В статье Двигатель Стирлинга для автономного электроснабжения дома обсуждалась возможность использования теплового двигателя Стирлинга (если он будет работать от котла отопления) для выработки электричества. Вернее, такие установки были в свое время в Англии (приводили в движение насосы). Это хорошо забытое можно вспомнить и использовать для удаленных районов и для тех, кто отапливает свои дома котлами. Такая установка была бы кстати.
Другой вариант использования энергии от котла — вращать электрогенератор, используя паровую турбину. В настоящее время эта технология используется на ТЭЦ.
Схема работы ТЭЦ. Если необходимо что-то отапливать (город, район города), то вместо конденсатора и градирни – горячую воду подают к потребителям. КПД ТЭЦ 35-43%.
Но на ТЭЦ это огромные агрегаты с мощностью в сотни МВт. Гигантские котлы, работающие на угле. Для частного дома необходима установка гораздо меньших размеров и работающая по такой схеме: котел кипятит воду в закрытой емкости, пар выходит под давлением (подогревается дополнительно в печи) и вращает турбину с генератором. Остывший отработанный пар проходит теплообменник и передает свое остаточное тепло системе отопления дома. Конденсат насосом через обратный клапан подается обратно в емкость.
Конечно, нужны датчики давления и система регулировки, клапана сброса давления в аварийных случаях. Паровые котлы на паровозах в свое время могли взрываться если их неправильно настраивали. Котел должен быть максимально безопасным.
Моделей готовых установок с паровыми турбинами для частного сектора я не нашел. Есть множество микро-турбин для демонстрации работы принципа получения электроэнергии:
Демонстрация работы такой паровой турбины с генератором здесь: https://youtu.be/lUdLyCWhxco
Мощность, которую выдает генератор, небольшая. Думаю, здесь неудачно использованная модель генератора. Нужно сконструировать паровой котел в разы больших размеров, чтобы объем пара, который он вырабатывает – хватал для вращения генератора, мощностью в десятки кВт. А тепловой энергии хватит для отопления дома. Будет полная автономность в зимнее время – нужны только дрова или уголь.
Такая схема будет востребована лишь в отопительный сезон. Летом придется получать электричество от линии электропередач или солнечных батарей. А воду греть от солнечного коллектора и запасать в накопителе.
На aliexpress нашел микро паровые турбины:
Ссылка здесь и здесь. У первой модели ротор диаметром 41 мм и вес турбины 225 гр. Вторая модель в разы меньше (вес 100 гр.). Скорость вращения ротора – до 20-50 тыс. об/мин.
Работу микротурбины можно оценить на видео:
К турбине подключили воздух от компрессора и она уверенно вращает небольшой генератор (электродвигатель), способный заряжать телефон или создавать подсветку. Ее мощности достаточно для вырабатывания пары десятков ватт электричества.
Для дома для вращения генератора необходима в 3-5 раз большая турбина. И более мощные, но в тоже время небольшие паровые турбины существуют:
Видео работы этого агрегата на несколько кВт электрической мощности:
Если поставить конденсатор воды, теплообменник для передачи остаточного тепла в систему отопления, а так же насос с клапаном, который будет добавлять воду после конденсации в емкость – то автономность обеспечена. Хотя, можно отапливать и паром. Так даже проще. Здесь простые инженерные решения.
Установку нужно размещать в отдельном помещении без контакта с домом. Она издает гул и он может быть не комфортным. Думаю, котел отопления должен быть универсальным, паровой котел отключаем с переходом только на нагрев теплоносителя системы отопления.
Решил посмотреть на alibaba.com, может быть, там есть предложения от китайских производителей. Обнаружил такое предложение:
Установки на 200 кВт. Стоимость – от 766 тыс. руб. По информации в описании, этот производитель может изготовить паровые турбины мощностью от 1 кВт до 1 МВт.
Т.е. разработки паровых турбин с вырабатываемой небольшой мощностью, сопоставимой с потребностями частного дома, вполне реальны. Их приобрели бы не только хозяева частных домов, но и базы отдыха в труднодоступных местах, турфирмы. Если рассказать, то купят даже староверы в сибирских глубинках.
***
Подписывайтесь на канал, добавляйте его в закладки браузера (Ctrl+D). Впереди много интересной информации.