Category Archives: Альтернативные источники энергии и энергосбережение

Проточно-накопительный водонагреватель из пластиковых бутылок

Эти материалы любезно предоставлены К. Тимошенко (http://sam. delaysam. ru/).

Для солнечного коллектора подойдут любые прозрачные бутылки объемом 2 л из-под газированной воды. А чтобы прилично принять душ, надо хотя бы литров 50—60, лучше больше 100.

Примечание.

image206Основная проблема создания солнечного водонагревателя состоит в соединении многих пластиковых бутылок в единую емкость и организацию их некоей проточности! Чтобы холодная вода могла в них втекать, а теплая — вытекать. Решив эту задачу, мы просто получаем небольшой прозрачный резервуар, который прекрасно нагревает воду за счет солнечной энергии.

Взяв, например 100 таких мини-резервуаров, т. е. бутылок, мы получим уже 200 литров теплой воды!

Сначала предполагалось организовать проточность бутылки через соз­дание специальной пробки. Например, с соосными трубками. В одну — втекает, в другую — вытекает. Но изготовление массы таких трубок (например, 100 или 200) ничуть не проще, чем создание нор­мального классического солнеч­ного коллектора. Поэтому было принято решение пойти другим

Подпись:Рис. 2.17. Принцип соединения бутылок

путем — соединением бутылок и созданием из них своеобразной про — зразной трубы (рис. 2.17), которая будет одновременно и резервуаром, и собственно коллектором. Ну как бочка, только плоская и прозрачная.

Измерив диаметр резьбы на горлышке бутылки, автор подобрал сверло, которым в донышке другой бутылке сверлится отверстие. Лучше всего подошло сверло — кольцевая пилка для сверления отвер­стий большого диаметра по дереву на 26 мм (наборы таких пилок в изобилии имеются в продаже и стоят 70—100 руб.).

При таком диаметре, горлышко бутылки достаточно туго вкручи­вается в отверстие в донышке другой. Иногда приходится поработать круглым крупным напильником. Да, и предварительно желательно просверлить отверстие строго по центру бутылки обычным свер­лом 6—8 мм. Скажу, что сделать это непросто, т. к. именно в центре донышка имеется очень твердый и гладкий прилив — пупырышек.

S

Совет.

Поэтому для массового точного сверления будет лучше сделать простенький шаблон, чтобы сверло не рыскало.

Следующей проблемой был вопрос с герметизацией. Вообще говоря, к ПЭТ как бы ничего и не пристает и не приклеивается. Но оказалось,
не совсем так. Даже с просверленным отверстием, донышко бутылки сохранило абсолютную жесткость, и это давало надежду на примене­ние силиконовых герметиков. Следует тщательно обезжирить поверх­ности ацетоном, намазать резьбу бутылки и ввинтить ее в донышко. А потом обильно замазать стык герметиком снаружи. Для надежности рекомендуется оставить бутылки неподвижными на 3 дня (скорость ферментации герметика 3—4 мм/сутки, как сказано в инструкции).

Можно ограничится последовательным соединением всего 3 буты­лок. Герметичность стыков получилась абсолютная! Кстати, силикон так прилип к ПЭТ — ножом не отковырнешь!

За день на солнце (вернее, всего за несколько часов) вода вели­колепно нагревалась даже без всяких дополнительных ухищрений. Таким образом, была получена некая условная ячейка коллектора — водонагревателя, с размерами 0,1 метра (диаметр бутылки) на 1 метр (длина бутылки 35 см). Т. е. площадь коллектора составила 0,1 м2, а емкость — 6 л. Нетрудно подсчитать, что на 1 м2 уместится примерно 10 таких модулей, емкость которых составит 60 литров воды. На эти 60 литров воды солнце ежечасно будет изливать почти по кило­ватту энергии! Да эту воду не только нагреть — вскипятить можно! Ну конечно она никогда не вскипит, хотя бы из-за теплопотерь. Но нагреть 60 литров воды до 40—45 градусов можно 2—3 раза точно. Что более чем достаточно для дачных нужд.

Возвращаемся к проекту водонагревателя. Например, делаем 10—20 таких модулей и длиной не по 3, а по 5—6 бутылок (вообще, сколько позволяет площадь крыши, обращенная на юг). Можно, конечно, при помощи шлангов организовать полную проточность всех модулей, но я думаю, это бессмысленно. Поскольку все равно вся вода греется одновременно и получает одинаковое количество тепла в любой точке коллектора. Поэтому соединим наши модули парал­лельно! И будем использовать их в режиме бочки: налил — нагрел — использовал (или слил в термоизолированный накопитель).

Чтобы подключить все модули параллельно, потребуется труба, достаточно большого диаметра (миллиметров 50, а лучше 100, напри­мер, полипропиленовая). Все модули врезаются в нее, так же как и стыкуются бутылки между собой в модуле (рис. 2.18).

image209Совет.

Возможно, удастся поступить и проще. Приклеив или привинтив саморезом к трубе пробку от бутылки и обеспечив герметичность,

просверлить в пробке (и трубе, заодно) отверстие, просто ввин­тить модуль в пробку.

image211

Отверстия

Холодная вода

Вентиль 2

Вентиль 1 | Теплая вода

Модули, разумеется, должны располагаться под наклоном (нижняя сторона обращена в сторону юга, общая труба в самой нижней точке коллектора). В самой верх­ней бутылке модуля необхо­димо просверлить небольшое отверстие, 2—3 мм. С обеих сторон трубы установить по вентилю. К одному из них подвести воду (например, от насоса или водонапорного бака, на рис. 2.18 Вентиль 2).

А другой вентиль будет раз­борный, через него будет сливаться теплая вода (на рис. 2.18 Вентиль 1).

Подпись:Рис. 2.18. Конструкция нагревателя,
размещенного на крыше

Работает солнечный водонагреватель коллектор следующим обра­зом. Вентиль 1 закрыт, и мы начинаем заполнять коллектор водой, открыв вентиль 2. Вода заполняет бутылки «снизу вверх». Воздух при этом выходит из отверстий вверху модулей. Разумеется, как в сооб­щающихся сосудах, уровень воды в модулях одинаковый. Визуально определив, что бутылки наполнились, мы закрываем вентиль 2, и водонагреватель начинает свою работу.

Если нам требуется теплая вода, мы открываем вентиль 1, и нагрев­шаяся вода начинает стекать из разборной трубы.

Вот собственно и все. Все точно так же как в бочке, только воду такой коллектор будет греть на порядок эффективнее, чем бочка, ввиду своей большой площади.

Немного о конструкции. Разумеется, модули желательно уложить в «ящик», для придания жесткости конструкции. Дно ящика жела­тельно сделать из темного материала, поглощающего солнечные лучи. Например, закоптить лист железа. Под лист неплохо бы поместить теплоизолятор, например тонкий пенопласт или вспененный полиэ­тилен («пеноплекс»). Верх ящика желательно затянуть полиэтилено­вой пленкой или стеклом, чтобы ветер не охлаждал бутылки.

Угол наклона — минимальный, градусов 10—20—30, не более. Во-первых, летом это наиболее оптимальный угол наклона по отно-

шению к Солнцу (почти перпендикулярно), а зимой этим коллектором не пользуются. Во-вторых, это обеспечит минимальный перепад дав­ления воды (высоту водяного столба), что немаловажно при наличии многих стыков бутылок.

В

Примечание.

Хотя при испытаниях автор ставил свой трвхбутылочный модуль даже вертикально и он «держал» давление в 0,7 атм., при работе он бы рисковать не рекомендовал.

Размер всего водонагревателя — на вкус создателя. Для 200 л потре­буется около 110 бутылок, которые займут площадь 3 м2. Правда, и мощность такого нагревателя будет уже примерно 3 кВт!

Можно использовать нагреватель в режиме «налил — вылил». А можно и устроить рядом с ним термоизолированный бак-накопитель для теплой воды. В хороший солнечный день, 2-метровый, простите, 2-х киловатный водонагреватель нагреет вам и полтонны воды!

Заморозков такой водонагреватель не боится (кроме водозапорной арматуры), Солнце ему тоже не страшно (ПЭТ плохо разлагается на Солнце).

Разумеется, у такого солнечного водонагревателя есть и недостатки (например, плохая автоматизируемость), однако многое окупается его практически бесплатностью. Посудите сами, на что тут потратятся деньги: труба, пара вентилей и 2—3 тюбика силиконового герметика по 45—50 руб./шт. А бутылки из-под воды достанутся вам в качестве бонуса при покупке воды в магазине. Подключив к их сбору и зна­комых, вы к следующему сезону соберете несколько десятков, а то и сотен бутылок, и сможете сделать себе очень достойный и произво­дительный солнечный водонагреватель. Итого: 300—500 рублей мак­симум (!!!), и вы с горячей водой весь сезон!

Единственный недостаток — температура нагреваемой им воды не должна превышать 50—55 градусов. Иначе — солнечный коллектор разрушится. Проблему термоклея можно решить путем изготовления штуцеров. Например, взять трубку (алюминиевую ил медную), и наре­зать на ее внешней стороне резьбу. И парой гаек закрепить крышку бутылке на коллекторе подводящем воду. А бутылку просто вкрутить в собственную пробку.

В принципе такая температура воды (50 градусов) достаточна для бытовых нужд. Возможно, в самые жаркие месяца лета не стоит повышать эффективность солнечного водонагревателя. Пусть лучше немного недогревает, чем плавится. А в демисезонные месяцы — стоит коллектор прикрыть стеклом.

Потенциал у солнечного коллектора-водонагревателя даже в средней полосе России есть! И потенциал огромный! С апреля по сентябрь (фактически весь дачный сезон) солнечный коллектор — водонагреватель должного размера и конструкции может обеспечи­вать горячей водой обычную семью, экономя при этом сотни (а может и тысячи) рублей семейного бюджета, которые тратятся на электро­водонагреватели и их работу.

Разумеется, следует придумать что-то более надежное и термоу­стойчивое, чем ПЭТ-бутылки для применения в солнечном коллек­торе — водонагревателе. И разумеется — бюджетное. Например, алю­миниевые банки….

Малые и микрогидроэлектростанции

Малые гидроэлектростанции обычно обладают всеми преимуще­ствами больших ГЭС, но при этом предоставляют возможность пода­вать энергию децентрализовано. Кстати малые ГЭС выгодно отлича­ются и отсутствием некоторых недостатков, присущих большим стан­циям. Это, например, уменьшение или полное отсутствие негативного влияния на окружающую среду.

Малая энергетика позволяет каждому региону использовать соб­ственные ресурсы. На сегодняшний день в мире эксплуатируется несколько тысяч малых гидроэлектростанций. Малые станции произво­дят электроэнергию в тех случаях, когда уровень воды в реке достаточен для этого. Если малая гидроэлектростанция дополнена аккумуляторной системой, то существует возможность накопления полученной энергии, что помогает избежать перебоев в подаче электричества. Особый инте­рес малая гидроэнергетика представляет для развивающихся стран, поскольку не требует сложного и дорогостоящего оборудования.

В России зоны децентрализованного энергоснабжения составляют более 70% территории страны. До сих пор у нас можно встретить насе­ленные пункты, в которых электричества не было никогда. Причем не всегда это поселения Крайнего Севера или Сибири. Электрификация не затронула, например, некоторые уральские поселки — края, кото­рый вряд ли назовешь неблагополучным с точки зрения энергетики.

Между тем, электрификация отдаленных и труднодоступных насе­ленных селений — дело не такое уж и сложное. Так, в любом уголке России найдется речка или ручей, где можно установить микроГЭС.

Малые и микроГЭС — объекты малой гидроэнергетики. Эта часть энергопроизводства занимается использованием энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью гидроэнергетических установок малой мощности (от 1 до 3000 кВт).

Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятиле­тия, в основном из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности обе­спечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных райо­нах, а также, из-за небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных средств (в пределах 5 лет).

Поэтому разумен курс на использование именно малых и микро­гидроэлектростанций в связи с тем, что они:

♦ являются альтернативным, надежным и экологически чистым источником электрической энергии;

♦ просты в изготовлении;

♦ не загрязняют водоемы и окружающую среду;

♦ имеют максимально упрощенную конструкцию с минимальным числом регулирующих органов.

♦ полностью автоматизированы, т. е. не требуют присутствия че­ловека при эксплуатации;

♦ требуют минимум затрат на установку и обслуживание в про­цессе эксплуатации;

♦ вырабатываемый ими электрический ток соответствует требо­ваниям ГОСТа по частоте и напряжению, причем станции могут работать как в автономном режиме, т. е. вне электросети энерго­системы области, так и в составе этой электросети;

♦ полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта).

Н

Примечание.

Ну а главное достоинство: объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим зато­плением территории и колоссальным материальным ущербом.

По характеру используемых гидроресурсов МГЭС можно разде­лить на следующие категории:

♦ новые русловые или приплотинные станции с небольшими во­дохранилищами;

♦ станции, использующие скоростную энергию свободного тече­ния рек;

♦ станции, использующие существующие перепады уровней воды в самых различных объектах водного хозяйства — от судоход­ных сооружений до водоочистных комплексов.

Использование энергии небольших водотоков с помощью малых ГЭС является одним из наиболее эффективных направлений развития возобновляемых источников энергии и в нашей стране.

0

Примечание.

МикроГЭС (мощностью до 100 кВт) можно установить практиче­ски в любом месте.

Гидроагрегат малой ГЭС (МГЭС) состоит из турбины, генератора и системы автоматического управления.

Гидроагрегат состоит из трех частей:

♦ энергоблока;

♦ водозаборного устройства;

♦ устройства автоматического регулирования.

Используются микроГЭС как источники электроэнергии для дач­ных поселков, фермерских хозяйств, хуторов, а также для небольших производств в труднодоступных районах — там, где прокладывать сети невыгодно.

В

Примечание.

Технико-экономический потенциал малой гидроэнергетики в нашей стране превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, Солнце и биомасса, вместе взятых.

В настоящее время он определен в размере 60 млрд. кВт-ч в год. Но используется этот потенциал крайне слабо: всего на 1%. Не так давно, в 1960-х годах, у нас действовало несколько тысяч МГЭС. Сейчас — всего лишь несколько сотен — сказались результаты перекосов в ценовой поли­тике и недостаточное внимание к совершенствованию конструкций обо­рудования, к применению более совершенных материалов и технологий.

Природа дает нам самый неприхотливый способ добычи энергии. Увы, мы им почти не пользуемся. Остается только надеяться, что в дальнейшем, при развитии малого производства, необходимость в использовании энергии бесчисленного количества естественных водоемов России все-таки возникнет.