В предыдущих первой, второй, третьей и четвертой частях нашего повествования мы рассказали о домашней когенерации, сравнили ее с другими видами автономного электроснабжения, изучили когенерацию как эффективный способ энергоснабжения и выяснили ее преимущества, дали описание существующих типов домашних когенерационных установок (дКГУ), их достоинств и недостатков, а также сделали обзор серийно производимых дКГУ и привели их технические характеристики и розничные цены.
В пятой части мы расскажем о нашем инновационном проекте из области домашней когенерации - это разработка бытовой когенерационной установки под названием "КРОПАТ". Эта установка, по сути, представляет собой домашнюю электростанцию, от которой отводится полезное тепло, достаточное для отопления и горячего водоснабжения. Таким образом, КГУ "КРОПАТ" заменяет обычный отопительный котел и может обеспечить домохозяйство автономным электроснабжением в полном объеме для бытовых нужд.
К настоящему моменту создан прототип дКГУ, который был испытан в продолжительном автоматическом режиме при работе на древесных пеллетах и на газе (пропан). Как планируется, будущая серийная модель "КРОПАТ" будет иметь примерно такую же конструкцию и размеры, как и прототип, за исключением нескольких комплектующих, которые нужно будет заменить для улучшения потребительских качеств КГУ. Поэтому нижеследующее описание прототипа можно рассматривать как предварительную информацию о запланированной к производству дКГУ "КРОПАТ".
Для начала - общая схема КГУ: в едином стальном корпусе размещены основные элементы - паровой котел, паровой двигатель, электрогенератор, система конденсации, водяной бак, питающий насос, система управления.
Работает КГУ следующим образом: извне топливо поступает в горелку парового котла, там топливо сгорает и нагревает воду в котле до образования водяного пара под давлением. Далее пар направляется в паровой двигатель, где совершает полезную работу - вращает электрогенератор. Электричество, вырабатываемое электрогенератором, направляется потребителю для использования для бытовых нужд. Отработавший пар из двигателя поступает в систему конденсации, где охлаждается теплоносителем (обраткой) из домашней отопительной системы. Нагревшийся от пара теплоноситель идет назад на отопление дома. В системе конденсации пар конденсируется в воду и сливается в бак. Потом вода из бака при помощи питающего насоса закачивается в котел, где она снова нагревается и рабочий цикл повторяется снова. КГУ работает в полностью замкнутом режиме и, кроме топлива, не требует долива рабочих жидкостей (воды, масла и т.д.). Микропроцессорная система управления обеспечивает полностью автоматический режим работы КГУ, не требующий участия пользователя, кроме пополнения запаса топлива.
На схеме КГУ не показаны многие вспомогательные элементы: датчики, клапаны, вентили, электродвигатели, дисплеи и кнопки управления и т.д. Для безопасности дКГУ будет снабжена несколькими предохранительными системами: утечка или превышение давления / температуры пара, наличие тяги в котле, утечка или отсутствие топлива, противопожарная сигнализация и аварийное отключение КГУ. Для устранения даже "теоретической" возможности взрыва парового котла при превышении давления пара, в конструкции КГУ применен котел прямоточного типа. В таком котле отсутствует большая нагреваемая емкость с водой, как в паровозе. Она заменена длинной тонкой металлической трубкой, сложенной во много витков, в которой находится и нагревается вода для превращения в пар. Одномоментно в трубке находится очень небольшое количество воды и пара, поэтому даже в случае разрыва трубки из места повреждения будет выходить только небольшая струйка воды или пара, которая будет полностью изолирована от потребителя наружными стенками КГУ.
Для серийной модели запланированы следующие показатели: максимальная электрическая мощность - 2.5 КВт, максимальная тепловая мощность - 25 КВт. На последних испытаниях прототип достиг электрической мощности 1.5 КВт, но нет технических препятствий, чтобы достичь плановой мощности после подбора и замены некоторых комплектующих. Размеры прототипа - 132*68*190 см (длина*ширина*высота), масса - 300 кг. Скорее всего, размеры и масса у серийной модели будут снижены за счет запланированной оптимизации конструкции КГУ. Кроме того, возможны изменение внешнего дизайна корпуса и размещение пульта управления как на корпусе КГУ, так и на стене рядом.
В конструкции КГУ "КРОПАТ" применен паровой двигатель, являющийся двигателем внешнего сгорания. Такой двигатель может использовать для работы любое сгораемое топливо - дрова, газ любой очистки, уголь, различные нефтепродукты, отходы и многое другое. Переход с одного топлива на другое потребует замены горелки парового котла и системы подачи топлива. Также возможно, для некоторых "сложных" видов топлива будет нужен специально под них сделанный паровой котел.
В России КГУ "КРОПАТ" - это первая отечественная когенерационная установка бытового класса (до 5 КВт по электричеству). А в мировом масштабе это первая микро-КГУ, способная работать на твердом топливе. Уникальные способности КГУ "КРОПАТ" обеспечивают ряд изобретений и ноу-хау, на которые уже получены 3 патенты и еще 2 находятся в работе. В частности, в рамках проекта "КРОПАТ" разработаны: принципиально новый паровой прямоточный двигатель, инновационный паровой прямоточный котел, оригинальная система управления, и многое другое.
На сегодня проект "КРОПАТ" - это готовая к внедрению технология создания когенерационных установок различной мощности. Вопрос с налаживанием производства домашних КГУ будет решен по мере поиска стратегических индустриальных партнеров для кооперации и сотрудничества в дальнейшей реализации проекта "КРОПАТ".
На этом наш рассказ о проекте "КРОПАТ" заканчивается, но продолжение следует: в следующей части мы расскажем о перспективах паропоршневой технологии, разработанной в рамках этого проекта для использования на транспорте, в промышленности и даже в солнечной энергетике. А пока вы можете более подробно ознакомиться с проектом КРОПАТ на его официальном сайте.
Подписывайтесь и ставьте лайки! Скоро появится следующая часть!
*все иллюстрации предоставлены разработчиками проекта КРОПАТ
