или работы ( правда летом одни, зимой- другие и т.д.) Я думаю, не надо объяснять, что значит отключенный летом холодильник, не работающий насос в колодце или погасший свет зимой! Усугубляет положение не достаточная устойчивость ЛЭП против ветра, грозы, упавшего дерева. Такие «мелкие» неприятности случаются в сельской местности очень часто, и почему-то чем дальше, тем чаще: то ли наши ЛЭП на ладан дышат, то ли меняется климат земли- второе по моему ближе к истине… Исправления неисправности на линии иногда приходится ждать сутками сидя без электричества.
Таким образом сама собой родилось сначала довольно абстрактное желание – быть в определенной степени независимым от энергоснабжающих организаций, а со временем оно трансформировалось во вполне конкретную цель – получить автономную электрическую мощность в 3-5 кВт. Именно столько на мой взгляд необходимо для более-менее нормальной жизни одной семьи в сельской местности. Конечно предлагаемая цифра не учитывает нужды отопления ( по глубокому убеждению автора использовать электроэнергию для отопления- большая глупость и расточительность., а ее использование на эти цели говорит исключительно об убогости нашего государства и Газпрома, не могущих обеспечить по реальным ценам все населенные пункты магистральным газом!)В упомянутую цифру также не входят различный профессиональный мощный электроинструмент и новорусские притензии к комфорту ( типа по 5-6 элетрофритюрниц и электрофенов на каждого члена семьи включая собак). Естественно сразу встал главный вопрос: каким из принципиально существующих способов получить потребную мощность?
1.
Самый распространенный вариант решения проблемы- установить бензогенератор. Однако не все так просто как может показаться:
-бензогенератор не очень дешев – меньше 700 уе за пару кВт не найти. Хорошо, если электроэнергии требуется мало-1-2 кВт, а если надо больше например киловатт 5-6, тогда это уже генератор потянет 2-3 тыс. уев!
- бензогенератор не может работать без перерывов долгое время тем более летом- перегревается.
-стоимость «бензоэлектричества» высока- порядка 8 руб/ за 1 кВт. ч.
-тенденция неуклонного роста цены бензина
- малый ресурс бензогенераторов.
- капризы карбюраторов и проблема зимнего запуска
-сильный шум и вредные выхлопы генератора .
-кроме всего прочего не нужно забывать, что КПД ДВС равен примерно25% т.е. из затраченного 1 л. бензина только стакан затрачивается непосредственно на производство эл. энергии, а остальные 750мл. идут в тепло! Таким образом не худо бы эту выбрасываемую сейчас в атмосферу тепловую энергию использовать для отопления и нагрева бытовой воды- благо сделать это проще простого. Элементарный расчет показывает, что при сжигании скажем 1кг. бензина всего выделяется энергии 46,2 МДж., соответственно в тепло идет…34,6 МДж., а этого достаточно, чтобы отопить в течении часа 96,11 квадратных метров жилого помещения!И что самое приятное- «на халяву».
Так что вариант бензогенератора может и не так плох, тем более если умело утилизировать всю его энергию и ели потребная мощность -1 кВт и пользоваться им приходится очень редко, в остальных случаях это слишком «дорогая игрушка», если конечно ваша потребность в электроэнергии не связана с бизнесом и не приносит Вам прямой выгоды.
2.
Идея ветрогенератора широко распространена но в общем случае видится мне малоприемлимой и низкоэффективной:
-ветер дует не всегда.
-требуется аккумуляторы для подачи питания во время штиля.
-требуется дорогой инвертор напряжения для превращения постоянного тока, вырабатываемого генератором в переменный 50 герц 230в.
-ветряк имеет очень большие габариты
-требуется открытое место для его хорошей работы.
-стоимость ветрогенераторной установки думается, выше равной по мощности с ДВС очень значительно.
3.
Получать электроэнергию от маленькой ГЭС весьма просто и заманчиво, но есть одна проблема:
- надо прорыть маленькую речку на принадлежащей вам земле, и еще чуть вперед и назад. (Вероятность наличия естественной реки близка к 0).Правда один мой знакомый из Молдовы построил личную ГЭС на маленькой горной речке и снабжает бесплатным электричеством себя и всех пенсионеров своего поселка. Но ему повезло как ни кому другому! - у него есть своя река. То есть этот вариант тоже не подходит.
4.
Добыть электричество путем применения солнечных батарей возможен и очень моден сейчас в Европе, однако он больше декларативен нежели практичен- опять проблемы:
-высокая стоимость солнечных батарей , необходимость в дорогих инверторах и аккумуляторах большой емкости, необходимость в контроллере, управляющим всеми этими устройствами, практическая невозможность солнечные батареи сделать самому ( автор имел отрицательный опыт в этом деле лет 25 назад, когда будучи очень молодым человеком он повелся на «научную» статью в журнале «Юный Техник» и попробовал изготовить солнечную батарею из диодов «Д2» , которых купил для этого штук двести и получил нулевой результат на выходе и в прямом и в переносном смысле.
-К тому же количество солнечных дней на широте Москвы очень не велико и их явно не достаточно для реального энергоснабжения. Значит и этот вариант ущербен.
5.
Способ получения электроэнергии с использованием двигателя внешнего сгорания -как вариант паровой машины. Эта идея совсем не нова, но в связи с неудержимым ростом цен на все нефтепродукты и учетом необходимости в большом количестве энергии для отопления сельского жилища эта старая идея наполняется новым смыслом. Для примера хочу напомнить что внезапный и безалаберный перевод железных дорог СССР с паровой на тепловозную и электротягу был в основном определен тогдашними ничтожными внутренними ценами на нефть! Ни кто не хотел всерьез задуматься- на сколько выгодно сразу же порезать исправный паровоз на метал, построить ему взамен тепловоз и снабжать его диз. топливом потому, что нефть ничего не стоила! Так что сейчас пришло время подумать об обратном- так ли уж плох паровой двигатель.
Основная проблема паровоза – низкий КПД ( у лучших паровозов он был порядка 9%). Однако не надо забывать, что этот КПД имеет именно паровоз, а не стационарная паросиловая установка! Хитрость тут в том, что в паровозе почти 90% тепловой энергии в прямом смысле слова вылетает в трубу и ее никак нельзя применить с пользой- паровоз как правило перемещается в пространстве. И совсем другое дело, когда имеем стационарную установку- весь отработавший в паровой машине пар, частично отдавший свою энергию, скажем на вращение электрогенератора, можно и нужно использовать на бытовые нужды - отопление дома и хоз. построек и горячее водоснабжение .КПД предлагаемой установки будет гораздо больше, а именно КИТ (коэффициент использования тепла) можно приблизить к 100 %. Теперь немного собственно о конструкции.
С паровой машиной никаких особых проблем нет. Можно изготовить традиционную двухцилиндровую машину с фиксированной отсечкой с цилиндрическими золотниками. Можно для этих целей использовать и двигатель внутреннего сгорания с переделанным кулачковым валом. В случае использования классической паровой машины на ее выходном валу устанавливается мультипликатор, т.к. частота его вращения примерно 300 об /мин. , а для работы генератора необходимо 1000-3000 об./мин. Если в роли паровой машины использован бывший ДВС, то мультипликатор не требуется- частота вращения его вала 1000-3000 оборотов. Генератор можно взять стандартный, а можно использовать и обыкновенный асинхронный электродвигатель с конденсаторами. Оба эти варианта были изготовлены и опробованы автором- и один и другой дали удовлетворительный результат, правда в обоих вариантах есть как и положено, свои сильные и слабые стороны. Главная задача и проблема – создать паровой котел, обладающий рядом обязательных качеств. От правильности конструкции котла зависит КПД всей установки, количество и качество топлива, которое нужно сжечь для получения электрической мощности. Главная проблема в том, что паровые котлы, работающие под давлением может изготавливать только организация, имеющая на этот вид деятельности лицензию. В принципе это естественно, т.к. котел является сосудом, работающим под давлением и представляет собой опасность для окружающих. Однако можно только поразиться жесткости Российского законодательства в этой области- разрешено нелицензируемое произведение объема котла в л. на давление в кГс/см =20. Тем не менее мнение автора таково, что каждый сам для себя решает как жить и выживать в нашем государстве, где по сути идет тихая, необъявленная война со средним классом - умными и самостоятельными людьми , которые хотят нормально жить и могут обустраивать свою жизнь соответственно своим способностям, не зависимо от желания или нежелания разрешить им это какими-нибудь олигархами или чиновниками.