Зима 2020-2021 года выдалась в США и в Европе весьма суровой. И сильно пошатнула во многих людях романтическую веру в счастливое будущее зелёной энергетики. Оказывается когда ледяной дождь, а потом и снег покрывает сотни и тысячи квадратных метров фотоэлектрических панелей толстой ледяной коркой, то батареи не просто перестают работать пока идет снег. А они перестают работать на многие недели и даже месяцы, так как надо ждать серьезной оттепели, чтобы эта ледяная корка растаяла естественным путем. Т.е. надо ждать весны… Ибо метелочкой этот снег не сметешь- там толстая корка льда со смерзшимся снегом, которые накрепко примерзли к тонким поверхностям панели. При этом если корка из снега и льда толстая- то солнечные панели могут прогибаться и трескаться под ее весом и это приводит к полной поломке панели. И панели надо менять, иногда на сотнях гектар сразу… Мы же знаем, как под толщей снега рушатся прочные кровли домов и разных больших сооружений. А тут тонкая панелька!
И ветряки тоже не любят снежную зиму – ибо если снег и лед налипают на гигантских лопастях ветряков – то налипание идет совершенно не равномерно на разных лопастях и нарушается центровка винта ветряка. И когда начинает дуть сильный ветер – то начинаются биения и вибрации- то это грозит поломкой ветряка, вплоть до полного разрушения. Конечно, есть путь избежать такой неприятности- вмонтировать в лопасти ветряка электрообогрев. Но это сильно удорожает стоимость самой конструкции. В еще сильно портит экономику таких ветро – электростанций. Ведь представьте себе- начинается зима, становится холодно, идет то холодный дождь, то снег. Ветер то, есть, то нет. Энергии ветряк не вырабатывает, но начинает требовать электроэнергии со стороны – для обогрева. И за это надо платить... А как объяснить потенциальным инвесторам – что каждый год на несколько недель будет ситуация, когда электростанция будет не давать прибыль и производить электроэнергию, а генерировать затраты и требовать энергию со стороны??? Такой режим эксплуатации очень портит бизнес планы и финансовые перспективы. И обогрев лопастей чаще всего не закладывают в конструкцию. В итоге всего этого и получился кризис энергетики в нескольких штатах США и в нескольких местах Европы прошлой зимой… Ибо элекроэнергия в умеренных и северных широтах нужна в больших количествах именно зимой, а зимой зеленая энергетика очень плохо производит электричество. Такая вот беда.
Так что же делать и как тут быть? Встает вопрос – а возможны ли к работе возобновляемые источники энергии на солнечном излучении суровой зимой. Ответ такой: что возможно создать комбинированные системы, в которых тепло солнечного излучения будет подстраховано другим возобновляемым источником - теплом от сжигания возобновляемых биоресурсов. Например – торфа или древесины. А в критический зимний мороз, когда идет вопрос о выживании и сохранении здоровья – то можно и от энергии угля и мазута. Бывают моменты, когда и зеленым радикалам и отчаянным экоактивистам уже не очень хочется стоять за чистоту идеи – когда за окном короткий зимний хмурый день и термометр с утра показывает минус 30…
Так вот, что же такое: комбинированная солнечно- биотопливная энергетическая установка? Описывается она просто. Первое, что есть – это много солнечных тепловых коллекторов. Т.е. солнечных панелей, где циркулирует теплоноситель (вода или высококипящая жидкость). Такая жидкость нагревается в коллекторах и идет в теплообменник. В теплообменнике она передает тепло низкокипящей жидкости (например –фреон) который кипит при 36 градусах, а на 120 градусах нагрева дает 10 атмосфер давления пара. Этот пар идет в паровую машину (желательно роторный паровой двигатель) и вращает ее ротор, на валу которого сидит электрогенератор.
Если вспомнить- что КПД основной массы фотоэлектрических панелей не превышает 20-24 %, а КПД паросиловых установок на электростанциях составляет 32-34 %, то КПД малой установки вполне может составлять те же 20%. Конечно – технически такая паросиловая установка значительно сложнее, чем поле фотоэлектрических панелей. Тут надо разводить трубопроводы с жидкостью на многие километры (при больших габаритах электростанции), делать теплообменники, силовые паропроводы под давлением и проч. Но вот по цене это все будет сравнимо с фотоэлектрической электростанцией, ибо тепловые коллекторы (тепловые панели) – значительно дешевле фотоэлектрических панелей с приличным КПД. Еще одно преимущество тепловых коллекторов - они могу успешно работать десятилетиями, а вот полупроводниковые слои фотоэлектрических панелей рассчитаны на работу не более 4-5 лет. Потом их электрогенерирующая способность начинает сильно снижаться и падает на 30-40%... И далее- деградирует совсем.
Т.е. через 5-6 лет точно, все фотоэлектрические панели надо менять… А успеет ли это оборудование окупиться к тому времени- вопрос туманный.
А теперь начинается самое интересное в описании комбинированной солнечно- биотопливной энергетической установки. Кроме поля с солнечными коллекторами у нее есть второй источник тепла- это водонагревательный котел на твердом (можно и на жидком) топливе. И запас такого топлива- можно торф, можно уголь, можно дрова. Если кто-то жестко стоит на позиции экологической чистоты помыслов- то можно скупать задешево солому у соседних фермеров или договориться оп поставках щепы- опила с соседний пилорамы. Вот вам возвышенная и праведная утилизация отходов и мусора.
И режим работы такой комбинированной паросиловой установки – будет следующим. На дворе лето и жара. В солнечных коллекторах циркулирует нагретая жидкость, в теплообменнике кипит фреон, и пар от солнечного нагрева толкает лопасти ротора силовой машины. Работает чистая солнечная энергетика.
Наступила очень – дни стали короткие и солнца стало меньше, пришла пасмурная погода. Жидкость в коллекторах нагревается плохо. Разжигаем топку котла и догреваем первично подогретую от солнца жидкость в теплообменнике теплом от котла до нужных температур. Паровой двигатель по прежнему резво крутится и дает электричество.
Пришла зима с холодами и снегом. Солнца практически нет или очень мало. Панели коллекторов занесло снегом и порыло льдом. А нам и не страшно- раскочегариваем на полную котел на органическом топливе и весь холодный период получаем тепло на отопление и электричество от сжигания органического возобновляемого топлива.
А как закончатся холода- так все пойдет по обратному циклу- вначале весной частично передаем нагрузку по генерации тепла на солнечные коллекторы с последующим догревом в котле. Летом же- вообще отключаем котел и снова генерируем электричество от жаркого полуденного солнца. Хотя по ночам- если есть нужда в энергии в темное время суток - можем и котел подключать.
Вот такая вот комбинированная и полностью независимая система.
Сейчас автор этой статьи проектирует подобную установку, и если будет обещанное из нескольких источников скромное финансирование- может через полгода или год, такая установка будет создана и запущена в эксплуатацию.
Подробности реализации этот паросилового проекта можно узнать ТУТ
Кстати- автор статей этого канала является единственным в России производителем малых паросиловых установок мощностью от 0,5 до 50 квт.
