Новое направление в нетрадиционной энергетике

Г. Б. Осадчий, директор, главный конструктор, конструкторское бюро альтернативной энергетики "ВоДОмет", Омск

Исходя из специфической децентрализации малых объектов жилищно-коммунального хозяйства, КБАЭ "ВоДОмет" для рассредоточенных зданий с небольшими объемами энергопотребления с 1994 года разрабатывает установки и системы проекта "Альтернативная энергетика" ("АЭ").

Предпочтительным вариантом для энергосбережения является использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в системах проекта "АЭ" следующим образом:

• летом - разности температур (потенциалов) между двумя искусственно созданными аккумуляторами теплоты и холода, которые представлены в виде солнечного соляного пруда, расположенного с южной стороны отдельно стоящего здания, и обыкновенного теплоизолированного котлована со льдом, расположенного с северной стороны этого же здания;
• зимой - тепловой энергии остывающего солнечного соляного пруда и талой воды котлована.

Летом аккумулированная солнечным соляным прудом солнечная энергия может использоваться:

• для преобразования со сверхвысоким КПД в водомете вначале в энергию потока жидкости, затем в гидромоторе энергия потока жидкости преобразуется в механическую энергию, а далее механическая энергия посредством электрогенератора преобразуется в высоколиквидную электрическую энергию;
• в хладомете компрессорной холодильной установки преобразуется в поток хладагента, обеспечивающего выработку летом высоколиквидного среднетемпературного холода.

При этом в обоих случаях тепловая энергия подается к водомету (хладомету) гравитационной тепловой трубой (системой труб), а неиспользованная в термодинамическом цикле преобразователей теплота солнечного соляного пруда отводится другой тепловой трубой (системой труб) в котлован со льдом, обеспечивая его таяние, аккумулирование солнечной энергии.

Эффективность аккумулирования солнечной энергии прудом основывается на том, что в нем отсутствует всплытие нагретого придонного рассола за счет подавления гравитационной конвекции в пруду. А сверхвысокий КПД водомета обеспечивается как за счет понижения температуры нижней границы термодинамического цикла до +10°С при использовании для охлаждения радиатора водомета энергии (холода) льда котлована, так и за счет использования нового рабочего тела - декафторбутана, благодаря которому в диапазоне рабочих температур 10-70°С КПД водомета составляет 31,4%.

На зиму солнечный соляной пруд изолируется от окружающей среды и вместе с талой водой котлована используется в качестве источника низкопотенциальной тепловой энергии, преобразуемой теплоприводным тепловым насосом в тепловую энергию более высокого потенциала, пригодную для отопления зданий и помещений. В процессе изъятия теплоты из котлована вода превращается в лед, котлован "готовится" к летней работе, значительно снижается и температура рассола солнечного соляного пруда.

Кроме генерированных от ВИЭ летом электрической энергии и искусственного холода, а зимой - тепловой энергии, объекты ЖКХ нуждаются и в узкофункциональных видах энергии, не требующих для генерации кардинального изменения существующих систем энергообеспечения, выработка которых была бы связана как с минимальным использованием привозного топлива, так и со значительным уменьшением использования самого дорогого вида энергии - электричества. Всегда востребованными являются также технологии и установки энергосбережения, повышающие энергетический суверенитет пользователей. Эти вопросы возможно решать посредством установок проекта "АЭ". Так, например, для циркуляции теплоносителя (горячей воды) водогрейного котла по системе локального теплоснабжения можно использовать теплоприводной водяной насос, а для рекуперации теплоты санитарно-бытовых стоков, покидающих здание, актуально использование теплоприводного теплового насоса. Для локализации и тушения пожаров можно использовать оригинальную установку, а для выработки электроэнергии зимой - электростанцию, упомянутую ранее. Гарантированного летом водоснабжения можно добиться, используя солнечную систему водоснабжения.

Предлагаемые альтернативные источники энергоснабжения могут гарантировать бесперебойное энергообеспечение в малых и средних объемах, что полностью согласуется со сложившейся практикой.

КБАЭ "ВоДОмет", исходя из результатов семи лет работ, считает, что гарантированный минимум удобной для потребителя энергии - потока воды, механической и электрической энергии, тепла и искусственного холода - надо вырабатывать, используя ВИЭ без какой бы то ни было деградации на месте потребления, тем более что в качестве преобразователей тепловой энергии в установках и системах используются водометы, хладометы со сверхвысоким КПД.

Истинная энергетическая безопасность ЖКХ возможна только за счет эффективного энергосбережения на всех участках производства и услуг, при применении нетрудоемких в изготовлении и эффективных преобразователей. При этом определяющим фактором является КПД и бездеградационная технология использования энергии.

Если же в качестве преобразователей низкосортных топлив (сланцы, бурые угли, торф) использовать многоступенчатый преобразователь тепловой энергии, то, как показывают расчеты, эффективный КПД для интервала рабочих температур 10-290°С может превысить 60%, при теоретическом - 80%.

Изменение подхода к философии (приоритету) энергосбережения приводит нас к решениям по преобразованию тепловой энергии, которые обеспечивают так необходимую ЖКХ сверхвысокую эффективность производства дифференцированных видов энергии даже при работе от ВИЭ и на низкосортном органическом топливе.

Тел.: (3812) 42-0593, 42-0635

Факс (3812) 42-0608