?

Log in

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Оглавление книги.

Риски разных видов субстратов

Очень обобщенный раздел субстратов с учетом содержания вредных веществ и примесейЮ а также пагубного влияния  на живые существа приводится в Таблице 3.13, Полностью безопасными считается возобновляемое сыръе, отходы овощей, барда, зеленый корм и укосы лужаек. Для органических удобрений, получаемых в крестьянском хозяйстве существует риск с точки зрения гигиены в отношении переноса и распространения патогенных микроорганизмов. Больший риск с точки зрения гигиены несут в себе отходы боень и отходы больших ресторанов, которые также должны проходить гигиеническую обработку. Биоотходы содержат большое количество примесей, а укосы с окраин дорог как правило имеют большое количество токсических веществ.

 

3.4 Составление смесей субстратов согласно содержанию сухого вещества

Свойства субстрата и смеси субстратов к перекачиванию а также гидравлическая управляемость в ферментаторе (загруженность  ферментатора) как правило являются ключевыми техническими критериями для мокрой ферментации, ограничивающими количество добавок. Чтобы ролучить способную к перекачиванию смесь, содержание сухого субстрата смеси в ферментаторе не должно превышать 18%. Поскольку часть сухого субстрата в ферментаторе должна разложиться (от 30 до 80%, в зависимости от субстрата), то смесь таким образом сама по себе разбавляется. Это значит, что изначально ферментатор можно наполнять субстратами с более высоким содержанием сухого вещества. Пример расчета содержания компонентов в смеси показано на Изобр.  3.11.

 

Пример расчета содержания компонентов в смеси

Внесено:

Навоз скота с 8% СВ

Силосная кукуруза 32% СВ

Содержание смеси не должно превышать 18% СВ:

На м3 навоза скота можно добавить 0,7 м3 силосной кукурузы, чтобы не превышать 18% общего содержания сухого вещества.

 

3.11: Расчет содержания компонентов смеси.

 

 

Она дает нам ответ на вопрос, какое количество кукурузы можно перемешать с навозом скота (8% СВ) с тем, чтобы смесь можно было перекачивать с помощью насоса. Необходимо создавать смеси с содержанием СВ на уровне 18%, поскольку степень разложения навоза скота не превышает 50%. Таким образом можно исходить из того, что в среднем со временем брожения в ферментаторе устанавливается уровень содержания СВ около 12%. Для субстратов с более высокой степенью разложения можно изначально заложить еще более высокое содержание СВ. Разумеется,  чтобы сохранить способность  к перемешиванию и достаточное количество влаги, он не должен превышать содержания 25% СВ (мокрая ферментация).

Вследствие этого, следует ограничивать содержание относительно сухих веществ в смеси, например содержание биомусора. Это можно обойти, если после брожения проводть раздел на твердую и жидкую фракции (Изображение 3.12). Отсепарированную мелкую фракцию можно сново подмешивать в свежий, богатый на сухие вещества субстрат (повторное использование воды). Таким образом ежедневное количество бродильного субстрата увеличивается на количество возвращенной воды, что стоит учесть при измерении объема ферментатора. В уже давно существующих установках вследствии внедрения этой технологии необходимо учесть сокращение времени брожения, что однако можно выровнять   путем повышения температуры процесса.

 


Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Выбор ВЭУ – достаточно сложная задача.

1. Использование электроэнергии от ветра экономически выгодно при среднегодовых скоростях ветра более 5 м/с, либо при отсутствии или нерегулярной подаче сетевого электричества.

2. Серийного производства ВЭУ (более 10 шт. в месяц) в настоящее время в России и СНГ нет нигде. Сегодня существует около 10 реальных производителей и еще 10-20, которые пытаются или пробовали раннее изготавливать ВЭУ в РФ.

3. Иностранных производителей ВЭУ можно исключить сразу, так как их цены в несколько раз выше отечественных (и на то много причин).

4. Особое внимание стоит уделять не только мощности ВЭУ (именно ВЭУ, а не инвертора, входящего в комплект), но и при какой скорости ветра эта мощность может быть получена. Некоторые продавцы представляют завышенные показатели. Для этого не поленитесь подсчитать по несложной формуле мощность, которую способен отдать ветряк с винтом конкретного диаметра. Эта мощность практически зависит только от скорости ветра V и диаметра винта D, а все остальные факторы – количество лопастей, их вес, площадь, профиль, крутка, генератор, подшипники и т.д. – второстепенные и большой погрешности не дают. Упрощенная формула расчета реально отдаваемой ветром мощности в зависимости от скорости ветра и диаметра винта: Р = D2V3/7000 кВТ, с точностью ±20 % (зависит от КПД винта и генератора). + 20% – идеальная ВЭУ, ее цена увеличится в 2-3 раза. – 20% – первый ветряк энтузиаста-любителя. При равной мощности ВЭУ выбирайте ту, у которой диаметр ветроколеса больше.

5. При выборе ВЭУ необходимо иметь в виду, что наиболее экономически эффективную отдачу мощности при ветровых условиях вашей местности можно получить при двукратной среднегодовой скорости ветра, которую можно назвать номинальной.

Для Московского региона Vср. год = 4 м/с, a Vном = 8 м/с. Для ВЭУ с диаметром винта 5 м Р = 52 – (4х2)3/7000 = 1,83 кВт. Таким образом, номинальная мощность ВЭУ не превысит 2 кВт при диаметре винта 5 м, а более мощные ВЭУ с таким же диаметром винта практически никакого выигрыша не дадут, но их цена будет выше.

Для Vcp. год = 5,5 м/с (в приморских и степных районах), Vном = 11 м/с, номинальная мощность будет равна Р = 52 (5,5х2)3 / 7000 = 4,75 кВт, что соответствует ВЭУ с номинальной мощностью 5 кВт и винтом диаметром 5 м.

6. Как это не парадоксально, но чем меньше лопастей в ветроколесе, тем выше его КПД. Это проверено как теоретическими исследованиями, так и продувками в аэродинамической трубе, хотя разница между 1, 2, 3 лопастями незначительна.

7. Некоторые производители представляют результаты продувок своих ветроэлектрических установок по мощности в аэродинамической трубе. Это хорошо, и говорит о серьезном подходе к делу. Однако, необходимо учитывать, что мощность в аэродинамической трубе и в природе на ветру отличаются примерно на 10-30% вследствие идеализации воздушного потока в трубе.

8. Вертикально-осевые ветроустановки имеют право на жизнь, но наукой и опытом давно доказана их очень низкая эффективность по сравнению с горизонтально-осевыми. Это примерно как гребные колеса у дореволюционных пароходов по сравнению с обычным винтом любого современного корабля или катера.

9. При сравнении цен разных производителей обязательно учитывайте состав продаваемого Вам оборудования и его функциональность. Ведь ВЭУ – это целый комплекс, куда обязательно входят:

а) ветроэлектрический агрегат – это генератор, лопасти, узел крепления к мачте; кроме того, сюда может входить регулятор скорости вращения винта (центробежный, механический) и устройство ориентации на ветер (хвост или виндроза);
б) мачта может быть как специальная, так и сооруженная из водопроводной трубы или столба. Здесь можно сэкономить, так как специальная мачта достаточно дорогая.
Стоимость такой комплектации моей ВЭУ составит от 1500$ за 5 кВт.

При необходимости запасать электроэнергию на случай безветрия Вам предстоит обзавестись следующим оборудованием:
- аккумуляторные батареи (автомобильные);
- блок обработки электроэнергии и зарядки аккумуляторов (Блок ОЭЗА);
- преобразователь напряжения (инвертор) -48В 220В 50Гц.

Стоимость такого полного комплекта с ВЭУ обойдется от 2500$ до 5000$. То есть от 500$ до 1000$ (зависит от количества и качества аккумуляторов и мощности и качества инвертора) за 1 кВт, тогда как среднемировая цена 1 кВт составляет 2000-3000$.

Средняя выработка электроэнергии составит 800-1200 кВт-час в месяц, то есть около 12000 кВт-час в год, что при стоимости сетевого электричества 1,5 руб. за 1 кВт-ч (или 0,05$) составит 650$ в год. То есть срок окупаемости ВЭУ составит около 4-х лет при среднегодовой скорости ветра 6 м/с или 6-8 лет при среднегодовой скорости в 4 м/с.

А если сравнивать с автономным электричеством от бензогенератора, у которого себестоимость 1 кВт/часа – около 8 руб., то срок окупаемости ВЭУ будет соответственно в 5 раз меньше, то есть не более одного года.

Ресурс же безредукторной ВЭУ – более 10 лет.

10. Не стоит увлекаться поиском ВЭУ, начинающих работать на малых скоростях ветра – до 3 м/с, так как на этих скоростях ветра его энергия ничтожно мала. Например, для ВЭУ с диаметром винта 5 м выдаваемая мощность при скорости ветра 2 м/с будет менее 30 Вт минус половина этой мощности уйдет на трение в подшипниках и прочие потери, а оставшиеся 15 Вт – ничто, ведь для зарядки одной аккумуляторной батареи емкостью 50 А/ч необходимо 70 Вт. Так что кроме наслаждения от вращения ВЭУ вы больше ничего не получите.

11. При работе ВЭУ в дождь или снег, выдаваемая мощность снижается на 10…30%.

12. Шум от работы безредукторной ВЭУ напоминает свист ветра через приоткрытое окно легкового автомобиля на большой скорости. При работе редукторных ВЭУ гудение редуктора может быть значительным, а ресурс намного ниже.

13. В районах с невысокой среднегодовой скоростью ветра – до 5 м/с рекомендую для полной автономности электрообеспечения дополнительно установить бензоэлектрический агрегат мощностью 2 кВт (12…20 тыс. руб.), который зарядит аккумуляторы в период безветрия.

14. Использовать ВЭУ для отопления дома экономически целесообразно только при среднегодовой скорости ветра более 5-6 м/с.

Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Реально работающий прототип двигателя Стирлинга собирается из подручных средств своими руками буквально за час.

Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Вернуться к началу статьи.

4. Последовательные и параллельные цепи

Теперь соберем наконец рабочую солнечную батарею. Для этого соберем в последовательную цепь ( положительные стороны осколков ячеек с отрицательными) такое количество осколков солнечных ячеек которого будет достаточно для того напряжения, которое вам необходимо ( обычно всем надо 12 В ), по ходу дела напряжение проверяем мультиметром. Однако, если вы присоедините к такой гиргянде из кусочков солнечных ячеек нагрузку, то скорее всего ничего путного не выйдет, дело в том что осколки имеет очень маленькую площадь и ток через них мал. Что бы поучить ток ток на который вы рассчитываете соедините в параллель ( положительную сторону с положительной, а отрицательную с отрицательной) несколько заранее подготовленных последовательно соединенных цепочек из солнечных элементов, имеющих примерно одинаковое напряжение.

Теперь совет по технике процесса. В качестве соединительного элемента лучше всего использовать медную сетку, она имеет малые электрические потери и хорошо пропускает свет. Сетку удобно крепить стандартным клеевым пистолетом.

так выглядит цепочка из солнечных элементов

так выглядит цепочка из солнечных элементов

5. Создаем собственно солнечную батарею

Солнечная батарея это как известно набор солнечных элементов, собранных в одном прочном корпусе. Теперь такой корпус надо сделать и вам. используйте лист чистого тонкого стекла и налепите на него прозрачным силиконом цепочки из кусочков солнечных элементов, изготовленных на шаге 4. Потом вставьте лист стекла в любой герметичный корпус.

Цепочки солнечных элементов, наклееные на стекло

Цепочки солнечных элементов, наклееные на стекло


Или вот еще вариант, когда цепочки наклеены на сетку. которая позволяет конструкции не рассыпаться.

Как видите ничего сложного, дерзайте и удачи вам.

Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Миниатюрная ГЭС

Если на вашем дачном участке имеется ручей или рядом расположена река, то предлагаем своими руками смонтировать маленькую гидроэлектростанцию. Ее двигатель устроен довольно просто и его легко изготовить своими руками. С одного берега реки на другой необходимо перекинуть трос, на котором подвесить несколько гидророторов. Эти устройства будут вращаться потоком воды и в свою очередь вращать трос ( вот в принципе и вся мини-ГЭС своими руками ).

Конец троса нужно соединить с генератором постоянного тока, и последний станет вырабатывать электроэнергию. В случае присоединения к тросу вала насоса он будет качать воду для полива и других нужд дачника (рис 1).

конструкция тросовой мини-гэс

конструкция тросовой мини-гэс

Рис. 1. Устройство мини-ГЭС:
1, 8 — крюк; 2 — ролик; 3 — стяжки; 4 — металлический трос; 5 — гидроротор; 6 — место фиксирования роторов; 7 — свободная опора с упорным подшипником; 9 — стальная полоса

конструкция тросовой мини-гэс

конструкция тросовой мини-гэс

конструкция тросовой мини-гэс

конструкция тросовой мини-гэс

Рис. 2. Чертежи для изготовления своими руками деталей и узлов двигателя для мини-ГЭС

Мощность двигателя будет складываться из скорости течения реки и числа гидророторов, а также их размеров. Это означает, что, присоединяя к тросу дополнительные пары роторов, можно увеличивать мощность. Двигатель для мини-ГЭС можно изготовить по чертежам, показанным на рис. 2.

Для начала нужно подобрать соответствующий генератор и заготовить материалы (трос, доски, кровельное железо, стальной пруток и полосы). После этого тщательно подобрать место установки мини-ГЭС. Оптимальным вариантом будет прямой участок реки с не заросшими кустарником берегами. На выбранном участке нужно наметить места двух створов и определить скорость течения. Если скорость составила не меньше 0,8 м/с, то можно строить электростанцию.

Длина троса зависит от ширины реки. Каждый гидроротор состоит из двух полуцилиндров с ограничительными дисками, смещенными относительно друг друга. Гидророторы скрепляются попарно и монтируются на трос. В каждой паре один ротор повернут относительно другого на 90°. Это нужно для того, чтобы каждая пара вращалась равномерно, а трос не закручивался рывками. Доски и короткие бревна, вкопанные в землю, являются береговыми опорами. Между собой они связаны стальными тросами. На одном берегу устанавливается генератор, а на другом — свободная опора с упорным подшипником и крюком, дающим тросу возможность вращаться. Конец троса, идущий к генератору, пропущен через ролик и закреплен стяжками. К выходному валу редуктора ролик крепится при помощи крюка.

Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Лопасти ветрогенератора своими руками. Балансировка и монтаж. Монтаж лопастей.

Лопасти должны крепиться к специальному узлу (например, металлическому диску), который, в свою очередь, крепится к генератору. Не прикручивайте лопасти непосредственно к внешнему ротору генератора – гироскопические силы, возникающие в лопастях, приведут к ослаблению конструкции ротора, из него вылетят магниты, стукнут по статору, потом… ну, принцип понятен, дальше не будем пугать.

В Перу лопасти зажали между двумя стальными дисками, и получили простой, прочный узел. Он на верхнем фото.


А на нижнем фото – конструкция из Шри-Ланки.

На Шри-Ланке две лопасти прикручены к узлу, который выполнен, как часть генератора. Узел крепления лопастей – это дополнительный диск, приваренный перед передним ротором генератора и насаженный на ту же ось. Каждая лопасть посажена между двумя стальными уголками, приваренными к диску.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Биогаз: теория и практика. (Biogas in Theorie und Praxis) [Djv-ZIP] Авторы: В.Баадер, Е.Доне, М.Бренндерфер. Перевод с немецкого и предисловие М.И.Серебряного.
(М.: Колос, 1982)

Аннотация издательства: Рациональное использование отходов сельскохозяйственного производства – большая и важная проблема современности. Она связана, с одной стороны, с возможностью использования огромного энергетического потенциала биомассы для получения жидкого и газообразного топлива (биогаза), с другой – с необходимостью предотвратить загрязнение водоемов, заражение почвы болезнетворными бактериями и гельминтами, содержащимися в навозных стоках животноводческих ферм. Оба эти аспекта стали объектом исследований и экспериментов как в зарубежных странах, так и в Советском Союзе; с каждым годом растет число действующих биогазовых установок, в особенности в странах с теплым и жарким климатом. В книге обобщен опыт исследований и эксплуатации биогазовых установок за последние 20 лет в ФРГ и других странах. Авторы охватывают важнейшие проблемы, связанные с теорией метанового брожения, технологическими приемами получения биогаза и его использования. Определенный интерес представляет методика оценки экономичности биогазовых установок в условиях сельскохозяйственных предприятий с учетом комплексного использования биогаза для энергетических целей и удобрений в полеводст

Biogaz_-_teoriya_i_praktika.(1982).[djv]

Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Как построить биореактор

Биогазовая установка может быть создана в любом хозяйстве из местных, доступных материалов силами специалистов самого хозяйства.

Ферментация навоза идет в анаэробных (бескислородных) условиях при температуре 30-55 °С (оптимально 40 °С). Длительность ферментации, обеспечивающая обеззараживание навоза, не менее 12 суток. Для анаэробной ферментации можно использовать как обычный, так и жидкий, бесподстилочный навоз, который легко подается в биореактор насосом.

При ферментации в навозе полностью сохраняются азот и фосфор. Масса навоза практически не изменяется, если не считать испаряемой воды, которая переходит в биогаз. Органическое вещество навоза разлагается на 30-40 %; деструкции подвергаются в основном легко разлагаемые соединения – жир, протеин, углеводы, а основные гумусообразующие компоненты – целлюлоза и лигнин – сохраняются полностью. Благодаря выделению метана и углекислого газа оптимизируется соотношение C/N. Доля аммиачного азота увеличивается. Реакция получаемого органического удобрения – щелочная (рН 7,2-7,8), что делает такое удобрение особенно ценным для кислых почв. По сравнению с удобрением, получаемым из навоза обычным способом, урожайность увеличивается на 10-15 %.

Получаемый биогаз плотностью 1,2 кг/м3 (0,93 плотности воздуха) имеет следующий состав (%): метан – 65, углекислый газ – 34, сопутствующие газы – до 1 (в том числе сероводород – до 0,1). Содержание метана может меняться в зависимости от состава субстрата и технологии в пределах 55-75 %. Содержание воды в биогазе при 40 °С – 50 г/м3; при охлаждении биогаза она конденсируется, и необходимо принять меры к удалению конденсата (осушка газа, прокладка труб с нужным уклоном и пр.).

Энергоемкость получаемого газа – 23 мДж/м3, или 5500 ккал/м3.

ОБОРУДОВАНИЕ

Основное оборудование биогазовой установки – герметически закрытая емкость с теплообменником (теплоноситель – вода, нагретая до 50-60 °С), устройства для ввода и вывода навоза и для отвода газа.

Так как на каждой ферме свои особенности удаления навоза, использования подстилочного материала, теплоснабжения, создать один типовой биореактор невозможно. Конструкция установки во многом определяется местными условиями, наличием материалов.

Для небольшой установки наиболее простое решение – использовать высвободившиеся топливные цистерны. Схема биореактора на базе стандартной топливной цистерны объемом 50 куб.м показана на рисунке. Внутренние перегородки могут быть из металла или кирпича; их основная функция – направлять поток навоза и удлинить путь его внутри реактора, образуя систему сообщающихся сосудов. На схеме перегородки показаны условно; их число и размещение зависят от свойств навоза – от текучести, количества подстилки.

Биореактор из железобетона требует меньше металла, но более трудоемок в изготовлении. Чтобы определить объем биореактора, нужно исходить из количества навоза, которое зависит как от численности и массы животных, так и от способа его удаления: при смыве бесподстилочного навоза общее количество стоков увеличивается во много раз, что нежелательно, так как требует увеличения затрат энергии на подогрев. Если суточное количество стоков известно, нужный объем реактора можно определить, умножив это количество на 12 (поскольку 12 суток – минимальный срок выдержки навоза) и увеличив полученную величину на 10 % (так как реактор следует заполнять субстратом на 90 %).

Ориентировочная суточная производительность биореактора при загрузке навоза с содержанием сухого вещества 4-8 % – два объема газа на объем реактора: биореактор объемом 50 куб.м будет давать в сутки 100 куб.м биогаза.

Как правило, переработка бесподстилочного навоза от 10 голов крупного рогатого скота позволяет получить в сутки около 20 куб.м биогаза, от 10 свиней – 1-3 куб.м, от 10 овец – 1 – 1,2 куб.м, от 10 кроликов – 0,4-0,6 куб.м. Тонна соломы дает 300 куб.м биогаза, тонна коммунально-бытовых отходов – 130 куб.м). (Потребность в газе односемейного дома, включая отопление и горячее водоснабжение, составляет в среднем 10 куб.м в сутки, но может сильно колебаться в зависимости от качества теплоизоляции дома).

Подогревать субстрат до 40°С можно различными способами. Удобнее всего использовать для этого газовые водонагреватель-ные аппараты АГВ-80 или АГВ-120, снабженные автоматикой для поддержания температуры теплоносителя. При питании аппарата получаемым биогазом (вместо природного газа) следует его отрегулировать, уменьшив подачу воздуха. Можно также использовать для подогрева субстрата ночную электроэнергию. Аккумулятором тепла в этом случае служит сам биореактор.

Для уменьшения потерь тепла биореактор необходимо тщательно теплоизолировать. Здесь возможны разные варианты: в частности, можно устроить вокруг него легкий каркас, заполненный стекловатой, нанести на реактор слой пено-полиуриетана и пр.

Давление газа, получаемого в биореакторе (100-300 мм. вод. ст.), достаточно для его подачи на расстояние до нескольких сотен метров без газодувок или компрессоров.

При запуске биореактора необходимо заполнить его на 90 % объема субстратом и продержать не менее 12 суток, после чего можно подавать в реактор новые порции субстрата, извлекая соответствующие количества ферментированного продукта.

Примерные затраты материалов и средств (при использовании топливной цистерны объемом 50 куб.м)

Техническая документация, согласование 50 р.
Оборудование и материалы:
- цистерна – 1000 р.
- насосы, фекальный или «навозный», для подачи 3-5 куб.м в сутки, 2 шт.
(один – резервный) 200 р.
- трубопроводы диаметром 80-100 мм – 100 р.
- изоляционный материал – 1000 р.
- водонагреватели АГВ-80 или АГВ-120, 2 шт. – 300 р.
- Строительные и монтажные работы – 1100 р.
Итого 3750 р.
- Непредвиденные расходы (20 %) 750 р.
Общая стоимость 4500 р.
Эксплуатационные расходы (в год):
- электроэнергия для работы насосов (2х5 кВт, 1 час в сутки, 1 коп. за 1 кВт-ч) ~ 40 р.
- профилактический осмотр и обслуживание (1 день в месяц) – ~150 р.
Итого – 190 р.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БИОГАЗА

Тепло, получаемое при сжигании биогаза, может быть использовано, кроме подогрева воды (отопление, горячее водоснабжение) и приготовления пищи, для отопления теплиц, а в летний период, когда биогаз в избытке, для сушки сена и других кормов или, при питании биогазом абсорбционного холодильника, для охлаждения сельскохозяйственной продукции, например молока. Можно также применять биогаз для выработки электроэнергии, но это менее выгодно.

Если несколько мелких ферм или индивидуальных хозяйств расположены поблизости друг от друга, целесообразно организовать централизованную переработку отходов и получаемый биогаз подавать на фермы или в хозяйства по трубопроводам.

Есть еще одно направление использования биогаза – утилизация углекислого газа, содержащегося в нем в количестве около 34 %. Извлекая углекислый газ путем отмывки (в отличие от метана он растворяется в воде), можно подавать его в теплицы, где он служит «воздушным удобрением», увеличивая продуктивность растений.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЭФФЕКТИВНОСТЬ

Биореактор объемом 50 куб.м дает в сутки 100 куб.м биогаза, из которых на долю «товарного» газа, приходится в среднем около 70 куб.м (остальное идет на подогрев реактора), что составляет 25 тыс. м в год – количество, эквивалентное 16,75 т жидкого топлива общей стоимостью 1105 р.

Если капитальные вложения в строительство установки – 4500 р.- распределить на 15-летний срок ее эксплуатации и учесть эксплуатационные расходы (190 р. в год) и расходы на ремонт (1 % от стоимости оборудования – 26 р. в год), то экономия от замены биогазом жидкого топлива составит около 590 р. в год.

При таком подсчете не учитывается предотвращение загрязнения окружающей среды, а также увеличение урожайности в результате применения получаемого высококачественного удобрения.

ДОКУМЕНТАЦИЯ И СОГЛАСОВАНИЕ

Эскизную документацию на строительство биореактора специалисты хозяйства (инженер-механик, строитель, энергетик, электрик) могут подготовить за несколько дней. В документацию должны входить: технологическая схема, план размещения биореактора и теплогенератора, потоки энергии и продуктов, трубопроводы, схема подключения насоса и осветительной арматуры, калькуляция – смета расходов. На генплане хозяйства нужно показать основные трубопроводы, подъездные пути, громоотвод. Документацию необходимо согласовать с газовой инспекцией и пожарной охраной.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ

При эксплуатации биореактора необходимо соблюдать все действующие нормы и правила работы с установками для сжигания природного газа. Биогаз имеет более узкий предел взрываемости, чем природный газ,- от 6 до 12 % (вместо 5-15 %). В документации следует предусмотреть вентиляцию, которая, согласно СН. 433-79, должна обеспечивать в помещении объемом до 300 куб.м восьмикратный обмен воздуха в час.

Тэги:

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

Решил показать на всеобщее обозрение свой самодельный генераторна постоянных магнитах,  собранный на велосипедной втулке от заднего колеса.  Вообще-то этот самодельный генератор уже у меня  второй. Первый был попроще и послабее. Но при умеренном ветре мощности этого самодельного генератора хватало на приёмник. Его фото нет, я его уже разобрал. Конструкция была не такой.

Все детали моего самодельного генератора на постоянных магнитах при желании можно легко найти. Магниты брал от сгоревших громкоговорителей (колокольчик). Эти колокольчики висят на вокзалах  и в парках ж.д оборудованых громкой связью. Мне понадобилось 4 сгоревших динамика. Попросил сгоревшие у людей обслуживающих эти устройства. Вытащил магниты, поделил на 16 частей болгаркой. Магниты стоят друг к другу одним полюсом.

На катушке 4 вывода, потому что я наматывал сразу 2 провода диаметром по1мм каждый. Если их запараллелить – увеличится ток, а соединяя последовательно увеличится напряжение, но ток соответственно будет меньше. В общем нужного напряжения добиваюсь методом эксперимента. Катушка намотана на куске трубы 50 с резьбой. С одной стороны щечка затянута гайкой с другой – щечка приварена. И прикреплена к алюминевой пластине а пластина уже к основанию. При необходимости можно разобрать и поменять катушку. Провод 1 мм сечением, сколько витков не считал.

У генератора есть магнитное залипание. Стронуть с места требуется усилие. 10 -12 кгс на звездочке 70 мм. Около 3,6 Нм. На маленьких оборотах чувствуется небольшая вибрация. Пробовал подключать маленкий телевизор, и крутил руками. Мощности не хватило. При 1 обороте в секунду генератор даёт 12 вольт 0,8 ампер.

Затраты на изготовление такие:
1 велосипедная втулка 250 руб
2. кусок трубы с гайкой 70руб
3. сварщику 50руб.
4. проволоку от старых тансформаторов и полоску  дал тот же сварщик.

8
2 (1)
5

7
STP81394
STP81396

6

Originally published at ВИЭ своими руками. Please leave any comments there.

В отечественной аэродинамике рассматривающих (иногда) вопросы утилизации энергии ветровых потоков, абсолютно необоснованно введено ушлыми (именно так) предпринимателями определение “КИЭВ” – коэффициент использования ветроэнергии.

Эта условная единица (для модели плоских ветров) призвана заменить обычный КПД. Данный “показатель”притянут в теорию слабых потоков за уши (по аналогии и методе цикла Карно) – простой подменой температурных величин – скоростями обтекания. Но 1 градус (по любой шкале), и в Африке равен все тому же 1 градусу. А вот скорости обтекания разных объектов (крыло и кирпич) – отличаются.

Математически верная логика термодинамических процессов призвана описывать циклы имеющие конечный (базовый) потенциал располагаемой энергии и позволяет определить следующее: если Вы имеете тепловую машину мощностью 100 л.с. (при КПД 30%), то реально на полезную работу приходится всего – 30 л.с. Иначе: эти 30% и являются полной (100%) – располагаемой (реально имеющейся в наличии) мощности для данной конструкции. Для тепловых машин – лучшего инструментария пока нет.

Иначе все в практической аэродинамике. Для определения разности давлений (над крылом и под крылом) используется количество движения которое определяется как скорость объекта при движении в воздухе, или движение воздуха в котором находится объект. Следовательно, давно постулированное г.Бернулли утверждение о зависимости давления от скорости здесь уместно, а это значит, что в конечном счете аэродинамический К зависит от разности давлений, – именно поэтому объект перемещается из области повышенного давления в область пониженного давления.Заглянем в атлас (любой) авиационных профилей, и обратим внимание на скорость потоков обтекания профиля при которых перепад давлений максимальный. Они (скорости) все без исключения лежат в области расположенной гораздо ВЫШЕ чем скорость имеющегося в наличии повседневного ветра (3м/сек).

Можно ли в здравом уме применять в малом диапазоне ветров (скоростей обтекания) данную методу, не имея результатов реальной продувки? Оказывается “можно” – имея на вооружении модель плоского ветра, “теоретики”разных рангов доказывают, что лопастные ветроколеса более полно утилизируют энергию малых ветров. А будет ли вообще вращаться “лопастник” на слабых ветрах? Разумеется нет, как нет и повода даже думать о применении лопастников на территории СНГ в качестве альтернативных источников энергии утилизирующих слабые потоки, – из практики известно что на повседневных ветрах СНГ лопастники не работают, никогда не работали и работать не будут. Для этого надо принудительно вращать лопастное ветроколесо, или… ждать когда Всевышний ниспошлет сильный ветер.

Парусники работают – во всем диапазоне ветров

Проектировщики (мощных) лопастных быстроходных ветроколес довольно грамотно используют ветра. Начиная со скорости 10м/сек. – комлевая (широкая) часть лопасти движет лопасть (как парус), а при наличии сильного ветра концевые профили (достигая больших скоростей) используют уже появившиеся высокие скорости потоков обтекания. Вполне разумно. Достаточно практично. Именно на больших скоростях обтекания и необходимо профилировать и “закручивать” (по размаху) лопасть. Вот только располагаемая мощность – (энергия воздушного потока) приходящая на ВСЮ ометаемую площадь распределяется так: центральная часть лопастного колеса – двигатель, а периферийная часть – преобразователь энергии (уже высоких) скоростей ветра в крутящий момент на валу генератора.

Двойное преобразование располагаемой энергии позволяет превосходно использовать энергию ветра от 10-12 метров в секунду, решая заодно проблему быстроходности генераторов. Задача парусного ветроколеса, – использовать всю располагаемую мощность приходящую на ометаемую площадь. Поскольку полезную работу могут произвести только реальные силы, рождающиеся при срабатывании ПЕРЕПАДА давлений, то «разбор полетов» необходимо производить инструментами привычными скорее для аэростатики, а не для аэродинамики.

Согласитесь, стоящий под напором ветра телеграфный столб совершает работу. Работу по ОТКЛОНЕНИЮ приходящего на него потока. Энергию для этой работы поставляет тот же ветер. Если этот столб подпилить, работа совершится в ЯВНОМ виде – столб просто упадет. Если на двух столбах натянуть парус (и подпилить), ЯВНОЙ работы совершится БОЛЬШЕ. Если эти столбы закрепить на ВАЛУ редуктора, работа уже будет производится как по отклонению воздушного потока, так и по вращению вала. А если еще и оптимизировать конструкцию приблизительно так как выполнено парусное ветроколесо – Вы будете иметь ветродвигатель для малых ветров.

Но вернемся к «анализам»парусных ветроколес (блуждающим в Интернете) . Математический аппарат заслуживает внимания, но общая беда кабинетных теоретиков – извращение физической картины процесса. Действительно, применяя к своим рассуждениям вполне корректное (2.1.1)- для неподвижной пластины, и совершая вместе с автором небольшой экскурс в анналы общей аэродинамики, уже в (2.1.4) мы с Вами получаем точную цену – на… дрова.

Дело в том, что пластина (парус) не “как бы убегает” (т.е. движется (с потоком) по потоку), а вполне реально находится в потоке и более того – отклоняет поток за пределы ветроколеса, смещаясь в плоскости перпендикулярной к оси вращения ветроколеса.

Иначе, незадачливые оппоненты не ленятся рассматривать ПРОСТО парус поднятый на лодке которая плывет под воздействием ветра в ту сторону куда он дует. Налицо явно выражена любовь к Н.Е Жуковскому, с его так и не принятой в практической аэродинамике статьёй «Ветряные мельницы типа НЕЖ. Статья 3».

Ветроколесу парусного типа вообще-то присуща иная картина обтекания. Называется она КОНИЧЕСКАЯ. А ветроколесо в целом представляет собой кольцевое бесконечное щелевое крыло которого 95 лет назад (время написания статьи) не существовало даже в больном воображении. Это сейчас совместная работа предкрылка с крылом хорошо описана для больших скоростей обтекания и понятна. Но серьёзных работ по сверхмалым воздушным потокам обтекания нет. И быть не может потому, что физические величины, такие как ДАВЛЕНИЕ (перед парусом скорость ветра упала – давление возросло) рассматриваются также и в АЭРОСТАТИКЕ. Поэтому мне более подходит морская терминология, говоря о тандеме СТАКСЕЛЬ и ГРОТ.

Именно яхтсмены первыми оценили практически то, что зашифровали кабинетчики – КИЭВ (я ничего не имею против “лопастников”- на сильных ветрах эти машины работали и будут работать (не взирая на киэвы) – на благо человека.

На рисунках выше представлены парусное ветроколесо и “пропеллер”. Как видим, диаметры ометаемых площадей равны. А вот рабочие органы различаются не только конструкцией. Они отличаются прежде всего размерами, а значит и рабочей ПЛОЩАДЬЮ. В теории винтов так и озвучивается – площадь рабочих органов. А соотношение ометаемой площади к суммарной площади рабочих органов носит название “коэффициент заполнения винта”. Если уж пояснять совсем просто, то “пропеллер” наложенный на ометаемую площадь (мысленно) укроет приблизительно только 10 процентов всей ометаемой площади. Парусное ветроколесо в аналогичных условиях закроет почти ВСЮ ометаемую площадь. Комментарии нужны?

Если рассмотрим картину обтекания лопастного ветроколеса в конкретном (любом) АЗИМУТАЛЬНОМ положении, то легко догадаемся что элементарная струйка воздуха проходящая МЕЖДУ лопастями НЕ СОВЕРШАЕТ работы даже бесполезной. Струйка проходит сквозь сито… С парусным ветроколесом такой номер (извините) не прокатит – приходя на ометаемую площадь, элементарная струйка воздуха натыкается (да простят меня специалисты) на ПАРУС. Далее все просто – она отклоняется на 90 градусов (если удерживать колесо) и выходит (на периферию) – ЗА ПРЕДЕЛЫ ометаемой площади(ускоряясь). Или, если колесо не удерживать, она отклонится на МЕНЬШИЙ угол, отдав энергию парусу, который в свою очередь передаст ПОЛЕЗНУЮ энергию на вал генератора. А уж если вообще отказаться от псевдоученого анализа и повернуться лицом к практике, то на полигоне часто приходится видеть такую картину: парусное ветроколесо ВЭУ 10.380(сх) при ветре 5м/сек. не могут удержать от вращения целая группа студентов.

Лопастной ветряк при таком ветре не стоит удерживать. Потому как вообще не раскручивается. Но вернемся к нашим оппонентам. Во всевозможных опусах обнаруживаем , что “…если пластина неподвижна, то полезная мощность равна нулю. Если пластина движется со скоростью ветра, то она не испытывает давления и мощность тоже равна нулю…” Это, конечно, от большого ума. По мнению авторов, движущаяся по ветру лодка с поднятым парусом – картина нереальная в силу своей бесполезности. Стоящая же на якоре, но с поднятым парусом, вроде как бы и реальная картина, но полезная мощность – опять равна нулю.

Наивная ошибочность заключается в полном непонимании работы паруса. Дело в том, что парус совершает работу и когда движется и когда стоит, сопротивляясь ветру. В последнем случае, ВСЯ мощность приходящего потока превращается в работа паруса по отклонению воздушного потока приходящего на ометаемую площадь. Требуется немного – эту работу направить в полезное русло (сняться с якоря или снять с тормоза ветряк). Лопасть же, установленная на лодке вместо паруса, потребует для этих целей очень сильного ветра. То же самое – и для лопастного ветряка. А вот парус движет лодку (крутит генератор) и на малых ветрах. На больших ветрах он просто производит БОЛЬШЕ полезной работы. Чтобы убедиться в этом, достаточно укрепить на лодке ЛОПАСТНОЕ ветроколесо и на другой лодке парусное ветроколесо, результаты “эксперимента” понятны… В “научных работах” оппонентов нередко звучит “…т.е. для достижения максимального КИЭВ скорость пластины должна быть в три раза меньше скорости ветра.” – оставляю без комментариев, так как понятно – парус реагирует на ЛЮБОЙ ветер и создает необходимый ПЕРЕПАД давлений. Остальное все от лукавого.

Рассмотрим небольшое «кино»: здесь представлен рабочий образец парусного ветрячка из Прибалтики, созданный специально для проверки возможностей парусного ветряка. Чертежи конструктор не приобретал, пользовался методом ППП (пол, палец, потолок) и интуицией, но говорить о КПД данного ветроколеса все равно стоит. Он выше чем у лопастника (того же диаметра) во всем ДИАПАЗОНЕ ветров, начиная от 0,5 м.сек. Это выводы сравнительного анализа, произведенного самим умельцем. Но нас интересуют все прелести парусного ветроколеса, которую и можно отследить на этом экземплярчике.

Понятно, что подход ветра (к ометаемой площади) осуществляется с тыльной стороны. Паруса наполнены ветром в нашу сторону, ичуть под углом. Для специалиста ясно, что ветер притормаживаясь перед колесом и совершив работу выпускается через щель (задняя неподкрепленная кромка паруса).Через эти щели, согласитесь, уходит уже отработанный воздух (подпираемый вновь прибывающими порциями воздуха ). Более научно это описал г. Бернулли, постулируя следующее: при снижении скорости потока растет давление. В результате мы имеем повышенное давление с НАВЕТРЕННОЙ стороны ветроколеса и РАЗРЯЖЕНИЕ с подветренной стороны. Именно срабатывание энергии этого перепада давлений и определяет количественно работу ветряка. Лопастному ветроколесу такое и не снилось… Вспомните, между лопастями ветер беспрепятственно проникает на противоположную сторону ветроколеса – ВЫРАВНИВАЯ давления. А это плохо.

Если нет разности (перепада) давлений, то о какой РАБОТЕ может идти речь вообще? Следовательно, основной недостаток лопастного ветроколеса (для малых ветров): очерченная концами лопастей площадь (ометаемая) используется до нельзя СКВЕРНО. Данное утверждение может опровергать только глупец. Аргумент: если оппонирующего субъекта принудительно заставить выпрыгнуть из летящего самолета предложив на выбор (вместо парашюта) лопастное и парусное ветроколесо держу пари – несчастный ИНТУИТИВНО выберет парусное спасательное средство.

Кстати, серийный мотодельтаплан МД-20 c «вертушкой» (вместо штатного крыла) успешно отработал сезон на авиахимработах показав превосходные результаты – при ветре 5 м.сек, длина разбега со штатным 100 литровым хим.баком составила 20(!)метров, скороподъёмность – 4м.

Вернемся к нашему кино. Поскольку ветрячок был поднят над землей всего на 1.5 м, турбулизированый приземный слой воздуха (смотрите в каком квадранте ометаемой площади «флатерит»задняя кромка) неважно наполняет парус. Но поднятое над землей (проверено!) на высоту ОДНОГО диаметра, парусное ветроколесо включается в работу полностью. А далее – еще интереснее: уходящий из рабочей зоны отработанный воздух (подпираемый сзади) попадая в конический раструб, вновь ускоряется (вспомним о давлении с наветренной стороны). Отметим немаловажное – вектор ускорения направлен ТАНГЕНЦИАЛЬНО к ветроколесу. Если вспомнить закон сохранения количества движения, то половина энергии кинетического движения воздуха (речь о втором, дополнительном ускорении) достается опять тому же парусному колесу. Ибо щель является ни чем иным как обычным реактивным соплом, создающим пропульсивную силу.

Прирост реактивной составляющей при 10м.сек. равен 40 процентов от всей приходящей на ометаемую площадь энергии ветра. О том что пусковой момент больше рабочего момента (лопастники отдыхают) и говорить теперь уже не надо. Для особо воинствующих оппонентов попробую объяснить суть разницы между парусом и лопастью на основе молекулярно – кинетической теории, не прибегая к мат.аппарату. Часто пишут специалисты, (обидно что именно – специалисты) приводя следующий аргумент: в воздушном потоке конкретного сечения заключена конкретная энергия.

Природа происхождения «аргумента» проста. В известную формулу кинетической энергии подставляется плотность и скорость (относительно чего?) в квадрате. Затем всё это удовольствие разделено на 2. Но пилить дрова все же лучше пилой, чем рубанком… Рекомендую обратиться к процессу ВЫВОДА этой формулы. Для того, чтобы тело куда двигалось (летело, бежало…) необходимо столько же энергии отдать и 2-му телу, с которым то, что движется (летит и прыгает) ВЗАИМОДЕЙСТВОВАЛО для получения необходимого количества движения. Именно поэтому в формуле потенциальной энергии ОТСУТСТВУЕТ дробная черта. А в кинетической – имеется.

В случае с ветроколесом (любого типа) мы работаем с полной энергией потока так, как не МЫ с Вами запускали в движение поток воздуха (ветер). И обратно. Рассматривая крыло самолета (винт вертолета) мы обязаны руководствоваться только КИНЕТИЧЕСКОЙ энергией (делить на 2), поскольку МЫ сами заставляем тело (самолет) двигаться в воздухе и никак не наоборот. И весь запас энергии надо возить с собой в виде топлива. Иначе он просто не полетит.

Дело в том, что энергия ветра, образовавшаяся в результате гравитационных взаимодействий, является для обычных граждан 100 процентной (полной энергией) которую лопасть обязана снять с заданной (конкретной) площади. Обязана. Но не может физически – размеры лопасти несопоставимы с площадью сечения струи. Рассматривая воздушный поток (в свете МКТ), обнаружим, что ветер это – направленный (упорядоченный)поток молекул воздуха. Каждая молекула несет энергию(неважно кто ей придал энергию – важно как ее грамотно снять) – а мы вдруг на ее пути поставили лопасть. Отрикошетив, молекула отдала часть энергии и обогнув препятствие кратковременно изменила направление собственного движения (турбулизировала поток) и подхваченная соседками унеслась дальше, унося и свой импульс – а значит и энергию.

Справка: любое изменение направление движения материальной точки ДРУГИМ субъектом физического мира является ЭНЕРГООБМЕННЫМ процессом. Угол изменения направления движения молекулы определяет КОЛИЧЕСТВО энергии, переданной второму телу. Остановка молекулы препятствием полностью – означает 100 процентную передачи энергии препятствию.

Затормозив, а точнее отклонив большее количество молекул, мы получаем и больше энергии. Догадайтесь какое из двух рассматриваемых ветроколес тормознет больше молекул? Правильно. Но и “лопастники”, если их принудительно вращать, соберут (отклонят) эти самые молекулы. И чем больше угловая скорость вращения лопасти, тем с большим количеством молекул они столкнутся (снимут энергию). А на больших скоростях подключится еще и аэродинамика…

Парусное колесо вообще не нужно вращать для этих целей. Оно сразу контактирует со всеми молекулами приходящими на ометаемую им площадь. А получая энергию от множества молекул одновременно – просто крутится вместе с валом редуктора.

Все ли преимущества парусного колеса представлены здесь? Нет конечно. Открою еще одну «тайну». Парусное ветроколесо не разбрасывает элементарные струйки воздуха в разные стороны, а бережно собирает их в свои гибкие конуса (рабочие органы) и выпускает через реактивные щели за пределы ометаемой площади. И куда бы не попала струйка воздуха – на край паруса или в центр, она будет остановлена, перенаправлена, вновь ускорена (подходящими струями – давлением) и выпущена через реактивную щель, отдав всю первоначальную энергию и половину теперь уже точно кинетической энергии полученной во время ускорения в «желобе»конуса.

Это уже теория построена на ОБЪЕМНОЙ модели воздуха.Откуда взялась эта вторая кинетическая энергия на ускорение? Ну, если ветер не отменили – из давления созданного прибывающими на ометаемую площадь элементарными струйками воздуха.

Ну такие они – струйки.

Тэги: