Альтернативная энергетика частному дому
Альтернативная энергетика
Многие смотрели ролики Джастаса (молочника), как он там в тайге на Алтае живёт по русски.
Я одновременно с ним приходил к похожим идеям, и тоже на практике.
Это большая разница если энергетику хозяйства постигать в теории и на практике, особенно «альтернативная».
Правильные мысли это:
- Если есть возможность подключиться к сети — делайте это.
- На альтернативной энергетике можно сделать все, кроме одного: ничего нельзя греть, ничего
- Все стоит очень дорого, особенно аккумуляторы, поэтому не надо бездумно действовать
- Это комплексная система, она не работает по частям, Вы столкнетесь с этим, по любому.
Наша цель не уйти от цивилизации к полной замкнутости. Наша цель - сократить расходы на энергетику. Поэтому не нужно делать все точно так, как советуют продавцы решений в области альтернативной энергетики.
Нужно взять от «альтернативки» только плюсы и не брать минусы. Включаем логику.
Солнечный источник
Основные электрические потребители в доме:
- стиральная машина
- холодильник
- насосы
- свет
- бытовые приборы
На семью, живущую в частном доме требуется примерно 1.5 кВт мощности, этого реально достаточно.
Основные потребители тепла (электричеством греть ничего нельзя — иначе это золотая система будет):
- отопление дома
- разогрев пищи
- ГВС - горячее водо снабжение
- отопление гаража
- отопление скотников
Еще нужна энергия на добычу, доставку и очистку воды. Будем считать пока, что на это тратится электричество (не много. примерно 1кВт в пике на 10-20 мин в сутки)
В системах солнечной энергетики главные недостатки:
-
аккумуляторы стоят много денег, они требуют постоянной амортизации (нужно откладывать деньги на новые). Это большое зло, которого нужно избежать.
-
панели занимают много места
С местом на своем участке проблем нет, а вот зачем вообще нужны аккумуляторы ?
Аккумуляторы — это буфер, чтобы потреблять больше мощности, когда это нужно и чтобы потреблять когда нет солнца.
От них можно отказаться, если нет цели полной изоляции, либо есть еще другие выходы из положения (не буду тут о них пока).
Аккумуляторы — это даже дороже чем бензогенератор на бензине!
Панели окупаются за два года примерно (за 5-10 лет окупается система в целом вместе с аккумуляторами, которые правда будут жрать непрерывно на амортизацию ваши средства, если от них не отказаться). ДВА ГОДА, КАРЛ! Сами по себе панели — вещь годная, но только новые (до 5-7 лет возрастом).
Они могут полностью покрывать дневное потребление, если оно вообще есть у Вас. (Если Вы всё время днем не дома, а на работе, то это не ваш случай).
Солнечные панели нужны, чтобы закрыть потребление электричества днём. Все должно само переключаться на них, если мощности хватает. Вы даже не должны нажимать никакие кнопки. От аккумуляторов откажитесь, лучше если надо переключаться на сеть.
Аккумуляторы для тех, кто едет в глушь да и то там надо за ними все время следить = жить там все время.
я тут рассматриваю способы экономии
Ветряные источники
Ветер имеет EROEI=18 по средним данным, есть примеры где это 50. И это для больших компаний которые строят большие ветряки в правильных местах…. Все поставщики в производственной цепочке коммерческие в ветроэнергетике и цены высокие на них.
Ветер тоже имеет пилу, но она плавнее чем у солнца и не связана с днем и ночью. Ночью ветряки вполне могут давать энергию - почему нет?
Эти коээффициенты EROEI даны для тех мест где их ставят обычно: побережья, пустыни, вокруг гор и на горах. У вас на участке надо делить на 4 или даже 10 эти цифры из-за худшей ветряной обстановки, если вы не в голом поле или не у воды.
Получим не много: 2-4 возврата инвестиций. Но если сделать их так, чтобы не было в цепочке никаких нахлебников, например самостоятельно или без прибыли, то этот коээффициент нужно увеличить как минимум вдвое.
Вывод: ветряки на частных участках 100% способны вернуть затраченные инвестиции.
На самом деле они способны вернуть их 4-8 раз, если все сделать правильно.
Если намеренно упростить систему преобразователей, исключив из них все дорогое, то окажется, что ветряк очень окупаемая вещь.
«Ветер есть не всегда, какой тогда от них толк?» - скажете Вы.
Когда их выгодно использовать и для чего и в какой мере?
Ответ: тогда, когда ветер нам мешает, нужно заставить его нам помогать.
Ветрозащита. Это свод способов конструктивных и прочих для защиты зданий от ветровых теплопотерь.
Ветер выдувает тепло из зданий. Это заставляет тратить много денег на утепление, отопление, ветрозащиту… Это происходит при сильном ветре.
При этом сильном ветре на вашем участке ветряк даст энергию, которую можно вернуть в виде тепла в дом. Сразу в виде тепла. Это исключает дороостоящие преобразователи энергии, инверторы, регуляторы, все это. Ветер дует — ТЭНы греют.
Для зданий до 20 кв м один малый ветряк даёт 100% отопления в такие дни.
При росте площади здания растет площадь его стен, растет стоимость утепления.
Минвата в 100-150 мм может быть заменена на 50мм если теплопотери компенсируются небольшим ветряком.
Эта экономия на минвате высвобождает деньги на ветряк. А чем тогда смысл?
Ветряк, дающиё тепло, это отопление — самое дорогое в альтернативной энергетике. Он даёт ее тогда, когда ее не хватает.
А утепление можно усилить, когда захочешь, оно статично, и от одного только утепления дома тепло не становится.
Смысл в том, что если есть ветряк, то можно поставить хилый вагончик в поле и там будет тепло, можно быстро построить недорогой щитовой дом или улучшить вентилляцию в доме, чтобы дышать чистым воздухом.
Но летом веряк может давать электричество на насосы, станки, электроинструменты, на косилки и т. д.
Мобилный ветряк длинной 6м можно привести в поле на машине и поставить за день, можно ставить несколько штук. Получить 2-3 кВт энергии в ветрянную погоду. Это стоит дешевле, чем солнечные панели. Обивается «быстрее». И это можно производить в гараже, в отличие от кремниевых пластин, которые Вы сами сделать не сможете.
Я задался целью сконструировать такую мобильную станцию, которая будет собираться из типовых доступных сортаментов, чтобы стояла на дачном участке, и была бы дешевой и сравнительно своей цены эффективной.
Кажется это мне удалось, я теперь понимаю, какой должна быть эта ветростанция.
Газовые балоны
Маленький секрет альтернативщиков — пропановые баллоны.
Готовим еду на привозном пропане т. к. тратить на это электричество дорого.
Печки с дровами — не удобно.
Керосинки и примусы — слишком не современны, это все таки шаг назад. Да и топливо для них стоит дороже пропана.
Если есть доступ к метану — подключайте, иначе — пропан.
Тут нужно еще подумать как сэкономить на нагреве еды.
Есть экзотика типа «аккумулирование CO+H2 в ресиверах», «био-газ» и прочие, но мне не нравится, громоздко и только для тех у кого большое хозяйство.
у нас есть опыт, инженеры с опытом международным и готовые решения. изготовим био-реактор и по вашему проекту
Двигатели для транспорта "на дальняк"
Зобми апокалипсис не за горами, обзаведись надежным транспортом. и это не обязательно Уазик, хотя направление верное.
Хотите ездить по всей стране бесплатно? Ну почти. Далее ответ как.
Двигатель сейчас в машине это просто запчасть, агрегат можно модернизировать, заменять, это реально. Есть ограничения, но это не важно.
В начале ХХ века паровые машины были вытеснены ДВС. ДВС не нужен бак с водой и КПД выше, двигатель легче и при этом мощнее. Для машин это важно, поэтому ДВС пошел в массы, когда для него появилось топливо.
Но ! Топливо ДВС— дороже. Для паровых машин топливо — это всё, что можно сжечь. Это дрова, уголь, сырая нефть, мазут, масла итд. Килограмм дров стоит в 25 раз дешевле бензина, например. Уголь в 5 раз дешевле, пеллеты в 3-4 раза.
Паровые машины все еще развиваются, если вы не знали. Они могут отлично возить вас по стране так, что даже никто не заподозрит, что там не ДВС. Я думал об этом, но все же я НЕ это предлагаю :)
Есть вариант еще лучше.
Газогенератор — это устройство такое, реактор, который превращает дрова или уголь в газ для ДВС. ДВС не придется переделывать, "совсем не придется."
К нему под днищем авто подводится гибкая трубка 50мм диаметром и это никак не видно снаружи.
И всё - ваше авто гоняет на дровах.
Время запуска или подготовки к поездке около 5-10 минут, пока чемоданы таскаете или одеваете детей, так примерно.
Если ездить надо на 100-300 км то лучше на угле делать. Если дальше или дольше, то лучше на дровах, точнее на «щепе». Все это технические детали.
Для дальняка придется везти подготовленные дрова с собой, чтобы периодически загружать в реактор малыми порциями (литров по 5-10). Прицепите к машине небольшой пицеп с мешками подготовленных «чурок» и катайтесь куда хотите.
Этот вариант годится и для тракторов на ДВС (но не для дизелей).
делать такое одному дороговато и мотивация падает, хочу вместе с кем то, я то все равно этим займусь, но лучше группой - опыт показывает что единичные случаи хуже масштабируются
Еще я думал о «Стирлингах», о роторных машинах, о машинах с прямым приводом, о двигателях для торпед… о двс спец. типа для авиации и прочего - есть куча идей.
Например, есть проект Стирлинга, который будет стоить 1млн.р, и работать на разнице температур водоёма и воздуха около 20 градусов, выдавая 10кВт. Это автономная энергия из окружающей среды...
Есть проект Стрилинга дешевле — работает на дельте в 50 градусов, например, можно выдавать электричество от городских батарей центрального отопления или обычных топливных котлов…. Но это баловство отложим пока, хотя тут "рынок" лучше виден.
мои наработки в этом - математические модели и расчеты теплообменников. ясна материалоёмкость, скорость параметры работы. можно двигать и получать гранты на это дело. один не буду, есть чем и так заниматься пока.
Энергия для стационарного оборудования
Стационарная станция ЭЭ и механического вращения.
Для пилы или станков, инструмента нужна электроэнергия. Вырабатывается она двигателями-генераторами, стоящими на земле.
Если надо электричество на каком-то участке и Вы готовы тратить топливо, то тут вариантов сразу много:
- мини ТЭЦ для дома (спроектировал такое, подробности ниже)
- паровая машина — генератор (мне интереснее роторная, хотя поршневая проще)
- генератор + Двигатель от авто + газогенератор на одном шасси
- Стирлинг двигатель-генератор
Все это можно произвести буквально в гараже «за копейки».
По порядку.
Если Вы дома, зима на улице — Вы все равно топите печку для отопления. Если бы это была не просто печка, а, скажем, специальная печка — ТЭЦ, то она бы имела какой-от КПД.
Для отопления дома надо 5кВт или, пусть, 9, для удобоства расчетов.
Например КПД вашей ТЭЦ = 10% т. е. 10% переходит в электричество.
С 10 кВт тепла получим 1кВт электричества и 9 кВт тепла, которое пойдет на отопление, как и планировалось ранее. Ну и будут какие-то потери, но это уже не важно.
Значит для наших нужд всё тепло пошло в дело и плюсом получили 1кВт электричества.
10% КПД я взял для примера, он может быть больше. Паровые машины гаражного производства имеют кпд около 10% как раз, если Стирлинг сделанный промышленно, то это может быть 30-40% даже.
Если там цикл Ренкина, то кпд около 45%.
Все это можно сделать для «мини ТЭЦ».
Но нам НЕ важно сколько там КПД! Там может быть хоть 5% - все равно это лучше, чем просто сжигать в печи топливо, получая 0 электричества и все переводя в тепло. Тут хоть мы получаем еще и электричество «на халяву».
А сколько печей сейчас зря жгут топливо для отопления?
Паровая машина имеет очень простую конструкцию. Компаунд машины обладали КПД сравнинимым с ДВС. И устроены тоже очень просто.
Они тихие, и там почти нечему ломаться. Если уж их наладили, то «навсегда».
Для стационарной машины нет проблемы с подводом воды и топлива. Она может вырабатывать энергию и тепло и быть буквально в каждом доме вместо тупой печки.
Если нужно много электричества, а не тепла, то берём газогенераторную схему (от нее тоже можно отапливаться).
Покупаем мотор от ВАЗа, например, за 5т.р. , варим к нему газогенератор за 10т.р.
Приобретаем за 10 т.р. щепорезку.
И Всё - у Вас 50кВт мощности работают на дровах во дворе !
Крутите им, что угодно, генератор можно покупать или не покупать… от ситуации зависит.
Интересно стало экономику посчитать, срок окупаемости.
Всего затрат 25т.р. 50кВт она даёт. При цене 2р/кВт*ч 25т.р. набежит за: 25000/2/50=250ч
250 ч это 31 рабочая смена т. е. это окупится за месяц — полтора.
Оп, ошибка, я не учел затраты на дрова.
Сколько установка сожгет за 250 ч? Бензина бы сжигалось за час 7л, значит дров съест 14кг.
За 250ч это 14*250 = 3500 кг. В кубах это при плотности 500 : 3500/500=7 кубов.
7 кубов дров стоят 7т.р.
т. е. «отбивать» надо не 25, а 25+7 т. е. на 28% больше. Значит окупаться оно будет вместе с топливом на 30% дольше, не 31 лень, а 40 дней. Это не плохой результат, согласитесь!
Как то так.
Ну это для больших масштабов, кому дома надо 50кВт? Вот кому?
Тот же двигатель можно заставить работать не на полную нагрузку.
Можно взять движок помельче, сколько нужно. Лифанов сейчас много разных… в общем, рынок забит возможностями.
Тепловой насос и тепловой аккумулятор
У меня друг построил "каркасник" на массивном бетонном основании.
Бетонное основание это тепловой аккумулятор, там трубки лежат для теплых полов и для нагрева этой здоровенной плиты.
Он может потопить печку один час в день на всю катушку так, что нагревает этот блок до 31 градуса и он сутки он остывает до 20, или можно ночью нагревать его ТЭНами (у него ночью дешево ЭЭ стоит)
Подобную плиту можно греть и другими способами, например тепловым насосом.
Тепловой насос охлаждает что-то не нужное и греет то, что надо (это выгодно раза в 3-4, зависит от типа хладогента). Чтобы охлаждать грунтовые воды и грунты надо много земелных работ на участке — это затраты, приличные.
У меня тепловой насос воздушный, он охлаждает воздух на улице. Но воздух слишком сильно колеблется по температуре зимой. Часть недели он теплый, часть недели холодный, и ночью ещё холодеет.
Логично следующее решение: берем тепловой насос в разы превосходящий требуемую тепловую мощность (где его брать? Ну не покупать уж конечно — подскажу, обращайтесь :).
Прогноз погоды сейчас работает очень хорошо на неделю вперед, этого вполне достаточно.
Ставим ему управление с контроллера (можно сделать рублей за 500 максимум) не работать в холодные дни, а в теплые дни и лучше днем а не ночью молотить со всей силы, нагревая блок.
Таким образом получается дешево экономия в 3 раза, и не нужны никакие земельные работы и траты.