Простые решения (походный турбогенератор)

on 24 July 2010.

(о возможности обеспечения электроэнергией в походных условиях).

 

Есть направления, безусловно, великолепно решенные, для вопросов о зарядке аккумуляторов, о работе радиостанций и простеньких бытовых устройств в условиях походных (лагерных).

Это могут быть, например, солнечные батареи. (Но не всегда есть солнце, а мощность таких установок шутливо мала, потому что общий КПД их как у паровоза). Ночью ждать отдачи на все темное время суток от накопленной таким образом энергии не рекомендуется.

Это могут быть велоэнергетические установки. То есть после тяжелого похода, один или несколько человек крутят педали для зарядки аккумуляторов. Автор неоднократно наблюдал, как переутомленные или слабо тренированные люди падали в обморок после пяти-десяти минут работы на велотренажере при установленной нагрузке 100 Ватт.

Есть ветроэнергетические установки. Надо ли Автору перечислять их достоинства и недостатки? Установки есть, но никто в походных условиях их не применяет, потому что они…

Плюсом таких устройств есть экологическая чистота.

Есть электрические генераторы дизельные или бензиновые. Они достаточно тяжелы, дороги, требуют специфического горючего, которого много не напасешься в походе, и, наконец, уровень шума от них оставляет желать лучшего. Плюсом есть приличная мощность, независимость от погоды, мгновенная готовность.

Бензина-то в походе нет или его мало, но есть вода.

Предлагается развить (подготовить, выпустить, модернизировать, усовершенствовать) самую простую, хотя экологически и не совсем чистую, но тихую паровую установку. Назовем ее походным генератором энергии ПГЭ.

Итак, пусть в ранце у одного участника похода находятся: 1) сосуд с жидкостью, вскипающей, например, при 100 С (в принципе, если трасса пролегает вблизи источников воды, то лишний груз можно не нести), 2) электрический генератор, совмещенный с маленькой паровой турбиной, 3) трубочный охладитель как у холодильника, 4) соединительные трубки, позволяющие собрать конструкцию длинной 5-10 метров, 5) электрический преобразователь-стабилизатор-адаптер, поддерживающий напряжение в заданных пределах.

Пусть вес этого оборудования составит 20 килограмм.

Итак, собираем устройство, генерирующее достаточное количество энергии для обеспечения группы из пяти-десяти человек на ночлеге.

Трубочный охладитель помещаем в ручей (если нет ручья, то можно и на воздухе, но тогда теряем в количестве получаемой энергии, что совершенно не страшно, как вы увидите).

Соединяем с ним трубкой генератор - турбину.

Сосуд с жидкостью совмещаем одной трубой с генератором, а второй трубкой с охладителем.

Получили замкнутую схему. От сосуда с водой трубка идет к генератору, совмещенному с турбиной, затем к охладителю, после охладителя трубка идет опять к сосуду с водой.

Мы получили тепловой генератор электрической энергии.

Работает он таким образом.

Под сосудом с водой разводим костер (все равно вечером надо приготовить пищу, обогреться, обсушиться, пообщаться). Вода в сосуде нагревается, вскипает, образуется пар, который поступает по трубке на турбину-генератор, вращает ее, вырабатывает электроэнергию. Затем отработанный пар поступает в охладитель, помещенный в ручей, конденсируется, полученная жидкость возвращается в сосуд на костре (предпочтительно, конечно, принудительно, но вес такого насосика и его мощность мизерны, поэтому автором и не учитывались как составляющая веса установки). Стабилизатор-адаптер поддерживает напряжение для питания бытового оборудования.

Горят лампы у костра, гремит музыка, зверье разбегается, работают все радиостанции Советского Союза, заряжаются аккумуляторы, потому что надежды на дежурного, который должен поддерживать огонь всю ночь, нет никакой, а аккумуляторы, они потому так и называются, что…

Коэффициент полезного действия такого устройства будет процентов 20. Кажется мало. Но мощность костра 10000-20000 Вт (даже самого дохлого 1000 Вт). Лишних два-три полена для продления горения ничего (совершенно ничего!) не изменят. Час посидеть у костра, а лучше два-три-четыре, и все насущные потребности удовлетворены.

Комары разогнаны, аккумуляторы заряжены, все сообщения сделаны, пища приготовлена (можно приготовить ее даже с помощью электричества!). Телефоны, ноутбуки, телевизоры,  радиоприемники, лампы, кулера работают.

Ручей помогает охладителю сконденсировать пар. Если этого не происходит, то идет «дурной» цикл. Несконденсировавшийся пар опять попадает в котел на костре, слегка расширяется, слегка совершает работу в турбине. КПД резко падает: ведь нет большой разницы в давлениях на входе и выходе турбины! Ведь при конденсации, например, воды -18 грамм воды создадут 22,4 литра пара – это две большие разницы (18 кубических сантиметров или 22400 кубических сантиметров). А эти 22400 кубических сантиметров несконденсированного пара, расширившись до 30000 или 40000 кубических сантиметров после разогрева, уже хорошей работы не совершат.

Но и без ручья можно заставить пар сконденсироваться.

Можно поливать (орошать) охладитель водой.

Можно обдувать его воздухом. Небольшой вентилятор не возьмет много энергии. А если еще и орошать…

Можно использовать в качестве рабочей среды другую жидкость, для которой легче добиться испарения и конденсации (с меньшей теплоемкостью, как правило. А возьмите ртуть и отравитесь!).

Можно использовать в качестве охладителя снег, лед, грунт.

Можно при морозе вообще ничего не делать - и так сконденсируется.

Можно вообще разомкнуть схему, То есть, подав некоторую порцию воды на разогрев и испарение, затем, после отработки на турбине-генераторе сбрасывать еще достаточно горячий пар за борт в атмосферу. Тогда и охладитель не нужен. Но тогда избыток воды необходим. Причем, предпочтительно, дистиллят. Ведь испарение воды приводит к выпадению в осадок солей. А соли в таких устройствах – это не есть хорошо. Но ведь не за один день, не сразу, не одномоментно. Годами пьем час из одного чайника – и ничего.

Однако какая простота! Котел и турбина-генератор. Огонь и вода. Вес резко уменьшится, энергетические показатели улучшатся, схема упростится, надежность возрастет…

Даже и морская вода тогда сойдет, и водка, и вино, и уксус, и пепси-кола, да и любая жидкость… Если необходимо подать сигнал тревоги, а аккумуляторы разряжены, то в парогенератор можно налить такое...

Какой бы способ не использовался, энергию можно получать. Количество ее будет зависеть от перепада температур. Но что-то будет непременно на выходе, потому что перепад температур между окружающим воздухом (то есть охладителем) и костром (нагревателем) достаточно велик.

Привычка к комфорту заставит нас создавать небольшие, компактные, удобные и простые в использовании устройства для получения энергии.

Причем не надо выдумывать экзотические источники, технически уже все давно решено умнейшими людьми на старых принципах. Необходимо лишь дать нам образцы элегантных решений.

Наши маленькие проблемы - это не громадные тепловые станции, а легкие изящные переносные устройство для дачи, рыбалки, охоты, похода. Ведь развита теория тепловых машин, ведь набран громадный практический опыт, то почему не дать нам игрушку, затею для баловства?

Для хижины лесника или егеря - приемлемо. Печь все равно топит каждый день, так к чему пропадать теплу? Сучья и поленья – это дешевле топлива для дизель-генератора. Воды избыток, открытая схема применима, желательна.

Красивейшие места находятся не на автотрассах, а в труднодоступных местах, там все необжито и необустроено.

Генератор для туристов – приемлемо. Костры все равно палят почем зря. И зачем плясать голыми при Луне (а ее иногда и нет), когда можно это делать при электрическом освещении?

А если вы вздумали искать золото, алмазы, метеориты, клады, неизвестных животных, затерянные племена и города, аномальные места, новые растения и микроорганизмы, то просто необходимо иметь такой ПГЭ. Автономность похода резко возрастет, условия комфортности позволят легче переносить тяготы и неудобства, обеспечение связью и плавание в общем информационном поле избавит от неуверенности и оторванности от родных и близких.

Перспективы многообещающи. Такие генераторы будут пользоваться спросом.