No koncepcja ciekawa. Jednak sprawność nadal niska. Widzę problem zasadniczy w dużej bezwładności cieplnej gruntu w którym zatopiona jest chłodnica/szybkość oddawania ciepła. Zmniejsza to efektywność działania urządzenia. Poza tym jak by wyglądała agresywność elektrochemiczna czynników/związków chemicznych użytych jako czynnika medialnego (elektrokorozja). W pompach cieplnych rury wodne trzeba albo czyścić z kamienia co się nie opłaca, albo po prostu wymienić, bo wydajność obiegu zaczyna spadać wyraźnie po 10 latach a może i prędzej w zależności od stopnia zawartych związków w wodzie. Pozostaje jeszcze kwestia kosztów jakie należy ponieść na budowę i późniejszą eksploatację (remonty bieżące i obsługę), by jako tako to działało.
W tej chwili trwają próby i doświadczenia z ogniwami fotowoltaicznymi o sprawności 10-15% lecz na razie nie słyszałem o zastosowaniu takich ogniw. Może dlatego, że z nasłonecznieniem w Polsce nie jest tak różowo, zwłaszcza zimą, kiedy to ciepło jest jak najbardziej potrzebne. Optymiści (no gdzie ich nie ma) liczą okres zwrotu nakładów na płyty fotowoltaiczne na ok. 7-8 lat. Tyle tylko w skutek naturalnego procesu "starzenia się" ogniw, sprawność ich zaczyna wyraźnie spadać już po 6-7 lat. To samo z solarami opartymi na glikolu jako czynniku nośnym ciepła, Koszty montażu takich instalacji równie wysokie ....... i nie wiadomo kiedy koszty montażu się zwrócą (nasłonecznienie). Piszesz, że w warunkach laboratoryjnych uzyskałeś obiecujące wyniki. Nie zaprzeczam, że tak może być, jednak w warunkach wykonawstwa technicznego zawsze powstają problemy, których twórca nie uwzględnił. Pracowałem w budownictwie i wiem ile nieraz poprawek dość istotnych trzeba było wnosić, oczywiście w uzgodnieniu z projektantem i nadzorem budowlanym. Chwała tym, którzy szukają innych technologii i wiem, że w końcu opracuje się strawialne rozwiązanie (np. materiały konstrukcyjne na instalację). Na razie decyduje ekonomia i proste wyliczenia kosztów i spodziewanych efektów/oszczędności czyli prosto mówiąc opłacalności.

---

Jednak jestem lepszy jak moja reputacja. Cholera! A może gorszy? Najgorsza ta niepewność.

Wgłębiając się jeszcze bardziej w temat 'wzmacniania' temperatury czynnika termodynamicznego celem zwiększenia sprawności procesu natknąłem się na coś absolutnie genialnego w swojej prostocie. Zresztą to nowość tylko dla mnie:

ADSORBCYJNE POMPY CIEPŁA (nie mylić z absorpcją) - polegają na chłodzeniu/ogrzewaniu w wyniku ciepła adsorpcji/desorpcji czynnika. Jeżeli chodzi o rząd wielkości - ciepło to jest teoretycznie równe ciepłu parowania/kondensacji. To porowatość zastosowanego adsorbenta 'robi robotę'. I tak naprzykład Zeolit, potraktowany doprowadzony parą wodną/wodą o temperaturze 80*C częściowo zaadsorbuje czynnik, w większości jednak zamieniając go w parę o temperaturze do 280*C. Nasiąknięty Zeolit trzeba wygrzewać w temperaturze 80-120, a najlepiej przy pomocy strumienia gorącego powietrza. Osiągalne efekty przyniosłyby kolektory słoneczne / bufory gorącej wody, służące jako regeneratory/wymienniki. Dodatkowo do regeneracji można użyć ciepłą odpadowego z pary opuszczającej turbinę, co znacznie zwiększa wydajność. I w ten sposób mamy do dyspozycji.

- Odnawialny sposób generowania pary wodnej.
- Brak ruchomych części
- Absolutnie nietoksyczny
- Wysokowydajny

TURBINA PAROWA + OGNIWA PELTIERA DO GENERACJI/KOGENERACJI PRĄDU

Temat turbin parowych w generatorach elektrycznych praktycznie do niedawna nie istniał. Rozwój w tej dziedzinie od dawna był blokowany przez parudziesięciuletni niezweryfikowany od dawna pogląd, że turbina małej mocy to zaczyna się od 100 MW. Nic bardziej mylnego.

1. Sama sprawność kolektorów słonecznych jest generalnie bardzo wysoka (50%-90%). Ogólnie rzecz biorąc można założyć wydajność regeneracji adsorbera na bardzo wysokim poziomie, np. 30%-50%. Wydajność generowania pary z literatury 50%-80%. W ten sposób sprawność pozyskiwania użytecznego ciepła od kolektora do wlotu turbiny można śmiało szacować na poziomie 15%-40%.

2. (trochę od tyłu) Sprawność ogniw peltiera do kogeneracji osiąga (tak twierdzą chińczycy) okolice 5% przy różnicach temperatur rzędu 300*C

3. Załóżmy istnienie w miarę taniej w budowie turbiny, która zmieściłaby się u każdego w piwnicy. Roboczo przyjmijmy, że osiągałaby sprawność 20%. Plus 5% z kogeneracji ogniwami peltiera - Razem daje 25%. Co pozwala szacować końcową sprawność uzyskiwania prądu z kolektora na poziomie 4-10%. 25 m^2 w pełni nasłonecznionej powierzchni to 35kW (1400w/m^2). Średnie ciągłę zapotrzebowania na moc elektryczną dla przeciętnego 4osobowego gospodarstwa domowego to 0,5kW. Tak więc:
Przy sprawności generacji prądu solar-gniazdko 5%, mamy ~70W/m^2, więc ~15m^2 solara na kilowat generowanego prądu. To okrąg o średnicy 3.5 metra

4. Oczywiście ciepło odpadowe to świetne źródło ogrzewania i ciepłej wody, ale również klimatyzacji (chłodzenie ADsorpcyjne)

I teraz parę suchych faktów:

Zakładając, że prąd w elektrowni uzyskuje się drogą spalania węgla:
Kilogram węgla to 30000 kJ - Cena (najniższa jaką znalazłem) 0,7 PLN
1Kwh prądu to 3600 kJ - Cena 0,6 PLN

Gdyby samemu więc uzyskiwać prąd ze spalania węgla, wystarczyłoby nam przekroczyć 15% sprawności, by proces był konkurencyjny cenowo do kupowania energii z gniazdka. Odliczając ciepłą wodę i ogrzewanie, sam proces generacji prądu ma z punktu widzenia konsumenta wydajność końcową na poziomie 5-10%. CBDO.

www.aiche.(*)regenerating-steam-waste-water

W ten sposób rozbudowujesz instalację ponad wyobrażenie. Zapominasz, że rozwiązanie ma być cenowo przystępne dla zainteresowanego zakupem. Następnie nic nie wspominasz o kosztach instalacji. To nie odbywa się na zasadzie: przychodzę i podprowadzam kawałek instalacji elektrycznej do już istniejącej by zamontować dodatkowy punkt oświetlenia.

Nie zaprzeczam Twojemu rozumowaniu i nie mówię, że jest złe. Mam tylko uwagi do:
-nie uwzględniłeś kosztów dostępnych urządzeń, użytych materiałów zastosowanych jako medialne nośniki ciepła, wierceń/odwiertów czy materiałów instalacyjnych (np. miedź).
-w budownictwie indywidualnym (na które to "kopciuchy" patrzy niechętnie ochrona środowiska), jednak decydują inne czynniki.
-bezpieczeństwo obsługi instalacji (u Ciebie pojawia się para wodna o temp. 280⁰C (turbina parowa), A to jest już zagrożeniem. Poza tym jak sobie wyobrażasz kontrolę pracy turbiny sprzęgniętej na pewno z prądnicą? Gdzie chciałbyś odzyskiwać wodę? Co ma być chłodnicą w budownictwie przemysłowym stosuje się tzw. "odwadniacze")? A w indywidualnym? Grunt w strefie przemarzania (bo skuteczniejsze chłodzenie)? Grunt ma bardzo małe przewodnictwo cieplne, a tym samym skuteczność chłodzenia jest niska.
-instalacja i jej obsługa winna być prosta, czytelna i zrozumiała dla każdego (nie każdy mieszkaniec domku musi być inżynierem elektroenergetykiem). Zabawa nie polega na tym by być stale obecnym w czasie pracy takiego urządzenia. Wręcz przeciwnie. Najlepiej by było włączyć jakiś guzik i nie myśleć dalej o sprawie. Czyli co? Ano pełna automatyka oparta na elektronice (gabaryty), która zwiększa zdecydowanie koszty instalacji.
-Koszty instalacji są czynnikiem odstraszającym. A to by wytłumaczyć użytkownikowi, że są jednorazowe nie przekonasz. Zaraz to użytkownik uzasadni, że się na tym nie zna i będzie stale musiał wołać serwis (a taka usługa jest płatna).
-Powszechny eksploatator budynku mieszkalnego będzie musiał więc przewidzieć jakieś pomieszczenie (pewnie nie małe) by stworzyć coś na modłę dyspozytorni/sterowni mocy. Użytkownikowi na pewno będzie żal takiego pomieszczenia.
-Tak więc i może być, że jego dom indywidualny nie będzie wyposażony w instalację energooszczędną, a raczej do takiego miejsca dyspozycji mocy dobudowany (tu sobie zażartowałem).
Tak to widzę, zaznaczając jednocześnie, że wobec rosnących cen mediów energetycznych (woda, gaz, prąd, opał stały i płynny) nie ma w zasadzie metody by ją przyjaźnie rozwiązać. Bo wiatraka na działce budowlanej rzędu 400-900 m² nikt nie da zezwolenia by go postawić. Zresztą Polska to nie kraj wichrów oraz słońca (zwłaszcza zimą).

---

Jednak jestem lepszy jak moja reputacja. Cholera! A może gorszy? Najgorsza ta niepewność.

>-nie uwzględniłeś kosztów dostępnych urządzeń, użytych materiałów zastosowanych jako medialne nośniki ciepła, wierceń/odwiertów czy materiałów instalacyjnych (np. miedź).

Jak się okazuje, nie tylko ja mam taki pomysł. Znalazłem dwie firmy produkujące gotowe rozwiązania w zakresie mikroturbin gazowych. Jedna opiera się na turbinie (www.greenturbine.eu/specs1.html/) druga to rotacyjny silnik cieplny korzystający z organicznego cyklu rankine'a na czynniku niskowrzącym (zgubiłem link ). Rynek dopiero raczkuje. Sama goła turbina z generatorem w wersji 1.5 kW kosztuje 5500 euro. Za 10 kilo żelastwa. Nie wierzę, że nie da się zrobić tego taniej. Dużo dużo taniej.

>-bezpieczeństwo obsługi instalacji (u Ciebie pojawia się para wodna o temp. 280⁰C (turbina parowa), A to jest już zagrożeniem. Poza tym jak sobie wyobrażasz kontrolę pracy turbiny sprzęgniętej na pewno z prądnicą? Gdzie chciałbyś odzyskiwać wodę? Co ma być chłodnicą w budownictwie przemysłowym stosuje się tzw. "odwadniacze")? A w indywidualnym? Grunt w strefie przemarzania (bo skuteczniejsze chłodzenie)? Grunt ma bardzo małe przewodnictwo cieplne, a tym samym skuteczność chłodzenia jest niska.

1. Grunt w strefie przemarzania to pomysł na nieskończone dolne źródło ciepła. Wykorzystać efektywnie możnaby je przy użyciu studni. Nie jest kluczowe zapewnienie w ogóle sensownego dolnego zródła - kwestia jest do przemyślenia, co byłoby bardziej opłacalne

2. Chłodnica, odzysk wody: też sprawa do przemyślenia, 14.5 kg pary na kilowat mocy elektrycznej to nie aż tak dużo; ostatecznie parę można puszczać w atmosferę.

3. Kontrola pracy turbiny - albo automatyczny układ regulacji (np. odśrodkowy) albo kontrola tempa procesu adsorpcji + niewielka bezwladnosc cieplna kotła. Kwestię bezpieczeństwa możnaby śmiało rozwiązać zaworem bezpieczeństwa z awaryjnym upustem pary.

>Najlepiej by było włączyć jakiś guzik i nie myśleć dalej o sprawie. Czyli co? Ano pełna automatyka oparta na elektronice (gabaryty), która zwiększa zdecydowanie koszty instalacji.

O elektronikę boję się najmniej - sam jestem w stanie wykonać i oprogramować układ na np. Arduino, który w pełni automatyzowałby proces

>-Powszechny eksploatator budynku mieszkalnego będzie musiał więc przewidzieć jakieś pomieszczenie (pewnie nie małe) by stworzyć coś na modłę dyspozytorni/sterowni mocy. Użytkownikowi na pewno będzie żal takiego pomieszczenia.

Wyobrażam sobie że całe urządzenie będzie niewiele większe od powszechnie spotykanych kotłów C.O. Regenerator o nawet względnie dużej powierzchni można śmiało skompaktować we wnętrzu

>-Tak więc i może być, że jego dom indywidualny nie będzie wyposażony w instalację energooszczędną, a raczej do takiego miejsca dyspozycji mocy dobudowany (tu sobie zażartowałem).

Proponuję zapoznać się z linkiem który wrzuciłem na początku swojej wypowiedzi, oraz tymbardziej z dokumentacją eksperymentu z poprzedniego posta. Kilogram pary wodnej uzyskano tam z adsorpcji wody na 20 kg zeolitu przy czasie regeneracji 20 minut. Wynika z tego, że 100 kg materiału adsorbującego w układzie byłoby teoretycznie wystarczającą ilością do wytworzenia 15 kg pary ergo 1 kW mocy elektrycznej na generatorze. Wyniki eksperymentu wskazują bardzo wysoką sprawność przemiany energii zarówno przy generacji pary jak i regeneracji absorbera.

Liczby, na których działam wynikają z przytoczonej bibliografii - nawet jeśli nie przykładałem się w powyższym rozumowaniu do ich dokładności, całkiem nieźle odzwierciedlają rzeczywistość. Warto podkreślić że sama pompa ciepła nie zawiera praktycznie ruchomych części (poza osprzętem). Żywotność układu więc rysuje się z tego całkiem wysoka. Problemem mógłby być ewentualnie kamień kotłowy. Sam generator jednak może działać w obiegu zamkniętym, ograniczając eksploatacje do najmniej skomplikowanej części (wymiennik ciepła - wytwornica pary).

Ja tam działam dalej

>Jak się okazuje, nie tylko ja mam taki pomysł. Znalazłem dwie firmy produkujące gotowe rozwiązania w zakresie mikroturbin gazowych. Jedna opiera się na turbinie (www.greenturbine.eu/specs1.html/) druga to rotacyjny silnik cieplny korzystający z organicznego cyklu rankine'a na czynniku niskowrzącym (zgubiłem link ). Rynek dopiero raczkuje. Sama goła turbina z generatorem w wersji 1.5 kW kosztuje 5500 euro. Za 10 kilo żelastwa. Nie wierzę, że nie da się zrobić tego taniej. Dużo dużo taniej. A pojedynczy eksploatator budynku nie będzie budował składowiska biomasy by uzyskiwać własny gaz.

Nie zaprzeczam, tyle że sam twierdzisz, że rynek dopiero się rozwija. Inaczej by rzec, że wszelka produkcja jest na etapie produktów pojedynczych, więc droższych i poza tym eksperymentalnych.

>1. Grunt w strefie przemarzania to pomysł na nieskończone dolne źródło ciepła. Wykorzystać efektywnie możnaby je przy użyciu studni.

Studni już raczej nie uświadczysz w nowoczesnych gospodarstwach, bo stosowane są już wiejskie wodociągi. No tak ale w tej kwestii mogą być, o ile można, stosowane różne wersje.

>Nie jest kluczowe zapewnienie w ogóle sensownego dolnego zródła - kwestia jest do przemyślenia, co byłoby bardziej opłacalne

Dodatkowa pompa "kondensu" rozwiąże ten problem, ale znów rosną koszty kupowanej energii elektrycznej (jakie? A no trzeba uwzględnić wysokość słupa wody i ciśnienie decydujące o wielkości mocy pompy).

>2. Chłodnica, odzysk wody: też sprawa do przemyślenia, 14.5 kg pary na kilowat mocy elektrycznej to nie aż tak dużo; ostatecznie parę można puszczać w atmosferę.

A widzisz, że to straty? Można tylko posuwać się do tego w wypadku niekontrolowanego wzrostu ciśnienia, jako element bezpieczeństwa.

>3. Kontrola pracy turbiny - albo automatyczny układ regulacji (np. odśrodkowy) albo kontrola tempa procesu adsorpcji + niewielka bezwladnosc cieplna kotła. Kwestię bezpieczeństwa możnaby śmiało rozwiązać zaworem bezpieczeństwa z awaryjnym upustem pary.

Właśnie o tym pisałem powyżej.

>O elektronikę boję się najmniej - sam jestem w stanie wykonać i oprogramować układ na np. Arduino, który w pełni automatyzowałby proces

Też to potrafię i widzę jednak dużo niebezpieczeństw nie pozwalających na pełne zaufanie do automatu. Chodzi o pracę elementów a nie ideę programu. Trzeba do minimum, lub wcale nie stosować elementów optoelektroniki czułych na kurz (sensory). Czynnik ludzki jest tu nieodzowny. Przypomnę tu powiedzenie, którym karmił nas wykładowca mechaniki: "Prostota budowy konstrukcji urządzenia, jest miarą niezawodności jego działania". Nie odwołując się do brzytwy Ockhama, by nie mnożyć bytów.
Zapominasz, że warunki atmosferyczne mają cechę zmienności. Automatykę trzeba ustawiać za każdym razem, więc trzeba zrobić to fachowo, a nie oddawać sprawę w ręce gospodarza domu z zawodu np. kelner czy fryzjer.

>Wyobrażam sobie że całe urządzenie będzie niewiele większe od powszechnie spotykanych kotłów C.O. Regenerator o nawet względnie dużej powierzchni można śmiało skompaktować we wnętrzu

Ze względu jednak na możliwość awarii, kocioł na opał tradycyjny zawsze się zostawia i to powie każdy konstruktor. Więc wychodzi jasno, że jednak pomieszczenie sterowni musi być odpowiednio większe.
Tak, kotła nie usuniesz ze względu zapewnienia bezpieczeństwa, gdy system rekuperacji ulegnie awarii.

>Proponuję zapoznać się z linkiem który wrzuciłem na początku swojej wypowiedzi, oraz tymbardziej z dokumentacją eksperymentu z poprzedniego posta. Kilogram pary wodnej uzyskano tam z adsorpcji wody na 20 kg zeolitu przy czasie regeneracji 20 minut. Wynika z tego, że 100 kg materiału adsorbującego w układzie byłoby teoretycznie wystarczającą ilością do wytworzenia 15 kg pary ergo 1 kW mocy elektrycznej na generatorze. Wyniki eksperymentu wskazują bardzo wysoką sprawność przemiany energii zarówno przy generacji pary jak i regeneracji absorbera.

W chwili wolnej skorzystam, bo to wymaga skupienia i spokoju.

>Liczby, na których działam wynikają z przytoczonej bibliografii - nawet jeśli nie przykładałem się w powyższym rozumowaniu do ich dokładności, całkiem nieźle odzwierciedlają rzeczywistość.

Nie podważam tych danych.

>Warto podkreślić że sama pompa ciepła nie zawiera praktycznie ruchomych części (poza osprzętem). Żywotność układu więc rysuje się z tego całkiem wysoka. Problemem mógłby być ewentualnie kamień kotłowy. Sam generator jednak może działać w obiegu zamkniętym, ograniczając eksploatacje do najmniej skomplikowanej części (wymiennik ciepła - wytwornica pary).
>Ja tam działam dalej

Nie rozumiem. To budujesz taki system uzyskiwania ciepła? Jak wyjdzie to podzielisz się sukcesem?

---

Jednak jestem lepszy jak moja reputacja. Cholera! A może gorszy? Najgorsza ta niepewność.

>Dodatkowa pompa "kondensu" rozwiąże ten problem, ale znów rosną koszty kupowanej energii elektrycznej (jakie? A no trzeba uwzględnić wysokość słupa wody i ciśnienie decydujące o wielkości mocy pompy).

Do tego, czy pompa kondensu jest potrzebna, czy nie, wracam na końću wypowiedzi. Nie mniej jednak koszty kupowanej energii elektrycznej zawsze muszą wynosić zero. Inaczej to średni interes, mieć generator prądu na prąd. Wiadomo, że każde kolejne mechanicznie sterowane ustrojstwo to ubytek na użytecznej mocy wyjściowej, jednak moim założeniem jest, że energia jest tak bardzo za darmo, że naprawdę ciężko to spieprzyć

>Nie rozumiem. To budujesz taki system uzyskiwania ciepła? Jak wyjdzie to podzielisz się sukcesem?

Zauważyłem teraz, że sam skaczę trochę po tematach, a to skupiając się na uzyskiwaniu wysokotemperaturowego ciepła, a to na generacji z niego energii elektrycznej. Trochę też te kolejne wypowiedzi pokazują moją podróż przez problem 'jak w efektywny sposób zamienić te gigantyczne ilości ogólnodostępnej energii słonecznej w coś użytecznego' - w domyśle w prąd.

O fotowoltaice uważam że należy zapomnieć - gdyby zamortyzować ich koszt przez okres ich życia, jest to bzdurą. Turbina Wiatrowa - duże koszty, pozwolenia, ruchome części, wiele innych przeciw. Silniki Stirlinga - coraz lepsze, ale wciąż zdecydowanie nieopłacalne
Kolektory paraboliczne - temat coraz ciekawszy, jednak albo drogi albo nieefektywny
Turbiny w Kominach cieplnych - melodia przyszłości. Tak czy siak zostaje więc para, jako zdecydowanie najwydajniejszy czynnik termodynamiczny, a tę w sensowny sposób pozyskać można pompą ciepła. Alternatywą do pompy ciepła pozostaje wspomniany kolektor paraboliczny, jednak by uzyskać sensowną sprawność robi się z tego przedsięwzięcie.

Na problemie turbiny parowej niskotemperaturowej (do 200*C suchej pary do ~5-10 atm) skupiłem się zbytnio podczas gdy temat jest już ogarnięty. Ewentualnie można by zastosować trochę inżynierii wstecznej celem znalezienia inspiracji . Nie mniej jednak nie w tym tkwi szkopuł co zrobić z parą, tylko jak ją sensownie wyprodukować i na tym postanowilem się skupić. Wydajność 1 kW energii elektrycznej z 14.5 kg pary mnie satysfakcjonuje. W skrócie urządzenie zaproponowane przez holendrów ma wlot pary, wylot kondensatu i gniazdko z prądem.

Urządzenie które wytwarza 1kWh energi elektrycznej z 14.5 kg pary ma już w tych parametrach wpisaną swoją sprawność, nota bene śmieszną, w porównaniu do elektrowni które produkują 1kwh bodaj z 1.25 kg pary (zapewne jednak cieplejszej).

14.5 kg / 1 kWh - bez chłodnicy i odzysku i bez niczego. Uwzględniałem to więc i w swoich szacunkach, które mimo wszystko wyszły bardzo obiecująco. Chciałbym jeszcze raz podkreślić, że nie interesuje mnie bezwzględna sprawność całego procesu, co po prostu relacja kosztów pozyskania energii (w domyśle - amortyzacja maszynerii) do zysku z tego, co produkuje. Jeżeli generator może kosztować 100 000 i osiągać 30% sprawnośći, albo 1000 zł i mieć jej 3% (przy założeniu, że obsługa samego systemu zabiera mniej) to lepiej pójść w to drugie rozwiązanie

Tak, sam pracuję nad takim generatorem. Wlot wody 80*C z kolektora słonecznego, wylot pary. Trochę jestem na etapie projektowania a trochę już budowy. Nie mniej jednak chętnie się podzielę projektem, bo nabiera to już powoli ostatecznego kształtu