Применение теплонасосов в теплогенераторах Потапова, ВЭС и ГЭС

Разработка мощных тепловых насосов простой конструкции имеет стратегически важное значение как для будущего энергетики планеты, так и для спасения ее экономики. Акад. Л. П. Фоминский [1, с.144].

Глобальное потепление климата выявила бесперспективность дальнейшего сжигания ископаемых видов топлива: угля, нефти, урана. Сегодня как никогда актуально возвращение к традиционной энергетике. В данной статье речь пойдет не столько об установках по использованию энергии Солнца и геотермии, сколько о тепловых насосах, которые могут значительно увеличить эффективность использования экологически чистой энергии. Будущее за гибридной энергетикой, использующей все лучшее, что наработано человечеством за всю его историю. В составе каждой энергетической установки, а также во многих производственных процессах должен работать тепловой насос.

Прежде, чем говорить о применении тепловых насосов (ТН), следует четко отделить дроссельные тепловые насосы от теплонасосов детандерных. Дроссельные насосы сегодня самые продаваемые, так как в них энергия не используется, а затрачивается.

Кроме бытовых холодильников и кондиционеров, есть и более мощные устройства на базе дроссельных ТН [2], но их КПД, который осмотрительно переименован в "коэффициент производительности" (СОР -Coefficient of Performance), составляет всего 1,9-5,4. Такие же результаты дает установка более простых теплогенераторов (ТГ) Григгса-Потапова, или счетчиков тепла.

В детандерных ТН энергия не затрачивается, а используется, поэтому они сохранились только в ракетно-космическом комплексе и большой промышленности, контролируемых олигархами.

Отличаются детандерные ТН от дроссельных только тем, что в их конструкции вместо тормозящего газовый поток дросселя используются пневмодвигатели - поршневые, роторные и турбинные детандеры. Последние самые эффективные.

Поскольку энергия в детандерном ТН не затрачивается, а используется, то такие ТН возвращают электрическую, механическую и любую другую энергию, использованную для их привода. Подобными свойствами обладают, например, электрохимические генераторы [3] и другие малоизвестные - забытые, засекреченные, запрещенные устройства.

Что я предлагаю? В [1, c.144] акад. Л.П. Фоминский пишет: "Теплогенератор Потапова - не тепловой насос, хотя было бы весьма рационально превратить его в таковой". Действительно, совместив ТГ Потапова и детандерный ТН, можно решить сразу 4 проблемы.

  1. Осуществить предварительный подогрев воды, используемой в ТГ Потапова, для максимализации его эффективности и упрощения пуска (при t<63°C ТГ имеет низкую эффективность).
  2. Использовать тепло, уносимое уходящим через вентиляцию воздухом для нагрева помещения и предотвращения утечки теплого воздуха через неплотности окон, дверей и т.д.
  3. Снижение массы и габаритов ТГ Потапова за счет увеличения скорости вращения его ротора на 1-2 порядка.
  4. Использование внешнего тепла (Солнце, воздух, вода, грунт) для восстановления внутренней энергии использованного воздуха. Работа совмещенного ТГ показана на рис.1, где Н - воздушный насос (компрессор), сжимающий воздух из обогреваемого и вентилируемого помещения; Д - турбодетандер (автор экспериментировал со стоматологической турбобормашиной чехословацкого производства), сжижающий воздух, который покидает помещение (выходит наружу), Г - горячий контур.

Холодным контуром (Х) служит окружающая среда. Водяным насосом в данном устройстве работает ТГ Потапова, для чего в роторе проделана специальная канавка.

Работа совмещенного теплогенератора

Рис. 1. Работа совмещенного теплогенератора.

Хотя акад. Л.П. Фоминский не высоко ценит ветроэнергетику [1, c.281], но ветряки - очень дешевые, более того, самые дешевые ветроэнергетические установки, которые умельцам легче производить, чем какие-либо другие. Применение ТН в составе ВЭС позволяет решить опять-таки 4 проблемы:

  1. Увеличить эффективность ВЭС при малых оборотах ветроколеса.
  2. Увеличить эффективность в теплые времена года (сегодня производительность ВЭС в августе в 4 раза ниже, чем в феврале).
  3. Появляется возможность применять высокоэффективные скоростные генераторы, так как скорость вращения ротора увеличивается на 3-4 порядка.
  4. Дает возможность комплексно использовать энергию ветра, Солнца, геотермии, других низкопотенциальных источников энергии.

Для съема, снятия энергии внешней среды (тепла) можно использовать всю мачту ВЭС (рис.2), выкрасив ее в черный цвет. Увеличить использование солнечной энергии можно, осветив нижнюю теневую часть мачты ВЭС с помощью подвижных зеркальных панелей.

Мачта ВЭС

Рис. 2. Мачта ВЭС.

А вот гидроэнергетику на базе ТН [1, C.143] акад. Л.П. Фоминский считает очень даже перспективной: "...если... у реки Волги отбирают тепло с помощью тепловых насосов, то при среднегодовом стоке этой реки в 200 км3 охлаждение ее воды всего на 1°С давало бы 2-1014 ккал в год, или в пересчете на электрическую энергию более 200 МВт-ч в год.

Это в 3 раза больше, чем вырабатывает весь каскад волжских электростанций!". Как осуществить подобное энергетическое чудо? На рис.3 показан проект ГЭС, совмещенной с ТН.

Проект ГЭС совмещенный с теплонасосом

Рис. 3. Проект ГЭС совмещенный с теплонасосом.

Вода вращает насос Н, который приводит в движение рабочее вещество (газ, легкокипящую жидкость) внутри горячего (Г) и холодного (Х) контуров. Рабочее вещество вращает детандер (Д), приводящий в движение электрогенератор. Так что ТН можно использовать и дома (воздушные ТН плюс ТГ Потапова), и в низинах (ГЭС, оффшорные ВЭС), и в горах, и степях (ВЭС).

Но самый большой эффект можно получить в жарких регионах и в теплых морях. Для Украины это Юго-Восток и ее черноморское побережье. И еще. Тепловые насосы не вырабатывают, а трансформируют энергию из одного вида в другой.

Поскольку ТН только передают энергию в пространстве (пусть даже по проводам ЛЭП), они не способствуют увеличению количества тепла на Земле и могут полностью устранить опасность превышения среднегодовой температуры климата нашей Планеты.

Ю. Бородатый. Ивано-Франковская обл. Электрик-2004-08.

Литература:

  1. Фоминский Л.П. Сверхединичные теплогенераторы против Римского Клуба. - Черкассы: Око-Плюс, 2003.
  2. Вуйцік С., Лічнерскій Е. Теплові помпи у запитаннях і відповідях//3е-лена енергетика. - 2003. - №2. -С.26-27.
  3. КПД электрохимических генераторов. Большая Советская Энциклопедия. - Т. 30. - С.123.
0 273 Электроника в быту
Написать комментарий:

cashback