Альтернативная энергетика и энергосбережение
1,487,531
7,532
|
ЮВС ( Слушатель ) |
| 01 июл 2016 22:51:49 |
Некоторые общие соображения.
новая дискуссия Дискуссия 128
Жаль, конечно, что нет специальной ветки. Маловато данных для обсуждения. Но некоторые общие соображения можно и пообсуждать. Поскольку специально я эту тему не исследовал, мысли могут оказаться общеизвестными, но будем считать это методом дилетантского подхода, когда можно увидеть новизну даже в казалось бы общеизвестном.
.
1. Некритические параметры
1.1. Объем. Учитывая, что наш носитель имеет несоизмеримо бОльшие габариты, силовая установка и линии связи могут быть значительно увеличены в объеме без ощутимых потерь в эксплуатационных характеристиках.
1.2. Охлаждение. Естественное воздушное охлаждение в данном случае хорошо тем, что его мощность будет коррелировать с мощностью, вырабатываемой силовым агрегатом. Автоматически.
1.3. Халява. Собственно энергия у нас дармовая, поэтому если мы потеряем в КПД пару-тройку процентов, выиграв за счет этого в критических параметрах, можно особенно не убиваться.
2. Критические параметры
2.1. Масса.
2.2. Цена.
.
Попробуем применить эти соображения к электрической части.
2.1.1. Снижение массы.
2.1.1.1. Замена меди на алюминий даст нам экономию массы почти в 2 раза.
2.1.1.2. Замена изолирующих материалов на воздух (заодно и охлаждение улучшится)
2.1.1.3. Повышение частоты электрогенератора (до, например, 1000 Гц) даст существенную экономию на размере сердечников и плотности материала, а также на длине обмоток. Здесь нужен спец по эл. машинам.
2.1.1.4. Повышение плотности тока. Пусть потери в обмотке будут не 0,5%, а, например, 2-5-7. Здесь придется считать, что выгоднее: экономия на массе или снижение потерь.
.
Например, можно сделать обмотки генератора алюминиевыми, а витки и слои изолировать воздушными промежутками. Также спуск можно выполнить двумя голыми алюминиевыми проводами (на больших радиусах изгиба перегибы они будут держать), изолированными друг от друга легкими распорками длиной 50-100 мм, расположенными через 1-2 м.
.
Вот такая информация к размышлению. Конечно, имея больше данных об устройстве установки, можно было бы подойти к вопросу конкретнее, но на первое время и об этом можно поговорить.
.
1. Некритические параметры
1.1. Объем. Учитывая, что наш носитель имеет несоизмеримо бОльшие габариты, силовая установка и линии связи могут быть значительно увеличены в объеме без ощутимых потерь в эксплуатационных характеристиках.
1.2. Охлаждение. Естественное воздушное охлаждение в данном случае хорошо тем, что его мощность будет коррелировать с мощностью, вырабатываемой силовым агрегатом. Автоматически.
1.3. Халява. Собственно энергия у нас дармовая, поэтому если мы потеряем в КПД пару-тройку процентов, выиграв за счет этого в критических параметрах, можно особенно не убиваться.
2. Критические параметры
2.1. Масса.
2.2. Цена.
.
Попробуем применить эти соображения к электрической части.
2.1.1. Снижение массы.
2.1.1.1. Замена меди на алюминий даст нам экономию массы почти в 2 раза.
2.1.1.2. Замена изолирующих материалов на воздух (заодно и охлаждение улучшится)
2.1.1.3. Повышение частоты электрогенератора (до, например, 1000 Гц) даст существенную экономию на размере сердечников и плотности материала, а также на длине обмоток. Здесь нужен спец по эл. машинам.
2.1.1.4. Повышение плотности тока. Пусть потери в обмотке будут не 0,5%, а, например, 2-5-7. Здесь придется считать, что выгоднее: экономия на массе или снижение потерь.
.
Например, можно сделать обмотки генератора алюминиевыми, а витки и слои изолировать воздушными промежутками. Также спуск можно выполнить двумя голыми алюминиевыми проводами (на больших радиусах изгиба перегибы они будут держать), изолированными друг от друга легкими распорками длиной 50-100 мм, расположенными через 1-2 м.
.
Вот такая информация к размышлению. Конечно, имея больше данных об устройстве установки, можно было бы подойти к вопросу конкретнее, но на первое время и об этом можно поговорить.
ОТВЕТЫ (7)
|
stranger1234 ( Слушатель ) |
| 02 июл 2016 16:09:07 |
Цитата: ЮВС от 01.07.2016 20:51:49
Блин одна фантазия...вы о распостранении переменного мангнитного поля в металлах (скин эффект ,токи фуко) нверняка слышали...вот теперь задумайтесь о влиянии вашего грандиозного предложения на тепловыделение генератора...медные и железные потери (ежели чо тут месяца три назад -отомотайте- ямзадавал вопрос и дерейтинге трансформаторов в связи с внедрением преобразователей частоты - но там речь шла о 250 и 350 Гц гармонике, которые на уровне 20-33% от основной, а увас основная гармоника 1000 гц)...это медные потери...а есть еще железные - гизтерезис никто не отменял и он будет в 20 раз чаще повторяться чем при частоте 50 гц- ну и кривая гистерезиса тоже расшириться....теперь к азаявлению камрада шляхтича о 100%.... вспомнился ПГ с его котолом в 108%....Итак ветер как энергоисточник - характерзуется вероятностным характером смлы величины скорости ...его распеделение на поверхности характеоизуется распределением вейбула...не знаю как на высоте, но думаю что то же самое ибо определяющий фактор ветра один и тот же - климатические диссипативные ячейки-циклоны-антициклоны...буфера-резервной емкости для ветра нет...зэнергопоток ветрогенератора куб скорости(изменение скорости ветра на 25% приводит к изменеию генерации вдвое)...это приводит к тому что максимум аспределения энергии превышает максимум распределения скорости...соответственно для получения максимума энергии - нужно строить ветряк расччитанный на мощность в 4-5 раз выше средней...это в свою очередь ведет к 4-кратному росту мощности конвертора, охлаждениня проводов...далее если ветер дует то он дует на территориях в стони тысяч -миллионы квадратных километров- возникает проблема п5реброски энергии...
а как вы собираетесь обеспечивать работоспособность оборудования когда в окружающей среде возможен снег, выпадение кондесата, наледь?
|
|
Шляхтич Зoсуля ( Слушатель ) |
| 02 июл 2016 21:13:14 |
Для ветряков в приземном слое, до 400 метров, совершенно верно. Если точно то до 500 примерно в не гористой местности. Поскольку рельеф действует как замедлитель, да еще и создающий локальные возмущения. На собственной шкуре убедился, что в условиях средней полосы такой ветряк не имеет коммерческой реализации при условии хоть какой то альтернативы, банально невыгодно. СП панели гораздо эффективнее, но они практически не работают зимой.
С высотными дело несколько иное. Как говорят метеорологи, за пределами приземного слоя ветер дует с практически постоянной скоростью, меняя направление, но не меняя скорость( точнее не сильно ее меняя) при этом совершенно не играет роли циклон или антициклон, ветер на этих высотах дует по идее всегда. Есть глобальные высотные ветра, так называемые струйные течения, дующие на высоте от 5 километров и выше и обеспечивающие планетарную циркуляцию атмосферы, они просто постоянны( с ограничениями по временам года, зимой в нашей местности сильнее, летом слабее, смотрите ячейка Ферреля). Так называемый западный перенос. Ветра дующие на высотах между приземным слоем и струйными течениями нет так сильны как сверху, но все же гораздо выше чем внизу. Вполне достаточная для постоянной генерации.
Вообще изначально была лабораторка наших студиозов, которые попросили выделить им небольшие средства чтобы померить разные свойства атмосферы на высоте в 1 км. Сумма небольшая, в пределах 20 тысяч рублей.. естественно деньги выделили, сварганили у нас в мастерской маленький аэростатик, прицепили туда анемометр, термопару еще чего то вместе с парой плат ардуино, привязали к тросу витую пару и запустили его на месяц болтаться на километровой высоте. Мне было не до этого, ребята занимались и слава богу. Через месяц ребятки пришли ко мне с графиками и горящими глазами. Оказалось что за весь месяц наблюдения скорости ветра меньше 8 метров в секунду не было вообще, средняя скорость около 10 метров, а максимальная крайне редко поднимается выше 25 метров. Если быть точным, то в интервале 10-18 метров скорость ветра была в 87% времени. Идея у них была закинуть на эту высоту ветряк и посмотреть насколько сие эффективно. Краткий расчет показал что вложения хоть и серьезнее, но не критичные, тем более что и другими проектами в сфере альтернативки мы активно занимаемся. В результате был сооружен аэростат поболе, уже не шарик а скорее тор, в который засунули самую маленькую из имевшихся у нас турбин, китайскую полукиловаттную. Сия конструкция уже обвешанная серьезными датчиками( правда без силового провода на землю, только та же витая пара для сопряжения с компом и снятия показателей, в качестве нагрузки был ДНАТовый прожектор) была запущена на ту же километровую высоту. Неделю она проболталась показав КУИМ в 94%, после чего при сильном порыве ветра благополучно крякнул китайский ветряк и аэростат отправился в самостоятельное плавание в хрен знает в каком направлении. Но в течении этой недели, вполне стандартной для средней полосы, показатели были ну уж очень впечатляющие. Короче было принято решение строить конструкцию уже основательную, рассчитанную на ураганные ветра до 60 метров в секунду, способную поднять и удерживать на высоте до 5 км нагрузку в 400 кг с передачей сгенерированной энергии на землю. И естественно с генератором выдерживающим такие ветра без поломок. На большую высоту не замахивались, поскольку выше 5 км очень сильно возрастает ветровая нагрузка и снос по ветру, по расчетам дополнительная километровая секция даст не более 400 метров подъема уже на 6 километрах, выше еще больше. Соответственно возрастает вся силовая часть и существенно, в разы увеличивается бюджет. Что для нас пока критично. Был найден хоть какой никакой, но спонсор которому также потребовалась статистика ветров на разных высотах именно у нас, другой маленький спонсор выделил грантик , чтобы на пятикилометровой высоте померить солнечное излучение.. ну и еще много всего разного...
В результате получилось пока несуразная но такая конструкция. Ветряк еще конечно больше напоминает поделку кружка очумелые ручки, но все же хоть как то но пашет получше китайцев. Естественно в дальнейшем абсолютно все будем улучшать, оптимизировать и приводить к коммерчески выгодным решениям. Но пока есть что есть. Данная конструкция будет висеть полгода, сматываясь и разматываясь, пока допилят новый ветряк. Пока результаты очень обнадеживающие, показывающие что если удастся допилить до расчетных значений всю конструкцию то окупаемость подобного устройства будет просто фантастическая, порядка 2 лет в любой точке России. С учетом стоимости аэростатов, гелия, турбин, всей электронной обвязки и прочего и прочего. Естественно для частного дома это мало реально, но вот ферму со средним потреблением 50 киловатт обеспечить с помощью такой конструкции элементарно, по крайней мере по предварительным выкладкам. Именно на достижение этого показателя- 50 киловатт час круглогодично со сроком окупаемости установки 2-5 лет и направлена наша задача. Не ставится задача утилизировать ВСЮ энергию ветра, этого не требуется. Задача создать ветряк работающий в диапазоне 8-25 метров секунду в постоянном режиме и не ломающийся при повышении ветра до 60 метров в секунду. Пока повторюсь набираем статистику, на какой высоте оптимальнее вывешивать конструкцию. От этого не слишком сильно, но зависит себестоимость.
Перебрасывать энергию никуда за тыщу километров не надо, я сторонник независимого энергоснабжения с потреблением в месте выработки. Ферма должна обеспечивать себя сама по цене электричества выгодней чем закупать его от сетей. Маленькие и средние города и поселки также. Предприятия аналогично. И только мегаполисы и крупные производства пусть обеспечивают централизованно.
Независимость дот монополистов должна быть максимальной. Во всем.
Насчет борьбы с обледенением пока никак, это уже следующий этап. Пока повторюсь, набор статистики и подъемный механизм.
ЗЫ. Остальным извиняюсь отвечу попозже, просто пипец и завал в хозяйстве.
|
ФилипС ( Слушатель ) |
| 03 июл 2016 00:38:10 |
мне, почему то, на ум приходят в первую очередь вопросы про "грозо-" и "самолёто-защиту"...
|
|
Шляхтич Зoсуля ( Слушатель ) |
| 03 июл 2016 01:03:02 |
Цитата: ФилипС от 02.07.2016 22:38:10
Если под словом "самолето-защита " Вы понимаете обрыв кабеля и отрыв конструкции от "привязи" то сейчас конечно не предусмотрено ничего. В дальнейшем планируется на основной генерирующей конструкции поставить систему вертолетной посадки( на авторотации в стандартном состоянии в сложенном виде.) возможность регулируемого изменения объема аэростата по радиоканалу для прогнозируемого снижения, радиомаяк для быстрого поиска и еще куча всего. Но это все потом. Вообще это конечно форс мажор и должно регулироваться законодательно. С одной стороны конечно запрещением размещать подобные конструкции в районах самолетных трасс, посадочной или взлетной глиссады и тд. Обязательна световая индикация например цепочкой светодиодов через каждые 10 метров, благо стоимость таких светодиодов минимальна как и потребление энергии и на себестоимость не повлияет. С другой стороны ответственность тех кто такую конструкцию заденет или сорвет. Но это сами понимаете дело настолько далекого будущего.. сначала надо что то удобоваримое создать, а потом уже правила устанавливать. Сейчас этого всего не требуется.
Про грозозащиту писал выше.
|
|
ФилипС ( Слушатель ) |
| 03 июл 2016 01:26:46 |
не, как раз - про "авиакатастрофу".
Но "про лампочки" Вы упомянули, значит "представление имеется".
|
|
stranger1234 ( Слушатель ) |
| 10 авг 2016 01:16:37 |
Сообщение удалено
stranger1234
10 авг 2016 01:21:07
stranger1234
10 авг 2016 01:21:07
Отредактировано: stranger1234 - 10 авг 2016 01:21:07