ВОДОМЕТ, КБ АЛЬТЕРНАТИВНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

При выборе путей долгосрочного развития энергетики необходимо не только развивать технологии генерирования высших видов энергии. Также нужно совершенствовать технологические переделы использования энергии возобновляемых источников. Как никогда такой подход необходим в условиях повышения цен на энергоносители. По мнению автора, использование для генерирования теплоты и холода солнечной энергии и существующего градиента температур позволяет, в частности, повысить энерговооруженность децентрализованных производств и сферы услуг. Энергия для получения энергии Почти 70 % наших платежей за жилищно-коммунальные услуги √ это расчеты за отопление, горячую и холодную воду, электроэнергию. То есть те виды услуг, которые произведены за пределами сферы ответственности ЖКХ. Это связано в первую очередь с тем, что системы жизнеобеспечения жилья при эксплуатации стационарных энергогенерирующих установок базируются в основном на технологиях первой половины прошлого века, на технологиях интенсивной выработки средств производства, что только увеличивает дефицит энергоресурсов в стране. Устанавливаемые счетчики холодной и горячей воды, газа, электроэнергии и тепла √ это приборы учета для оплаты потребленных услуг, а не энергосбережения. Они не могут повысить качество энергообеспечения граждан. Поэтому этим приборам из-за их дороговизны и невозможности хоть сколько-нибудь улучшить комфортность жилья и экологическую обстановку некорректно отдавать приоритет при проведении реформ ЖКХ. Никакая административная (структурная) реформа в энергетике, базирующаяся на использовании преимущественно органического топлива, не даст кардинального улучшения гарантированного энергообеспечения россиян. Существующие технологии обеспечивают только производство огромного количества теплоты и электроэнергии. При этом мы не в состоянии надежно, без огромных потерь, доставить их даже потребителю, находящемуся порой на расстоянии всего лишь нескольких десятков километров. Использование, например, для отопления зимой только органического топлива (угля, мазута, газа) недопустимо, т. к. его запасы ограничены, а цена добычи, доставки на место сжигания и утилизации отходов из года в год возрастает. Новые энергогенерирующие технологии должны приближаться по своей эффективности к природным процессам. Например, к процессам, происходящим в растительном царстве, где вода, являясь необходимой, но не достаточной питательной средой, вовлекает в процесс строительства органической жизни имеющиеся в почве минеральные ингредиенты. Необходимо применять новые энергогенерирующие технологии, в которых энергия органического топлива используется как первичное средство, как рычаг для извлечения еще большего количества энергии из окружающей нас природной среды: воды, земли, воздуха, ╚бросовой╩ низкопотенциальной теплоты промышленных и бытовых стоков и т. д. С 1994 г. в Омске группой ученых ведутся исследования в этой области. Мы считаем, что истинное энергосбережение становится возможным только при внедрении нетрадиционных технологий, в основу которых положено: изменение принципов последовательности и ограничение количества технологических переделов, которым подвергается преобразуемая энергия на пути к потребителю; использование тепловых приводов; использование перепада температур (как существующего в природе, так и созданного искусственно); резкое ограничение рассеивания в окружающую среду низкопотенциальной теплоты. Когда солнце дает холод Наиболее наглядным примером является технология генерирования солнечной энергии летом √ в искусственный холод и теплоту, и зимой √ в теплоту. В испарителе за счет талой воды происходит парообразование хладагента, пар далее подогревается от теплоты грунта и рассола пруда. Образующийся пар сжимается в хладомете с повышением температуры, затем горячий пар поступает в конденсатор, в котором он отдает теплоту фазового перехода на обогрев помещений. Конденсат хладагента поступает в вентиль, где его давление понижается, а затем в испаритель. Цикл повторяется. В процессе работы насоса температура воды в котловане понижается, образуется лед (котлован ╚готовится╩ к приему теплоты летом), а также снижается температура грунта и рассола пруда, обеспечивая обогрев помещений аккумулированной солнечной энергией и сбросным теплом гелиохолодильника. Для замедления остывания зимой котлована и пруда они изолированы специальными покрытиями. В условиях длительных зим и для объектов с малым объемом котлована пополнять последний теплотой можно за счет отвода ╚отработавшего╩ воздуха из здания по воздуховоду. ╚Подогревать╩ поступающий в помещения свежий воздух можно в воздуховоде, соединенном с системой вентиляции. Организация проветривания по такой схеме при своевременном удалении конденсата из воздуховода значительно уменьшает как капитальные затраты на сооружение котлована, так и расход топлива, необходимый для приведения в работу хладомета. Обогрев помещений зимой осуществляется тепловым насосом, а также за счет прямого солнечного излучения, поступающего через окна, и за счет отраженного покрытием солнечного излучения. Принцип самоэнергообеспечения По данной технологии основной ╚поставщик╩ энергии на отопление √ это замерзающая вода. Так, при разовом промерзании котлована глубиной 2 м количество выделяемой энергии составляет 668 ТДж/м2. Если эту энергию фазового перехода равномерно использовать в течение 150 суток на отопление, то установленная мощность ╚водяной топки╩ будет равна 51,5 МВт/км2. Это сопоставимо с плотностью энергии залежей угля в районах его добычи√30 МВт/км2. При этом надо учитывать, что к конечному потребителю в виде теплоты ╚доходит╩ 1/7√1/10 часть энергии залежей угля, а при использовании энергии воды (возобновляемого источника) по предлагаемой технологии будет ╚доходить╩ 7/10 √ 9/10 теплоты фазового перехода. Средняя плотность искусственной энергии, обусловленная хозяйственной деятельностью, равна всего 0,02 МВт/км2, т.е. в 10 тыс. раз меньше плотности солнечной энергии (200 МВт/км2). И только в отдельных местах земного шара этот показатель выше: в Японии √ 2 МВт/км2, в Рурском районе Германии √ 20 МВт/м2. Преимущество предлагаемого варианта теплохладоснабжения высоких географических широт заключается в том, что за счет южной отражающей поверхности здания, направляющей в акваторию солнечного пруда десятки тысяч кВт-ч солнечной энергии, можно обеспечить эффективное самоэнергообеспечение. Отражение солнечной энергии от вертикальной поверхности, ориентированной на юг, летом максимально в высоких широтах, а с продвижением на юг оно уменьшается, и на широтах северный тропик √ экватор достигает нуля и даже отрицательного значения. Солнце в это время находится над северным полушарием, отражать лучи будет освещаемая северная сторона. В высоких широтах только за счет оптимальной формы южной ограждающей конструкции здания можно добиться максимального энергообеспечения как в летний период, так и зимой при минимальных площадях пруда и котлована. Запас солнечной энергии на переходный период осень-зима будет обеспечен в безоблачные периоды бабьего лета и бархатного сезона. Об экономической эффективности Проведенные нами расчеты показывают, что удельные капитальные затраты (на 1 кВт установленной мощности) при сооружении системы, работающей летом в режиме гелиохолодильника, а зимой √ в режиме теплового насоса, в среднем в 2√3 раза выше, чем удельные капитальные затраты, рассчитываемые по принятым методикам для традиционных электроприводных холодильных установок и малых котельных. Однако в методиках почему-то не учитываются соизмеримые удельные капитальные затраты, которые несут другие смежные отрасли и сферы народного хозяйства √ дорожные и железнодорожные службы, угольные разрезы и т.д., ╚обслуживающие╩ эти ТЭЦ и котельные. Кроме того, мировое сообщество значительно ужесточило требование к эмиссии вредных веществ при сжигании органического топлива, а, по оценкам американских ученых, использование в энергетическом секторе технологий и оборудования, способных на 80 √90 % обеспечить предотвращение эмиссии в атмосферу диоксида углерода и других загрязняющих веществ, повышает издержки производимой на органическом топливе энергии как минимум в 2√3 раза. Рассмотренные варианты энергоснабжения могут эксплуатироваться по всей территории России вплоть до 60° северной широты. Высокая надежность генерирования холода и теплоты обеспечивается за счет того, что все элементы работают с высоким моторесурсом, при относительно низких температурах, причем исключается применение дорогих и дефицитных сталей и сплавов. Кроме того, системы герметичны, как и их прообразы √ традиционные холодильные установки, но, в отличие от них, они не нуждаются в высоколиквидной электрической энергии.
Геннадий ОСАДЧИЙ
разработка для любых видов топлива и для любых носителей тепла агрегатов бесперебойного и периодического энергоснабжения, в том числе гелиоэлектростанций и гелиохолодильников, тепловых двигателей и водометов