Українські інженери розробили унікальну "побутову" електростанцію

Харківські “енергохакери” розробили сонячну електростанцію для кожного. Після випробувань прототипу всі креслення та інструкції будуть викладені в інтернеті.

Команда українських “енергохакеіов” побудувала перший елемент унікальної “побутової” сонячної електростанції потужністю 1 кВт.

Цим елементом стало дзеркало Френеля діаметром 5 м і ефективною площею 20 м кв. Дзеркало концентрує сонячні промені на термодинамическом генераторі, який виробляє електричний струм.

Установка зможе забезпечити електроенергією телевізор, холодильник і персональний комп’ютер.

Поки це не серійна електростанція, а прототип. Він покликаний довести, що за допомогою доступної інформації, матеріалів та інструментів ентузіасти можуть зібрати “побутовий” аналог діючих на Заході сонячних електростанцій промислового масштабу.

Після випробувань прототипу все креслення і інструкція по збірці будуть викладені в інтернеті. Кожен бажаючий зможе зібрати установку для власних потреб, подальшої оптимізації конструкції або підвищення ефективності.

“Наша команда хоче показати людям, що пошуки нового в енергетиці не закінчилися, що інновації з’являються не тільки в лабораторіях великих компаній, але і в хакерських майстернях”, – говорить керівник команди енергохакеров, які називають себе hooli, Микола Христенко.

Концентрована енергія Сонця

Команда hooli складається з чотирьох харків’ян: Миколи Христенко, Максима Лосєва, Юрія Кареліна і Андрія Корнієнко. Вони перемогли в конкурсі SunnyDay Challenge 2016, де команди інженерів змагалися в розробці кращої конструкції CSP-електростанції.

Такі електростанції виробляють електроенергію з сонячного випромінювання, сконцентрованого на невеликий (в порівнянні з площею збору сонячного випромінювання) поверхні.

Переможець змагання отримає приз у розмірі 2 500 долл. Більшу частину коштів призового фонду виділив посольства США. Решту коштів – Чорнобильська історична майстерня, компанія “Атмосфера”, коворкінг “Платформа” і DeWALT.

Це вже другий конкурс. Перший SunnyDay Challenge пройшов в 2014 році. Тоді зібралися вісім команд, що складаються з 34 молодих інженерів. Вони зробили невеликий сонячний концентратор, за допомогою якого можна було заварити каву.

У 2016 році організатори підвищили вимоги: установка повинна була не просто нагрівати об’єкт, а виробляти електроенергію.

Команда hooli в своїй заявці стверджувала, що їх установка буде виробляти 3 кВт на годину. Однак в процесі роботи інженери прийшли до висновку, що для виходу на таку потужність буде потрібно набагато більше часу.

Українці розкриють “секрет” Ренкіна

За словами натхненника й організатора конкурсу Андрія Зінченка, найцікавішим елементом сонячної електростанції стане не концентратор, а модуль генерації. Заснований на циклі Ренкіна, модуль називають “Святим Граалем” серед технологій мікрогенераціі.

“Для перетворення теплової енергії сонця в механічну ми використовуємо термодинамічний цикл Ренкіна. У замкнутій системі циркулює фреон. Під впливом сонячного випромінювання він випаровується і крутить турбіну. Турбіна обертає електрогенератор. Потрапляючи в конденсатор, фреон переходить в рідкий стан, цикл замикається. Ми працюємо над конструкцією генераторного блоку з самого початку проекту. Це складна і найцікавіша частина нашої подальшої роботи “, – пояснює Христенко.

Якщо ефективна потужність електростанції за планом складе 1 кВт, то теплова потужність – 20 кВт.

На початку 2000-х років генератори, засновані на циклі Ренкіна, виробляли 90% електроенергії в світі. Унікальність генератора в тому, що він здатний виробляти електроенергію, отримуючи тепло від будь-якого джерела.

Однак головне – зараз в світі немає відкритих креслень та інструкцій по збірці мікрогенератора такого типу. Українці можуть стати першими, хто збере такий генератор і відкриє креслення.

“Ще одна особливість проекту сонячної електростанції в тому, що вона являє собою конструктор. Його елементи можна використовувати окремо. Наприклад, ми зможемо зібрати тільки модуль генерації і встановити його там, де відбувається вироблення тепла. Там ми почнемо виробляти електрику”, – пояснює Зінченко .

Втім, основна мета проекту не стільки практична, скільки просвітницька. Він покликаний показати і довести, що наблизити своє домашнє господарство до енергонезалежності цілком реально і без придбання дорогих технологій для альтернативної енергетики.

Ще організатори конкурсу планують опублікувати креслення та інструкції по збірці на міжнародних сайтах. Вони хочуть залучити міжнародну спільноту ентузіастів до роботи над подальшим удосконаленням установки.

Союзниками в цій справі можуть стати закордонні університети.

У планах “акумуляторний термос”

Зінченко не приховує, що навіть з відкритими кресленнями та інструкціями по збірці побудувати таку сонячну електростанцію зможе далеко не кожен.

Один чоловік на це може піти півроку навіть при наявності величезного ентузіазму. Правда, одна з ідей проекту якраз і полягає в тому, щоб зусиллями міжнародного співтовариства спростити конструкцію і процедуру складання.

Варто відзначити, що і сама команда hooli вибилася з графіка. Первинною датою презентації було 30 серпня, потім вона зсунулася на 18 вересня, але і зараз готове тільки дзеркало. Коли буде закінчений весь проект, прогнозувати ніхто не береться. Очевидно, випробування установки почнуться не раніше квітня-травня 2017 року.

Христенко каже, що зараз проект знаходиться на етапі закінчення основної “металевої” конструкції і переходу до детальної відпрацювання систем управління і генерації.
“Не можу дати ніяких прогнозів щодо термінів, тому що для нас це SunnyDay Challenge. – Говорить він. – Поняття” челлендж “містить в собі велику частку непередбачуваності. Ми намагаємося закінчити проект якомога швидше”.

Проте, організатори вже озвучують подальші плани. Наступний крок – пошук рішення щодо акумулювання енергії. Ним може стати температурний накопичувач, простіше кажучи – величезний термос.

Все тепло з сонячного концентратора буде йти не на турбіну, а в термос. Генерація електроенергії буде здійснюватися з теплової енергії, що зберігається в ньому. Як приклад застосування температурного накопичувача Зінченко призводить досвід Сергія Юрко з Миргорода, інформує epravda.com.ua.