Вода и солярка: Дизельное топливо, вода. смешивание дизельного топлива с водой, водотопливные эмульсии

Содержание

Топливо из воды! – самое дешевое

Изобретатели всех мастей, от домашних умельцев до консолидаций академиков, пытаются создать нечто новое. В приоритете – энергосбережение и экономия, новые котлы и новые самые дешевые виды топлива.

Идея создать топливо для дома из воды, или с примесью воды для его удешевления, не нова. Она до сих пор находится на главенствующие позициях среди домашних изобретателей.

Можно ли отапливать свой дом буквально водой?, какие получились результаты?, — далее…

В чем идея

Известно, что вода состоит из водорода и кислорода, Н2О. Сам водород (Н2) горит, выделяя энергии в 3 раза больше чем обычный природный газ. Кислород (О2)– окислитель при горении, очень активное вещество, вступает в реакции с тем же водородом, углеродом (С) образуя воду и углекислый СО2 или угарный СО газы с большим выделением тепла.

Если каким-то образом воду расщепить на составляющие, то можно получить самые нужные топливные элементы.

Возникает вопрос, — что будет, например, если водяной пар подавать в плазму, подмешивать в горящие дрова или уголь…

Удивительные эксперименты далее…

Эксперименты с вечным поленом

Вечным поленом называют небольшой металлический бак с маленькими отверстиями для выхода водяного пара. Эту емкость заполняют водой, закручивают горловину болтом, и кладут на дно печи. Емкость разогревается до большой температуры, с нее выходит водяной пар, поступая прямо на горящие угли.

В результате, по заявлениям экспериментаторов, черная сажа в дыму пропадает. Т.е. якобы частички углерода, обычно уносимые в трубу, теперь все реагируют с кислородом.
Пламя становится насыщенным с длинными языками и т.д.

Но правда замеры реального полученного тепла не проводились, замерить его в домашних условиях невозможно, но все признаки большой энергоотдачи присутствуют….

Добавляем воду в обычное топливо

По аналогии другой эксперимент от людей, которые называют себя «домашними изобретателями».

Что будет если воду добавить в солярку? Оказывается — смесь горит! Также меньше копоти, возникает некоторая бурность горения, слышен треск.

В бутылку с водой добавляем немного солярки, хорошенько перебалтываем, даем постоять минут пять, затем окунаем в верхушку смеси бумажку, поджигаем, – горит.

Другой эксперимент. Смешиваем солярку с водой в каких-то пропорциях, заливаем в дизель трактора, — заводим агрегат, трактор работает. т.е. тарахтит, стоя на месте…

И еще подобных экспериментов с добавлением воды в какое-либо топливо (горючее вещество) – в бензин, газ, масло, солярку, — можно придумать множество. И при аккуратном исполнении, вероятно получить горение…

Подобные видеоролики от «изобретателей» без труда можно найти в сети. И можно сделать вывод, что водой можно отапливать дом, например…

Что можно поставить под сомнение

В подобных экспериментах не договаривается главное – количество получаемого, тепла, выделившейся энергии и произведенной работы.

Это касается и вечного полена, и сжигания солярки с водой. А «трактор на воде» сможет ли сдвинуться с места, не то что работать месяцы и годы, — не известно.

Ведь все знают, что водой тушат, а не разжигают…. Потому, что у воды большая теплоемкость, она охлаждает горящий объект, обволакивает его, предотвращая доступ кислорода из воздуха к углероду (обычно) в топливе. Поэтому затушить костер водой из бутылки – нет проблем.

Почему нельзя топить водой

Известно следующее. Чтобы разложить воду на кислород и водород, нужно затратить энергии больше, чем выделится при их обратной реакции. Соотношение примерно такое:

  • на расщепление воды – 100% энергии;
  • при сжигании составляющих выделится только 75% энергии.

Поэтому до сих пор на воде ни что не ездит, не летает, не крутится…

Автомобиль, работающий на чистой воде, давно уже создан. Расщепление воды получается посредством электролиза – на одном электроде выделяется Н2, на другом – О2. Затем они же сжигаются в двигателе внутреннего сгорания. Но такой автомобиль оказался самым не экономичным из всех существующих…

Обман чистой воды

Все эксперименты с добавлением воды в обычное топливо (по «сжиганию воды») — чистый обман. Ни какой энергии не добавляется. Наоборот, польза уменьшается, так как большая часть энергии расходуется на испарение воды.

Вода при нагревании от обычного горения ни в какие реакции не вступает– она просто испаряется. И на этот процесс нужно отобрать львиную долю тепла, которое можно было бы использовать с пользой.

Например, при сжигании сухих дров, с влажностью не больше 20%, выделится около 3,9 кВт с одного килограмма топлива.
При сжигании влажной древесины, 50% влажности, — лишь до 2,2 кВт с килограмма.

Что происходит на самом деле

  • При горении бумажки окунутой в солярочно-водную смесь слышен треск – испарение воды. Перед этим капля солярки размешивается в бутылке воды, взбалтывается, но затем ей дают отстояться, и солярка снова собирается вверху бутылки. Солярка, масло, бензин, с водой не перемешиваются, не создают однородных смесей, они легче, и постепенно собираются на поверхности.
  • Трактор на водно-солярной смеси ничего не сделает, — энергии солярки будет маловато для работы. Хватает только потарахтеть стоя на месте. Да и двигатель быстро выйдет из строя…
  • Вечное полено сильно охлаждает печь, забирая энергию на испарение воды. Это все равно, что топить мокрыми дровами.
  • Следующий схематический рисунок горелки с подачей воды в зону сжигания природного газа — обычный обман.

Мы всегда топим с водой

Водяной пар всегда присутствует в воздухе. В жилых помещениях в среднем влажность воздуха составляет 50% , в дождливую погоду на улице влажность 90%. Так что вода и так присутствует при горении любого топлива, она находится в большом количестве непосредственно на раскаленной поверхности вещества, реагирующего с кислородом из воздуха, хотим мы этого или нет. Оказывается, что экспериментов подобных проводить не надо, вода и так всегда присутствует в пламени….

Полезная информация по оборудованию для АЗС

Вода может стать новым топливом скорее, чем другие альтернативные источники энергии.

Разбавлять бензин водой – не преступление, а ноу-хау, если грамонтно подойти к этому вопросу. Например, американский изобретатель Рудольф Ганнерман запатентовал вид топлива для двигателей автомобилей и других машин, наполовину состоящего из воды. Целью разработчика было получить устойчивую смесь бензина или дизеля и обыкновенной воды. И ему это удалось благодаря добавлению в смесь изобретенного им эмульсора. Данное топливо, которое называется А-55 (Aqua (вода) составляет 55 % от массы смеси), обеспечивает на 30 % больший пробег автомобиля, чем чистый бензин. Такие показатели объясняются тем, что в процессе сгорания топлива в цилиндре двигателя вода расщепляется на кислород и водород, который и добавляет энергии. А чтобы ускорить диссоциацию воды Ганнерман на каждом поршне или головке цилиндра предложил укрепить небольшой кусочек никеля, который будет служить катализатором. Еще одно достоинство А-55 – меньшее загрязнение окружающей среды, поскольку выхлопные газы такого автомобиля не содержат окислов азота – главной причины смога.

Подобные разработки есть и в России. Так, еще в 1990 году при АН СССР была создана общественная организация «Аквазин», разработавшая программу внедрения альтернативного топлива. Тогда же было заявлено о строительстве в Нижневартовске первой установки по производству аквазина – эмульгатора, позволяющего связать воду и бензин.

Однако реализовать данный замысел ввиду вполне понятных причин тогда не удалось. Да и на сегодняшний день, хоть ученные и продолжают работу над усовершенствованием «топлива будущего», говорить о его скором внедрении пока рано. Причины вполне банальны – отсутствие инвестиций.

А тем временем о создании своего эмульгатора заявили японские исследователи из университета Канагавы. Обеспечить устойчивую смесь дизельного топлива и воды им удалось с помощью специальных гидрофильных наночастиц, причем полученная таким образом эмульсия, по словам разработчиков, отличается высочайшей стабильностью. Однако стабильность – не единственное достоинство этого топлива. Так, при использовании смеси, содержащей 30 и 35 % воды, удалось достичь сокращения выброса вредных веществ и снижения расхода топлива на 10–15 %. Происходит это за счет того, что благодаря испарению воды в цилиндрах двигателя, солярка распыляется на меньшие по размеру капли, что увеличивает эффективность сгорания топлива. А одновременное снижение температуры сгорания уменьшает выбросы окислов азота.

В то же время некоторые разработчики и вовсе предлагают отказаться от использования в двигателях бензина и солярки. По их мнению, с функциями этих нефтепродуктов вполне может справиться и обычная вода.

Так, в американском университете Пардью (штат Индиана) придумали способ вырабатывать водород из воды непосредственно во время движения автомобиля. Для этого они разработали специальный бак, который будет наполнен шариками из сплава алюминия и галлия. По мере поступления воды, алюминий будет окисляться, выделяя при этом водород, который и послужит топливом для машины. Галлий в этом случае препятствует появлению на поверхности алюминия оксидной пленки, которая в обычных условиях не дает этому металлу взаимодействовать с водой. Основными достоинствами своего изобретения авторы называют схожие с бензином показатели расхода топлива и отсутствие выхлопов вредных веществ. Из недостатков же следует отметить дороговизну алюминия и галлия, что пока не позволяет говорить о конкурентоспособности данного изобретения.

Однако разработчики проекта надеются, что коммерческий запуск их открытия, а также возможность перерабатывать алюминий и галлий (создавая тем самым замкнутый цикл) позволит существенно снизить себестоимость этого топлива, а значит, оно может стать неплохой альтернативой бензину и дизелю.

Еще один способ заставить автомобиль ехать на воде предложил американский инженер Джон Канзиус. В изобретенном им аппарате соленая вода подвергается воздействию радиоволн, которые ослабляют связи между ее компонентами, тем самым выделяя водород. Последний, при наличии искры, воспламеняется и горит ровным пламенем, температура которого может превышать 1600 градусов. Канзиус заявляет, что как-либо очищать «топливо» при этом абсолютно ненужно – подойдет обычная морская вода. Естественно, никаких вредных выхлопов при работе такого аппарата не происходит. На данный момент производятся исследования относительно экономической целесообразности запуска аппарата Канзиуса в широкое производство (будет ли получаемая энергия превышать энергию, затраченную на генерацию радиоволн), но уже сейчас это изобретение называют самым значительным открытием о воде за последние сто лет.

В некоторых странах в водород активно инвестируют. Например, в США уже с 2003 года действует программа государственной поддержки разработчиков водородных двигателей, на реализацию которой было выделено $1,2 млрд. Не поскупились и в Японии – на разработку новых видов топлива правительство этой страны обязалось выделять ежегодно по $280 млн. А власти российского города Сочи взяли повышенное экологическое обязательство к моменту проведения зимней олимпиады (2014 год) намерен.

В список статей

Разлившееся на Таймыре топливо можно собрать и сжечь с минимальным ущербом для экологии – эксперт – Сибирь |

Красноярск. 4 июня. ИНТЕРФАКС-СИБИРЬ – Попавшее в воду дизельное топливо после аварии на ТЭЦ в Норильске необходимо собрать в кратчайшие сроки, а затем можно сжечь с использованием разработанных в Красноярске экологичных технологий, сообщила агентству “Интерфакс-Сибирь” профессор Политехнического института Сибирского федерального университета (СФУ) Татьяна Кулагина.

“Самое главное, что сейчас нужно делать, – это усиленно собирать топливо, и не думать о том, сжигать или рекультивировать. Сейчас не это главное, главное – как можно больше собрать. Солярку природа в течение 5 лет природа нивелирует. Теперь уже безусловно, что-то останется в воде. Но останется в малых концентрациях или в больших – это ведь самое важное, а мы сейчас упускаем дни. Я слежу за проблемой и вижу, что поставили боны, береговую линию начинают собирать, присыпать грязные участки земли. Но самое главное сейчас – это собрать топливо с водной поверхности”, – сказала Кулагина.

Эксперт отметила, что после сбора нефтепродуктов, есть возможность их утилизировать на месте, с минимальным воздействием на окружающую среду, используя разработанные красноярскими учеными технологии.

“Нужно собирать эту солярку вместе с водой, ни с чем ни смешивая, ни с сорбентом, ни с чем, пока есть такая возможность. И дальше – строить специальные места хранения, куда собрать эту топливно-водяную смесь. с течением времени это все будет отслаиваться, вода будет в нижней части солярка – в верхней. После отслаивания мы сможем сжечь эту смесь, воспользовавшись теми разработками, которые были сделаны, в частности, в политехническом институте. У нас защищено несколько диссертаций экологически приемлемого сжигания обводненных топлив, то есть тех, в которых содержится вода”, – пояснила профессор.

Она уточнила, что с помощью с специального оборудования, разработанного в вузе, можно превратить смесь солярки с водой в суспензию, которую затем сжечь.

“Получается эмульсия, которая дает очень хорошие характеристики при сжигании, она горит с теплоотдачей даже больше, чем у солярки, и, в тоже время, выделение загрязняющих веществ значительно меньше. Но сейчас самое главное – не упустить вот эту загрязненную воду”, – подчеркнула Кулагина.

Как сообщалось, 29 мая в результате разгерметизации одного из резервных резервуаров на проезжую часть подъездной автодороги к ТЭЦ-3 в Норильске вылилось большое количество дизельного топлива. По данным Росприроднадзора, в результате аварии разлилось более 20 тыс. тонн нефтепродуктов, значительная часть которых попала в реки Дандыкан и Амбарная. Было возбуждено несколько уголовных дел о загрязнении земли, воды и нарушении правил эксплуатации опасных объектов, в районе разлива объявлен режим ЧС федерального масштаба.

В настоящее время на реке Амбарная установлены боновые заграждения, которые удерживают разлившееся топливо. По данным Росприроднадзора, толщина поверхностного слоя нефтепродуктов достигает 20 см.

Не забудьте слить воду

Датчики уровня топлива могут обнаружить наличие в баке отстойной воды, то есть воды, которая осела на дно бака. Она образуется из эмульсионной воды, за счет стекания конденсата из надтопливного пространства, а так же за счет попадания воды извне. Если ее не слить, то она захватится насосами и превратится в эмульсионную воду со всеми последствиями. Поэтому, когда вы видите на графике уровня топлива резкие подьёмы и спады (часто до «полного» бака или вообще за пределы измеряемого диапазона), то, скорей всего, это вода.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Срок службы топливной аппаратуры зависит прежде всего от качества дизельного топлива и в немалой степени от его чистоты. В дизтопливе практически всегда присутствуют вода и различные загрязнители, однако именно вода доставляет больше всего проблем. Обычные фильтры воду не задерживают, а сами становятся первыми жертвами воды и ржавчины. Однако для этого их и установили, чтобы отлавливать в топливе все постороннее. При этом фильтр вырабатывает свой ресурс тем быстрее, чем больше грязи в топливе.
Вода вызывает коррозию топливной системы и образование ржавчины. Зимой вода может замерзнуть в самой недоступной точке трубопровода, и тогда двигатель работает неустойчиво либо вовсе глохнет. А еще в воде могут жить микроорганизмы, которые питаются дизтопливом. Из-за них возникает множество проблем в теплое время года, когда микроорганизмы начинают интенсивно размножаться и нередко забивают топливный фильтр.
Особенно негативно наличие воды в топливе стало проявляться при переходе на более высокие экологические стандарты. Чем более совершенна топливная аппаратура, тем больше ущерб, причиняемый водой. Завистимость здесь прямо пропорциональная, ведь для лучшего распыления топлива на современных автомобилях пришлось повысить точность и давление впрыска. Так, если давление топлива в районе плунжерной пары в двигателях стандарта Euro 2 в среднем составляло 1200 атм, то в двигателях стандарта Euro 3 оно возросло до 1500 атм, а стандарта Euro 4 – уже до 1800…2000 атм. При высоком давлении впрыска вода, находящаяся в топливе, вызывает кавитационные процессы, приводящие к активной эрозии металла. Следствием этого является ускоренный износ калиброванных распылителей форсунок, а это в свою очередь приводит к росту расхода топлива и соответственно ухудшению экономических и экологических характеристик двигателя. Поэтому при использовании топлива с одинаковым содержанием воды форсунки на двигателе Euro 3 прослужат в полтора раза меньше, чем на двигателе Euro 2, а на двигателе Euro 4 почти втрое меньше.
Насос-форсунки, устанавливаемые на современных двигателях и страдающие от воды в первую очередь, стоят очень дорого. Потери из-за простоя автомобиля тоже бывают значительны. Поэтому по мере совершенствования двигателей и их топливной аппаратуры все более актуальной становится проблема очистки дизельного топлива от воды. Подавляющее число компаний, выпускающих автомобили с дизельными двигателями, в настоящее время в обязательном порядке устанавливают фильтры-сепараторы, задача которых – отделить воду от дизтоплива, поскольку обычные топливные фильтры могут задерживать только свободную воду, да и то не полностью. Впрочем, и фильтры-сепараторы не всегда справляются с этой задачей достаточно эффективно.

Если вода в дизтопливе…
Воду, которая находится в дизтопливе, можно разделить на два вида – свободную и эмульгированную. Свободная вода, как правило, всегда присутствует в топливном баке. Обычно она попадает туда двумя путями: с топливом во время заправки и в виде конденсата, образующегося при перепаде температур.
С переходом на стандарт Euro 3 температурный режим двигателя стал более жестким. Топливо, подаваемое в систему питания двигателя, стало активнее выполнять функцию его охлаждения, ведь значительная часть дизтоплива, выкачиваемого из топливного бака, вскоре снова туда возвращается, но уже подогретым. При росте перепада температур снаружи и внутри топливного бака влага из находящегося там воздуха конденсируется, при этом образующиеся мелкие ее капли частично стекают на дно, а частично, перемешиваясь с соляркой, образуют так называемую эмульгированную воду, которая может находиться в топливе достаточно длительное время.
Считается, что капли размером более 260 мкм сразу опускаются на дно, капли размером 180…260 мкм оседают через достаточно непродолжительный промежуток времени, а капли диаметром 5…180 мкм, собственно, и представляют собой эмульгированную воду, которая может находиться в топливе во взвешенном состоянии очень долго. Таким образом, в любом топливном баке рано или поздно появится вода. Заблуждается тот, кто считает, что, приобретая топливо у именитых компаний, он на 100% защитит  топливную систему своего транспортного средства от воды.
Топливный насос, закачивая дизельное топливо из бака, одновременно с ним подхватывает и скопившуюся внизу отстоявшуюся воду, которая, перемешавшись с соляркой, частично снова переходит в эмульгированное состояние.
Обычная схема современной топливной системы дизельного двигателя включает топливный фильтр (так называемый фильтр тонкой очистки) и фильтр-сепаратор, который, как правило, устанавливают первым. К нему обычно подключают подогрев, для того чтобы избежать блокировки фильтрующего элемента парафинами и замерзания в нем воды в холодное время года.
Одной из разработок в дополнение к уже существующим системам входит специальный термисторный электроподогреватель. Такой подогреватель представляет собой шайбу толщиной около сантиметра, которая, как прокладка, устанавливаются между головкой и фильтром и подключается к бортовой сети транспортного средства.
В качестве нагревательного элемента в этих подогревателях используется титанат бария, сопротивление которого меняется прямо пропорционально температуре. Когда температура нагревательного элемента достигает 50ºС, его сопротивление сильно возрастает, а сила тока в цепи уменьшается. Благодаря этому нет опасности перегрева топлива, да и термостат не нужен. И поскольку термистор является саморегулирующимся, зимой при работе двигателя он может быть постоянно включен.
Любой фильтр-сепаратор, «внучатый племянник» фильтра-отстойника, обязательно оснащен клапаном или пробкой для слива воды, и забывать сливать воду оттуда не стоит, особенно зимой, иначе фильтр заполнится водой и перестанет пропускать топливо либо вода пойдет в топливную магистраль. На морозе корпус фильтра может и вовсе лопнуть. Поэтому исторические памятки советских времен «Не забудь слить воду!» остались актуальными и сегодня, хотя в несколько ином смысле.


Источник: www.cp-club.ru
 

 

 

 

Компания Audi начала выпуск солярки из воды и воздуха — ДРАЙВ

Мощности этого опытного завода хватит на годовую подпитку, к примеру, 40 дизельных легковушек Audi А3, проезжающих по 15–20 тысяч км каждая.

Компания Audi продолжает развивать технологии CO2-нейтрального топлива. То есть горючего для обычных ДВС, после сжигания которого в атмосфере не окажется дополнительного парникового газа. Ранее мы детально рассказывали о производстве искусственного метана e-gas из углекислого газа, полученного из биоотходов, воды и «зелёного» электричества. Говорили мы и об опытах синтеза дизельного топлива e-diesel при помощи модифицированных бактерий. А теперь фирма Audi, совместно с партнёрами Climeworks и Sunfire, запустила в Дрездене опытный завод, выдающий дизельное топливо из углекислого газа, воды и электричества. И на этот раз CO2 по оригинальной технологии захватывается напрямую из атмосферы.

Завод по выпуску искусственного метана в городе Верльте заработал летом 2013 года. Его мощность не очень велика: всего одна тысяча тонн е-газа в год. Тем не менее уже сейчас им можно заправить легковушку на сотнях станций в Германии. Пилотный проект, ведомый Audi при содействии нескольких промышленных партнёров и научных учреждений, прокладывает дорогу более крупным установкам. Немцы рассчитывают к 2018 году придать выпуску разных видов синтетического автомобильного горючего индустриальный размах.

Первое действие в новой цепочке — электролиз воды. Для него используется энергия из возобновляемых источников. Далее идут два химических процесса, проводимых при плюсовых 220 градусах по Цельсию и давлении 25 бар. Водород взаимодействует с углекислым газом, а на выходе получается жидкость, состоящая из разных углеводородов, так называемая голубая сырая нефть (Blue Crude). Эффективность — 70%. Установка в Дрездене выдаёт по 160 л такого сырья в сутки. Почти 80% этой жидкости далее несложно переработать в чистую синтетическую солярку e-diesel. Полученный продукт свободен от серы и ароматических углеводородов, имеет высокое цетановое число и может применяться как самостоятельно, так и в смеси с обычным дизельным горючим.

Пользуемся случаем и представляем вам скетчи концепта Audi Prologue (предвестника флагмана Audi A9, чей выход ожидается в 2017 году). Фирменные рисунки попали в Сеть за день до премьеры машины в Лос-Анджелесе. Также стали известны размеры новинки, базирующейся на «тележке» MLB Evo: 5,1 м в длину, 1,95 — в ширину и 1,39 — в высоту.

Сама компания расщедрилась на видео, в котором новинку представляет шеф-дизайнер Марк Лихте. Он говорит, что вдохновлялся машинами прошлого: Audi 90 quattro IMSA GTO, первыми поколениями A8 и TT в качестве примеров хороших пропорций и вневременного, нестареющего дизайна. В конце ролика на полсекунды мелькает фара концепта.

Как и в случае с водородом, e-diesel по сути является лишь способом упаковки электрической энергии. Но к тому же e-diesel совместим с сегодняшними ДВС и заправочными станциями. Возможно, по полной эффективности синтетическая солярка уступает цепочке «электростанция — аккумулятор — электромотор», зато позволяет ездить без выбросов парниковых газов на обычных автомобилях. Ещё такое топливо уменьшает зависимость от нефти. И пусть сейчас e-diesel и e-gas выпускаются в столь небольшом количестве, что не оказывают практически никакого влияния на климат, сам факт старта их производства — позитивный момент.

Откуда в бензобаке вода? Разбираемся вместе с автоблогером

Откуда берется вода в топливном баке автомобиля? Что это: миф матерых автомобилистов, второсортный бензин или законы физики? Разбираемся вместе с автоблогером Артемом Ачкасовым.

Что произойдет с автомобилем, если в топливе будет вода? Едва ли что-то хорошее: затрудненный пуск двигателя, рывки при движении, нестабильная работа двигателя, а в худшем случае — его поломка.

Сегодня на российских заправках действительно попадается разбавленный бензин, но речь идет не о воде и твердых фракциях, а об увеличенном количестве серы, сокращающей срок службы катализаторов, форсунок и масла, кислорода, способствующего оксилению всех контактных деталей, кислородсодержащих добавок, негативно влияющих на резиновые элементы топливной системы и двигатель внутреннего сгорания.

По данным Росстандарта, за прошлый год доля некачественного и фальсифицированного топлива на российских заправках за последние пять лет сократилась с 20% до 8,9. Улучшение ситуации на топливном рынке связывают с системной совместной работой регулятора и сильнейших игроков рынка.

Тем не менее, вода все же может попасть в топливо вашего автомобиля, причем для этого и ездить никуда на АЗС не надо. Все дело в законах физики — во время эксплуатации и простоя, в баке образуется конденсат.

Топливный бак «дышит», сообщается с атмосферой — чтобы внутри не накапливались пары. В его конструкции предусмотрены система вентиляции, и паровоздушный клапан двухстороннего действия, который отвечает за сообщение объема бака с атмосферой и помогает выравнивать давление.

Давление растет, когда топливо в баке нагревается летом, или же снижается при расходовании топлива. Клапаны помогают компенсировать разницу в давлении, чтобы в баке не было ни избыточного давления, ни разрежения. Такая конструкция обеспечивает баку безопасность, но не препятствует образованию воды в баке. При охлаждении бака из попавшего внутрь него воздуха конденсируется влага. Чем выше влажность воздуха и больше перепад температур — тем больше воды в баке. Некоторое количество воды может попасть в него и при заправке во время дождя или снегопада.

При этом жидкость не смешивается с бензином — ее плотность выше. В итоге влага постепенно опускается на дно бака, откуда испариться уже никак не может. В случае с дизтопливом картина немного другая — ведь оно гигроскопично, следовательно, значительную часть воды может поглощать.

Чтобы подтвердить данные теоретические выкладки инструментально, Артем Ачкасов обратился в Научно Технический центр «Цельсий Проф» и договорился о проведении эксперимента.

Для эксперимента использовалась климатическая камера, в которой можно воссоздать диапазон температур от −70 до +120 градусов Цельсия, и специальный стенд, построенный вокруг топливного бака от KamAZ.

Обычно такой стенд используется для оценки предельной температуры прокачиваемости различных видов топлива при низких температурах.

Бак заполнен на треть. Задача — смоделировать ситуацию, когда полупустой бак автомобиля сначала остывает, потом нагревается, и так несколько раз подряд.

Это эквивалентно ситуации, когда вы заправили полбака, поездили, запарковались. Ночью автомобиль остыл, утром — нагрелся, и с каждым днем воды в баке все больше.

Для ускоренного моделирования данной ситуации, в климатической камере была установлена температура −6 градусов Цельсия, температура топлива составила −5 градусов Цельсия.

В бак через систему его вентиляции нагнетался атмосферный теплый воздух (температура +23 градуса Цельсия) с влажностью около 75%.

Специалисты установили в бак экшн-камеру и смогли в реальном времени наблюдать за ходом 15-минутного эксперимента.

Сначала в баке образовался туман, потом на центральной перегородке стало заметно значительное выпадение конденсированных осадков в виде капель диаметром 2-3 миллиметров.

Капли воды буквально ручьем катились вниз по стенкам бака и попадали в топливо. Очень наглядное доказательство того, что физику не обмануть.

Прокомментировать этот эксперимент Ачкасов попросил экспертов:

Чуяков Виктор, Руководитель программы «Нефтеконтроль» в сегменте сбыта моторных топлив компании «Газпром нефть», контролирующей качество топлива одноименной сети АЗС:

«К сожалению, топливная система автомобиля негерметична. Вместе с воздухом в бензобак проникает атмосферная влага, которая конденсируется при перепадах температур. Чем больше объем воздуха в бензобаке, тем больше влаги будет скапливаться. В бензине вода не растворяется, она скапливается внизу бензобака. А вот в дизельном топливе часть воды может раствориться. И при резком понижении до отрицательных температур, эта вода выпадет в кристаллы и забьет топливный фильтр. Двигатель просто не заведется. Поэтому естественная рекомендация — при перепадах температур лучше заправлять бак до полного, чтобы минимизировать количество воздуха в бензобаке»

Александр Ткаченко, Главный инженер ООО НТЦ «Цельсий-Проф»:

«При эксплуатации техники часто наблюдается эффект выпадения конденсированных осадков на внутренних поверхностях топливных баков. Данный процесс довольно таки длительный и носит накопительный эффект. Чем меньше топлива в баке, тем больше свободного воздуха находится над поверхностью зеркала топлива, и тем больше конденсированных осадков может выпасть на внутренних поверхностях стенок бака. Образовавшаяся вода попадает в топливо, а затем, через топливозаборник, в элементы системы питания двигателя топливом»

По словам специалистов, наиболее остро эта проблема стоит для техники с металлическими топливными баками, но с ней, пусть и в меньшей степени, сталкиваются и владельцы автомобилей с полимерными/пластиковыми баками.

В зависимости от конструкции системы вентиляции, будет варьироваться и место, где первым делом начнет образовываться конденсат.

Потом климатическая камера была выключена, и спустя час специалисты провели второй эксперимент — загрузили стенд с слегка нагревшимся к тому времени (примерно до −1) баком на тележку, и вывезли его на улицу в +22, предварительно установив камеру.

Наблюдение показало, что при нагреве бака до −1 в нем уже образовался конденсат, количество которого стало стремительно увеличиваться при естественном нагреве бака на улице в течение 15 минут.

Другими словами, чтобы появилась вода в баке — совсем необязательно заправиться «разбавленным» водой топливом. Независимо от того, какое дизельное топливо или бензин вы используете, вода в баке образуется не из топлива, а из воздуха. Такие вот законы физики! Кстати, о них знали предшественники нынешних автомобильных инженеров — на многих баках раньше были краники для слива воды.

Сейчас воду из топлива удаляют при помощи специальных добавок, которые заливаются в бак. А вот использовать спирт инженеры не рекомендуют — он может изменить условия сгорания топлива, и негативно повлиять на работу двигателя. Спирт, конечно, входит в состав популярного в Европе биотоплива, однако в нем есть специальные антиокислительные присадки, которые в обычном российском топливе отсутствуют.

Поэтому основной совет по итогам эксперимента — не оставляйте большой объем пустого пространства в бензобаке. Чем меньше объем воздуха в баке — тем меньше в нем будет влаги. Заправляйтесь до полного, и проблема образования воды в баке вас вряд ли потревожит.

Дизельное отопление дома

Отопление дизельным топливом требует немалых вложений на монтаж и дальнейшее обслуживание системы. Но в то же время это единственный оптимальный вариант для частных домовладений, где отсутствует централизованное отопление или газоснабжение. К тому же такая система отопления имеет существенное преимущество: достаточно всего лишь сменить горелку в котле, чтобы перейти на менее дорогое газовое отопление.

Водоснабжение и отопление на дизельном топливе

Чтобы обеспечить отопление и горячее водоснабжение, рекомендуется использовать одноконтурный котел с бойлером косвенного нагрева. В теплое время года котел будет работать исключительно на теплообменник бойлера для производства горячей воды. Чтобы регулировать мощность котла, целесообразно использовать двухступенчатые горелки.

Если в зимнее время вы не проживаете в своем частном доме, то все равно необходимо поддерживать в топливной емкости температуру порядка +5⁰С. В противном случае солярка загустеет, что приведет к сокращению ее подачи и остановке котла. Также необходимо следить за уровнем топлива и состоянием горелки.

Если уровень топлива упадет до критического минимума или горелка засорится – не избежать аварийной остановки котла. Если в системе отопления используется вода, то это приведет к замерзанию теплоносителя и выходу из строя радиаторов и системы трубопровода. Поэтому следует очень ответственно подходить к выбору компании, которая будет заниматься монтажом системы отопления.

Почему следует выбрать нашу компанию Отопление дома дизельным топливом влечет за собой некоторые риски. Если монтаж системы был произведен неправильно, то есть риск выхода из строя дорогостоящего оборудования. У специалистов нашей компании достаточно опыта, чтобы выполнить установку системы в соответствии со всеми требованиями.

Мы сотрудничаем только с проверенными поставщиками, что позволяет нам реализовывать качественное оборудование для монтажа систем отопления дизельным топливом по предельно доступным ценам. От качества установки зависит и экономичность системы. Наши мастера сделают все необходимое, чтобы минимизировать ваши затраты на обслуживание системы дизельного отопления.

Наша компания успешно выполнила немало заказов и заслужила массу положительных рекомендаций от состоявшихся клиентов. Если вы обратитесь в нашу компанию, то можете быть полностью уверены, что система отопления будет работать без перебоев и при этом будет экономична и недорога в обслуживании.

Солнечные водонагреватели | Министерство энергетики

Солнечные водонагреватели, иногда называемые солнечными системами горячего водоснабжения, могут быть экономичным способом получения горячей воды для вашего дома. Их можно использовать в любом климате, а используемое ими топливо — солнечный свет — бесплатно.

Как они работают

Солнечные водонагревательные системы включают резервуары для хранения и солнечные коллекторы. Солнечные водонагреватели бывают двух типов: активные, в которых есть циркуляционные насосы и средства управления, и пассивные, в которых их нет.

Активные солнечные водонагревательные системы

Существует два типа активных солнечных водонагревательных систем:

  • Системы с прямой циркуляцией
    Насосы перекачивают бытовую воду через коллекторы в дом. Они хорошо работают в климате, где редко бывают заморозки.
  • Системы косвенной циркуляции
    Насосы обеспечивают циркуляцию незамерзающей жидкости-теплоносителя через коллекторы и теплообменник. Это нагревает воду, которая затем поступает в дом.Они популярны в климате, склонном к отрицательным температурам.

Пассивные солнечные водонагревательные системы

Пассивные солнечные водонагревательные системы, как правило, дешевле, чем активные системы, но обычно они не так эффективны. Однако пассивные системы могут быть более надежными и могут прослужить дольше. Существует два основных типа пассивных систем:

  • Пассивные системы со встроенным коллектором-аккумулятором
    Они состоят из накопительного бака, покрытого прозрачным материалом, позволяющим солнцу нагревать воду.Затем вода из резервуара поступает в водопроводную систему. Они лучше всего работают в районах, где температура редко опускается ниже нуля. Они также хорошо работают в домохозяйствах со значительными дневными и вечерними потребностями в горячей воде.
  • Термосифонные системы
    Вода нагревается в коллекторе на крыше и затем течет по водопроводной системе при открытии крана горячей воды. Большинство этих систем имеют емкость 40 галлонов.

 

Резервуары для хранения и солнечные коллекторы

Для большинства солнечных водонагревателей требуется хорошо изолированный накопительный бак.Солнечные аккумулирующие баки имеют дополнительный выход и вход, соединенные с коллектором и от него. В системах с двумя баками солнечный водонагреватель предварительно нагревает воду перед тем, как она попадет в обычный водонагреватель. В системах с одним баком резервный нагреватель объединен с солнечным аккумулятором в одном баке.

В жилых помещениях используются три типа солнечных коллекторов:

  • Плоский коллектор
    Плоские остекленные коллекторы представляют собой изолированные, защищенные от атмосферных воздействий коробки, которые содержат темную поглощающую пластину под одной или несколькими стеклянными или пластиковыми (полимерными) крышками. Неглазурованные плоские коллекторы, которые обычно используются для обогрева бассейнов за счет солнечной энергии, имеют темную абсорбирующую пластину, изготовленную из металла или полимера, без крышки или кожуха.
  • Встроенные коллекторно-накопительные системы
    Также известные как системы ICS или периодического действия , они имеют один или несколько черных резервуаров или труб в изолированном застекленном корпусе. Холодная вода сначала проходит через солнечный коллектор, который предварительно нагревает воду. Затем вода поступает в обычный резервный водонагреватель, обеспечивая надежный источник горячей воды.Их следует устанавливать только в условиях мягкого морозного климата, поскольку наружные трубы могут замерзнуть в суровую холодную погоду.
  • Солнечные коллекторы с вакуумными трубками
    Имеют параллельные ряды прозрачных стеклянных трубок. Каждая трубка содержит стеклянную внешнюю трубку и металлическую поглотительную трубку, прикрепленную к ребру. Покрытие ребра поглощает солнечную энергию, но препятствует тепловым потерям. Эти коллекторы чаще используются в коммерческих целях в США.

Солнечные водонагревательные системы почти всегда требуют резервной системы на случай пасмурных дней и периодов повышенного спроса.Обычные накопительные водонагреватели обычно обеспечивают резерв и могут уже быть частью комплекта солнечной системы. Резервная система также может быть частью солнечного коллектора, например, резервуары на крыше с термосифонными системами. Поскольку система хранения со встроенным коллектором уже хранит горячую воду в дополнение к сбору солнечного тепла, она может быть укомплектована безрезервуарным водонагревателем или водонагревателем по потребности для резервного копирования.

Выбор солнечного водонагревателя

Прежде чем купить и установить солнечную систему нагрева воды, вы должны сделать следующее:

Также разберитесь с различными компонентами, необходимыми для систем солнечного нагрева воды, включая следующие:

Установка и обслуживание системы

Правильная установка солнечных водонагревателей зависит от многих факторов. Эти факторы включают солнечные ресурсы, климат, требования местных строительных норм и правил и вопросы безопасности; поэтому лучше всего, чтобы вашу систему устанавливал квалифицированный подрядчик по солнечным тепловым системам.

Правильное обслуживание системы после установки обеспечит ее бесперебойную работу. Пассивные системы не требуют особого обслуживания. Для активных систем обсудите требования к обслуживанию с поставщиком системы и обратитесь к руководству пользователя системы. Сантехника и другие обычные компоненты водяного отопления требуют такого же обслуживания, как и обычные системы.Остекление может нуждаться в очистке в сухом климате, когда дождевая вода не обеспечивает естественного ополаскивания.

Регулярное техническое обслуживание простых систем может проводиться не реже, чем раз в 3–5 лет, предпочтительно подрядчиком, работающим с солнечными батареями. Системы с электрическими компонентами обычно требуют замены детали или двух через 10 лет. Узнайте больше о техническом обслуживании и ремонте систем солнечного нагрева воды.

При отборе потенциальных подрядчиков для установки и/или обслуживания задайте следующие вопросы:

  • Есть ли у вашей компании опыт установки и обслуживания систем солнечного нагрева воды?
    Выберите компанию, имеющую опыт установки нужного вам типа системы и обслуживания выбранных вами приложений.
  • Сколько лет ваша компания имеет опыт установки и обслуживания систем солнечного отопления?
    Чем больше опыта, тем лучше. Запросите список прошлых клиентов, которые могут предоставить рекомендации.
  • Имеет ли ваша компания лицензию или сертификат?
    В некоторых штатах требуется действующая лицензия сантехника и/или подрядчика по строительству солнечных батарей. Свяжитесь с вашим городом и округом для получения дополнительной информации. Подтвердите лицензирование в совете по лицензированию подрядчиков вашего штата.Совет по лицензированию также может сообщить вам о любых жалобах на подрядчиков с государственной лицензией.

Повышение энергоэффективности

После того, как ваш водонагреватель будет правильно установлен и обслуживается, попробуйте некоторые дополнительные стратегии энергосбережения, чтобы снизить счета за нагрев воды, особенно если вам требуется резервная система. Некоторые энергосберегающие устройства и системы выгоднее устанавливать вместе с водонагревателем.

Другие опции водонагревателя

Размещение вашей солнечной системы нагрева воды

Прежде чем купить и установить солнечную систему нагрева воды, вам необходимо сначала рассмотреть характеристики вашего участка: доступную площадь крыши или земли, солнечный ресурс, затенение деревьями или зданиями, а также оптимальную ориентацию и наклон вашей солнечной системы. коллекционер.Эффективность и конструкция солнечной системы нагрева воды зависят от того, сколько солнечной энергии достигает вашей строительной площадки.

Солнечные водонагревательные системы используют как прямое, так и рассеянное солнечное излучение. Даже если вы не живете в теплом и солнечном климате большую часть времени, как на юго-западе США, на вашем участке все равно может быть достаточно солнечного ресурса. Если на вашей строительной площадке есть незатененные участки, которые обычно обращены к экватору (на юг в США), это хороший кандидат на солнечную систему нагрева воды.Ваш местный поставщик или установщик солнечной системы может выполнить анализ солнечной установки.

Следует избегать затенения окружающими деревьями или другими зданиями. Невозможно полностью избежать затенения, но следует приложить все усилия, чтобы избежать затенения между 10 часами утра и 14 часами дня, а также зимой, когда солнце находится в самой низкой точке южного неба (летом солнце находится почти прямо над головой и там меньше теней).

Важное значение имеют тип, возраст и состояние крыши. Крыши, покрытые композитной черепицей, проще и дешевле устанавливать солнечные батареи, чем крыши, такие как деревянная черепица или черепичные крыши. Возможна замена кровли вокруг солнечных водонагревательных коллекторов, но новые солнечные системы должны быть установлены на новых или прочных крышах, которые не нужно будет заменять в течение 25-летнего срока службы солнечной системы. Часто бывает необходимо усилить конструкцию крыши блокировкой между стропилами. Следует соблюдать осторожность при установке стоек багажника на крыше и водонепроницаемой гидроизоляции, и эту работу часто выполняет профессиональный кровельщик. Хотя крыша является естественным местом для размещения солнечных коллекторов, некоторые из них устанавливаются на грунтовые фундаменты (сваи), чтобы избежать проблем с крышей.

Как ориентация, так и наклон коллектора влияют на производительность вашей солнечной системы нагрева воды. Ваш подрядчик должен учитывать оба фактора при оценке солнечных ресурсов на вашем участке и выборе размера вашей системы.

Ориентация коллектора

Солнечные коллекторы горячей воды должны быть ориентированы географически, чтобы максимизировать количество ежедневной и сезонной солнечной энергии, которую они получают. В общем, оптимальной ориентацией солнечного коллектора в северном полушарии является истинный юг.Однако исследования показали, что, в зависимости от вашего местоположения и наклона коллектора, ваш коллектор может быть направлен до 45º к востоку или западу от истинного юга без значительного снижения его производительности.

Вы также должны учитывать такие факторы, как ориентация крыши (если вы планируете установить коллектор на крыше), особенности местного ландшафта, которые ежедневно или сезонно затеняют коллектор, а также местные погодные условия (туманное утро или облачный день). эти факторы могут повлиять на оптимальную ориентацию вашего коллектора.

Наклон коллектора

Сегодня большинство солнечных водонагревательных коллекторов монтируются плоско на крыше. Это более эстетично, чем стоечные коллекторы, торчащие из крыши под странными углами. Таким образом, большинство коллекторов имеют такой же наклон, как и крыша.

Оптимальный угол наклона вашего коллектора, обеспечивающий максимальную годовую подачу энергии с максимальной подачей весной и осенью, — это угол, равный вашей широте. Однако, поскольку зимой нам часто требуется больше тепла (поступает более холодная вода), часто рекомендуется наклонять солнечные коллекторы для нагрева воды до более крутого угла наклона.Это отличается от солнечных систем фотоэлектрического типа, которые часто устанавливаются на плоской крыше или с малым углом наклона. Тем не менее, вы захотите принять во внимание угол крыши при выборе размера вашей системы.

 

Оценка стоимости и энергоэффективности солнечного водонагревателя

Теперь, когда мы знаем стоимость обычного отопления, мы должны оценить, к чему она будет сведена, и вычесть эту сумму, чтобы оценить экономию топлива, связанную с солнечным водонагревателем. При определении SEF также учитывается мощность, необходимая для работы насосов и органов управления.
Годовая экономия солнечной энергии = Ежедневная энергия горячей воды (терм/день)*(365 дней/год)((1/EF)-(1/SEF))  

Например, потребление сэкономленного природного газа от солнечной системы с SEF 2,5 тогда составит

Годовая экономия солнечной энергии = (0,4105 терм/день)*(365 дней/год)((1/0,64)-(1/2,5))=174 терм/год  

Цены на природный газ значительно различаются в зависимости от местоположения и месяца. В мае 2021 года средний показатель по США составлял 1,776 доллара за тепло, что значительно больше, чем в предыдущие годы.Среднее значение с 2011 по 2021 год составляет около 1,50 доллара за терм, и мы будем использовать его в нашем примере. Соответствующая годовая экономия затрат на солнечную энергию составит:

(174 терм/год)*(1,50$/терм) = 261$/год

Для электрического водонагревателя с UEF=1,0 и ценой на электроэнергию 0,08 долл. США/кВтч экономия энергии и затрат в год составит: 

Годовая экономия солнечной энергии = (12,03 кВтч/день)*(365 дней/год)((1/1,0)-(1/2,5))= 2634 кВтч/год  

И соответствующая годовая экономия затрат на солнечную энергию составит:

(2634 кВтч/год)*($0.1042/кВтч) = 274,46 долл. США/год
 

Затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание

Любые затраты, связанные с ремонтом системы, будут вычтены из этой экономии топлива. Бытовые солнечные системы горячего водоснабжения предназначены для работы без вмешательства, а их надежность возросла до такой степени, что затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание должны быть минимальными. Тем не менее, затраты на эксплуатацию и техническое обслуживание характеризуются примерно ½ от 1% первоначальных затрат, исходя из нулевых затрат на эксплуатацию и техническое обслуживание, перемежающихся случайными затратами на такие вещи, как замена жидкости.Страхование домовладельцев обычно покрывает ущерб от града. Если вы хотите включить затраты на установку и техническое обслуживание, проконсультируйтесь с производителем (производителями) и квалифицированным подрядчиком, чтобы оценить эти затраты. Эти затраты будут варьироваться в зависимости от типа системы, а иногда даже от модели водонагревателя к модели.

Теперь нам нужно определить стоимость покупки и годовые эксплуатационные расходы на солнечную систему нагрева воды и сравнить их с затратами, связанными с обычными системами нагрева воды, чтобы рассчитать окупаемость наших инвестиций в солнечную энергию.

Стоимость установки

Смета расходов на солнечные водонагреватели для домашних хозяйств составляет порядка 100 долларов США за квадратный фут (1000 долларов США за м2). Затраты зависят от типа коллектора и конфигурации системы, а также от факторов местного рынка. Эта цена может быть типичной для места с местными поставщиками и сильной конкуренцией. Сообщаемые цены варьируются от 50 долларов США за квадратный фут за неглазурованный нагреватель для бассейна до 424 долларов за квадратный фут за систему в отчете, в которой используются солнечные коллекторы с вакуумными трубками. Например, в 2003 году в жилом районе было установлено 62 блока, каждый с двумя солнечными коллекторами размером 4 х 8 футов, при средней стоимости 4000 долларов за систему, или 62 доллара.50/кв.м.

Рейтинг SEF будет связан с системой с определенным количеством солнечных коллекторов (1, 2 и более). Типичным размером дома будет два солнечных коллектора на площади 64 или 80 квадратных футов. Стоимость такой системы может составлять порядка 4000 долларов, как описано в приведенном выше примере. Простым периодом окупаемости будет первоначальная стоимость, деленная на годовую экономию затрат. По сравнению с природным газом в нашем текущем примере:

Срок окупаемости (лет) = (Первоначальная стоимость $)/(Годовая экономия затрат $/год)

По сравнению с природным газом в нашем текущем примере:

(4000 долларов США)/(261 доллар США в год) = 15.3 года

А по сравнению с электричеством:

(4000 долларов США)/(274,46 долларов США в год) = 14,5 лет.

В областях, где затраты на энергию выше, чем предполагалось здесь, окупаемость ниже, и именно в тех областях, где происходит большая часть монтажных работ. Это районы с высокими ценами на энергоносители, такие как Гавайи и Калифорния, а также места, где дешевый природный газ недоступен и используется более дорогой мазут.
 

Модели системы Цена системы СЭФ Расчетные годовые эксплуатационные расходы
Модель системы А      
Модель системы B (более высокий SEF)      
Дополнительные расходы на более эффективную модель (Модель B)    

Цена модели системы B – цена модели системы A = дополнительная стоимость модели B в долларах США

Расчетная годовая экономия эксплуатационных расходов (модель системы B)

   

Годовые эксплуатационные расходы системы модели B – Годовые эксплуатационные расходы системы модели A = Экономия затрат модели B в год

Срок окупаемости модели B

    $Дополнительная стоимость модели B/$экономия затрат по модели B в год = период окупаемости/годы

Пример:

Сравнение двух моделей солнечных водонагревателей с резервными электрическими системами и затратами на электроэнергию $0. 08/кВтч.

Модели системы Цена системы СЭФ Расчетные годовые эксплуатационные расходы
Модель системы А 1060 долларов США 2,0 176 $
Модель системы B 1145 долларов США 2,9 121 $
Дополнительные расходы на более эффективную модель
(Модель B)
   

1145-1060 долларов = 85 долларов

Расчетная годовая экономия эксплуатационных расходов (Модель B)

   

176-120 долларов = 56 долларов в год

Срок окупаемости модели B

   

85/56 долларов в год = 1.5 лет

 

Поместить солнечные панели на воду — отличная идея, но будет ли она плавать?

У винодела Грега Аллена возникла проблема. Будучи президентом винодельни Far Niente в долине Напа, штат Калифорния, он подсчитал, сколько земли виноградник мог бы отвести под солнечные батареи, чтобы компенсировать затраты на электроэнергию. Цифра — около двух акров — «действительно больно», — говорит Аллен. Поэтому он пошел на компромисс: Far Niente завершил сборку из 2296 солнечных панелей, 994 из которых плавают на понтонах, привязанных ко дну пруда винодельни.Установка была первой в мире неэкспериментальной плавучей солнечной батареей.

Это было в 2008 году. С тех пор плавучие фотогальваники получили распространение в Азии, но не так много в США. В Японии более 60 установок, больше, чем в любой другой стране мира. Китай, растущий гигант в области возобновляемых источников энергии, претендует на крупнейший в мире массив. Этот объект, который был запущен в 2017 году, плавает на искусственном озере, созданном из обрушившейся угольной шахты недалеко от города Хуайнань. 166 000 панелей могут производить около 40 мегаватт электроэнергии, что достаточно для питания около 15 000 домов. Согласно отчету Всемирного банка за 2018 год, глобальный потенциал плавучих солнечных батарей на искусственных водных поверхностях превысит 400 гигаватт.

Плавающая солнечная батарея на ирригационном пруду в префектуре Хиого, Япония. Предоставлено: Ciel & Terre International

Хотя внедрение в США было медленным, некоторые недавние сделки могут переломить ситуацию. Типичная установка состоит из солнечных панелей на понтонах, привязанных ко дну водохранилища или удерживающего пруда, что считается более простым в использовании, чем озера. Плавающие или подводные кабели передают постоянный ток к инвертору на берегу, где он преобразуется в переменный ток и направляется в местную сеть.Инженеры должны учитывать множество факторов: системы должны выдерживать сильный ветер и волны, панели должны быть устойчивы к коррозии, а анкеры должны служить не менее 25 лет.

Но плавучие установки также имеют несколько преимуществ по сравнению с наземными массивами: наиболее очевидным является то, что они не занимают ценные участки, которые можно было бы использовать для сельского хозяйства или развития. Эта технология может быть проще в установке, чем наземные или монтируемые на крыше системы; после сборки бригады устанавливают их на место и ставят на якорь.Массивы также могут улучшить окружающую среду; блокирование проникновения солнечного света в воду может уменьшить испарение и подавить цветение водорослей. (Пока неясно, как массивы могут повлиять на рыб, птиц или других диких животных.) А поскольку солнечные элементы становятся менее эффективными по мере нагрева, охлаждающий эффект воды может увеличить их способность к преобразованию на целых 20 процентов.

Учитывая преимущества, вялые темпы внедрения в США, где на конец 2018 года было всего 14 установок, могут вызывать недоумение.Тереза ​​Барнс, которая руководит группой надежности фотоэлектрических систем в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL), говорит, что доступность открытой земли может быть одним из факторов. Тем не менее, нехватка земли часто была причиной небольшого количества площадок в США. Так было в случае с районом водоснабжения округа Келсивилл в Калифорнии, который установил массив из 720 панелей на своем пруду для очистки сточных вод в 2018 году. Хорошая окупаемость — еще один стимул; округ ожидает, что затраты на установку окупятся в течение восьми лет эксплуатации.

Пилотный проект по использованию солнечной энергии в пруду для борьбы с наводнениями в Индонезии. Предоставлено: Ciel & Terre International

Может возникнуть больше установок, если станет ясно, что они могут быть экономичными, говорит Чарли Гей, директор Управления технологий солнечной энергии Министерства энергетики США. (Департамент в настоящее время не финансирует какие-либо проекты по исследованию плавучей солнечной энергии.) Многие из установок в США построены недавно, поэтому еще слишком рано говорить о том, реализуются ли запланированные сбережения. Far Niente компенсировала 100 процентов своих затрат на электроэнергию частично за счет налоговых льгот и денежных скидок.

Роберт Спенсер, специалист по данным и разработчик программного обеспечения в NREL, говорит, что медленный рост в США также может быть связан с неопределенностью в отношении того, что может предложить технология. «Нам понадобится несколько громких проектов, которые действительно продемонстрируют, что это может произойти в масштабе и с участием крупных игроков», — говорит он. Спенсер был соавтором исследования в журнале Environmental Science & Technology за декабрь 2018 года, в котором оценивался потенциал технологии на 24 419 искусственных водоемах в континентальной части США.S. Было обнаружено, что покрытие всего 27 процентов этих водоемов плавучими солнечными батареями может производить почти 10 процентов текущего производства электроэнергии в стране.

Возможно, грядут масштабные успехи в США. Города и регионы могут выйти в лидеры. В июле 2018 года городской совет Лос-Анджелеса единогласно одобрил предложение о создании пилотной плавучей солнечной электростанции мощностью 11,6 мегаватт на водохранилище Ван Норман Лейкс и в настоящее время рассматривает технико-экономические обоснования. Управление водных ресурсов Тампа-Бэй добавило технико-экономический проект по использованию солнечной энергии на основе водохранилища в свою программу капитального ремонта на 2019 год, утверждение которой запланировано на июнь этого года, говорит Марибель Медина, старший профессиональный инженер управления.

Коммерческий сектор также проявляет больший интерес. Крис Бартл, менеджер по развитию бизнеса плавучих солнечных батарей в компании по развитию солнечной энергетики Ciel & Terre, говорит, что его компания полностью изменила свое портфолио с наземных и крышных солнечных батарей на плавающие батареи около девяти лет назад. Он говорит, что фирма ожидает значительного роста количества плавучих фотоэлектрических систем в США, особенно в таких местах, как Калифорния, где земля дорогая. «Это неиспользованная ниша, неиспользованная площадь поверхности планеты», — говорит он.

Примечание редактора (07.02.19): Эта история была отредактирована после публикации, чтобы удалить цитату, ошибочно характеризующую методологию исследования NREL.

Проверка фактов: сколько воды действительно использует солнечная энергия?

В последнее время ходит инфографика, которая утверждает, что показывает относительное количество воды, используемой четырьмя различными источниками электроэнергии: углем, атомной энергией, природным газом и солнцем. На графике утверждается, что солнечная энергия выходит явным победителем с точки зрения экономии воды, поскольку для выработки электроэнергии вода вообще не используется.Но верно ли утверждение? Не совсем.

Изображение, созданное “Climate Reality Project”, распространяется по социальным сетям. Это довольно просто, на первый взгляд. Угольные электростанции потребляют 1100 галлонов воды на каждый мегаватт-час произведенной энергии. (Мегаватт-час — это примерно то, что типичное калифорнийское домохозяйство потребляет за шесть или семь недель.) Атомные и газовые электростанции используют 800 и 300 галлонов воды для одинакового количества энергии соответственно.А солнечная энергия, согласно проекту «Climate Reality Project», является наименее расточительной из всех четырех источников энергии: ноль галлонов воды на мегаватт-час.

В Facebook создатели графики делятся новостями, затаив дыхание, говоря: «Вау, вы, наверное, знаете, что солнечные электростанции производят электроэнергию, не загрязняя углекислым газом, но все ли вы знали, что они также экономят так много воды? «Поделитесь», чтобы ваши друзья тоже знай!” Но верна ли графика? Это зависит от того, что вы подразумеваете под «точным».

Вот инфографика полностью:

При взгляде на этот график бросается в глаза несколько моментов. Во-первых, нет указаний, откуда авторы взяли данные о водопотреблении. Единственная ссылка – на веб-сайт проекта Climate Reality Project, который не предлагает освещения по теме, которое мы могли бы найти. Нет источника для материала? Это почти всегда плохой знак, который должен сбить с толку вашего внутреннего скептика. Это плохо по двум причинам.

Во-первых, мы понятия не имеем, кто на самом деле сделал работа по составлению фигур.Авторы сами придумали? Или они позаимствовали чужую работу, не указывая ее?

Во-вторых, без каких-либо указаний на то, что пошло на расчеты использования воды на графике, мы понятия не имеем, что авторы считают «потреблением воды» для каждого вида производства энергии. Включает ли цифра 300 галлонов на мегаватт-час энергии природного газа вода, используемая при фрекинге? Включает ли показатель угля воду, используемую для промывки рядового угля? Или транспортировать его из шахты на электростанцию ​​поездом или пульпопроводом?

Без каких-либо указаний на то, какие допущения использовались при расчете этих цифр на графике, трудно оценить их точность. Если бы авторы намеревались подсчитывать только воду, используемую непосредственно для выработки электроэнергии, то общее количество атомной энергии было бы намного ближе к угольному.

На самом деле, согласно отчету об использовании воды при производстве энергии, опубликованному в 2012 г. организацией River Network под названием «Сожжение наших рек», потребление воды в атомной очень близко к потреблению угля, и оба эти показателя значительно превышают цифры, приведенные в Графика проекта «Климатическая реальность». В среднем, с учетом технологии охлаждения 2009 года, угольные электростанции используют 15 514 галлонов на каждый производимый ими мегаватт-час, и 506 галлонов из этого количества теряется в виде пара или испаряется.Атомная энергия потребляет 14 732 галлона на мегаватт-час, что составляет 94 процента от того, что используют угольные электростанции, и они теряют еще больше из-за испарения: 532 галлона на мегаватт-час.

А как насчет главного утверждения проекта Climate Reality Project: что солнечная энергия вообще не использует воду для производства энергии? Это снова зависит от того, что вы определяете как «создающую силу», будь то прямое использование в производстве или в других видах деятельности, поддерживающих создание энергии.

Это также зависит от того, что вы определяете как солнечное. Графика Climate Reality Project использует значок для обозначения солнечной энергии, которая очень похожа на фотоэлектрическую панель, и это правда: если вы ограничите свои соображения только такими вещами, как создание пара и вращение турбин, фотоэлектрические панели не используют воду для производства электроэнергии.

Но для фотогальванических панелей требуется немного воды, хотя у них нет вращающихся турбин. В пустыне и в полузасушливой прибрежной Калифорнии, где дождь может не идти по много месяцев, на этих панелях скапливается пыль, и пыль снижает выходную мощность. Некоторые фотоэлектрические технологии продолжают вырабатывать энергию даже в условиях низкой освещенности, вызванной пленкой пыли. (Оригинальное название фотографии на Flickr, данное фотографом выше: «Ежегодный день очистки солнечных батарей».) Тем не менее, если вы не смоете эту пыль, вы в конечном итоге перестанете генерировать энергию.

Большинство фотоэлектрических электростанций общего назначения планируют мыть свои панели, особенно в пустыне. Проект «Солнечный свет пустыни» мощностью 550 мегаватт в округе Риверсайд в ходе экологической оценки оценил, что он будет использовать одну пятую акра-фута в год для мытья своих панелей после завершения строительства. Проект, вероятно, будет производить около 1 600 000 мегаватт-часов электроэнергии каждый год, и для очистки панелей будет использоваться около 0,2 акра-фута или около 65 200 галлонов, что составляет очень экономные
2/3 стакана воды на мегаватт-час.

Достаточно близко к нулю? На бумаге, возможно. Эти оценки водопотребления для проекта подвергались критике и даже высмеиванию как в высшей степени оптимистичные. В статье River Network за 2012 год вода, используемая непосредственно для выработки фотоэлектрической энергии (читай: для мытья панелей), оценивается примерно в два галлона на мегаватт-час, что, с одной стороны, в раз на лучше, чем любой из эквивалентов ископаемого топлива, а с другой стороны, не ноль .

Но есть и другой вид солнечной энергии: концентрирующая солнечная тепловая энергия.Это технология, в которой солнечное тепло концентрируется зеркалами для нагрева воды или другой жидкости, которая затем нагревает воду, создавая пар для привода турбины. В этих проектах обычно используются зеркала с параболическими желобами для фокусировки солнечного света, хотя недавно был запущен проект, использующий зеркала, которые направляют солнечный свет на котлы на вершинах башен, и еще несколько таких же общих типов находятся на различных стадиях планирования и строительства. Концентрирующие солнечные тепловые проекты могут использовать изрядное количество воды на мегаватт-час, особенно если это так называемые проекты с «мокрым охлаждением», в которых используется выходящий водяной пар, чтобы рабочая температура не становилась слишком высокой.В Калифорнии государственная политика требует, чтобы солнечные тепловые проекты использовали технологию «сухого охлаждения», которая использует поток воздуха вместо воды для охлаждения.

Солнечной электрогенерирующей системе Иванпа официально разрешено ежегодно использовать 100 акров-футов воды для работы своих турбин и поддержания в умеренной чистоте тысяч зеркальных гелиостатов. Это 32 585 143 галлона в год. Станция Ivanpah мощностью 377 мегаватт, согласно оптимистичным цифрам ее проектировщиков, способна производить около 1 040 300 мегаватт-часов в год.Это оптимистичные 32 галлона на мегаватт-час.

Оценки потребления воды компанией Ivanpah также подверглись сомнению, а завод пока не работает на пике производительности, поэтому реальный показатель галлонов на мегаватт-час может оказаться значительно выше для Ivanpah. И, конечно же, проект Climate Reality Project не указывает, что цифры на его графике относятся только к Калифорнии: следует предположить, что его расплывчатая «солнечная» категория включает объекты в других штатах, где сухое охлаждение не является обязательным.

Речная сеть оценивает использование солнечной термальной воды примерно в 800 галлонов на мегаватт-час (так же, как ядерная энергия в инфографике), все это теряется из-за испарения, что подразумевает влажное охлаждение. В 2012 году в Соединенных Штатах не было действующих проектов солнечных электростанций, поэтому эти цифры относятся только к установкам с параболическим желобом.

Это намного сложнее, чем обычно бывает в инфографике, и дизайнера можно извинить за то, что он не хочет загромождать изображение длинным списком сносок и предостережений.

Тем не менее: солнечная технология требует воды , и это никому не поможет, если подразумевать обратное.

Стоит упомянуть два интересных примечания, извлеченных из отчета River Network.Во-первых, согласно этим данным за 2012 год, солнечная энергия не является самой экономичной формой производства энергии. Ветер с легкостью превосходит даже фотоэлектрическую солнечную энергию со скоростью менее галлона на мегаватт-час.

И, во-вторых, наиболее широко используемая и в целом надежная форма возобновляемой энергии, которую мы используем, абсолютно наихудшая с точки зрения потерь воды. Гидроэнергетика потребляет 440 000 галлонов воды на мегаватт-час и тратит 9 000 галлонов из этого общего количества, как правило, в результате испарения с поверхности водохранилищ, подкрепленных плотинами. Это примерно в 18 раз больше сточных вод от чистой ГЭС, чем от грязного угля.

Это не значит, что уголь лучше, чем гидро: это просто означает, что иногда «Реальность» не вписывается в инфографику.

Эти солнечные панели вытягивают водяной пар для выращивания сельскохозяйственных культур в пустыне — ScienceDaily

Используя уникальный гидрогель, ученые из Саудовской Аравии создали солнечную систему, которая успешно выращивает шпинат, используя воду, извлеченную из воздуха, при производстве электроэнергии. Концептуальный проект, описанный 1 марта в журнале Cell Reports Physical Science , предлагает устойчивую и недорогую стратегию улучшения продовольственной и водной безопасности для людей, живущих в регионах с засушливым климатом.

«Часть населения мира до сих пор не имеет доступа к чистой воде или экологически чистой энергии, и многие из них живут в сельских районах с засушливым или полузасушливым климатом», — говорит старший автор Пэн Ван (@pengwang2003), профессор. наук об окружающей среде и инженерии в Университете науки и технологий имени короля Абдуллы (KAUST). «Наш проект делает воду из воздуха, используя чистую энергию, которая была бы потрачена впустую, и подходит для децентрализованных небольших ферм в отдаленных местах, таких как пустыни и океанические острова.”

Система, получившая название WEC 2 P, состоит из солнечной фотоэлектрической панели, размещенной поверх слоя гидрогеля, который монтируется поверх большого металлического ящика для конденсации и сбора воды. Ван и его команда разработали гидрогель в своих предыдущих исследованиях, и этот материал может эффективно поглощать водяной пар из окружающего воздуха и высвобождать содержащуюся в нем воду при нагревании.

Исследователи использовали отработанное тепло солнечных батарей при выработке электроэнергии для удаления поглощенной воды из гидрогеля.Металлическая коробка внизу собирает пар и конденсирует газ в воду. В качестве альтернативы гидрогель увеличивает эффективность солнечных фотоэлектрических панелей на целых 9%, поглощая тепло и снижая температуру панелей.

Группа провела тест по выращиванию растений с использованием WEC 2 P в Саудовской Аравии в течение двух недель в июне, когда погода была очень жаркой. Они использовали воду, собранную исключительно из воздуха, для орошения 60 семян водяного шпината, посаженных в пластиковый ящик для выращивания растений.В ходе эксперимента солнечная панель размером с верхнюю часть студенческой парты произвела в общей сложности 1519 ватт-часов электроэнергии, а 57 из 60 семян водяного шпината проросли и выросли до 18. сантиметры. Всего за двухнедельный период из гидрогеля сконденсировалось около 2 литров воды.

«Наша цель — создать интегрированную систему экологически чистой энергии, воды и производства продуктов питания, особенно часть нашего проекта, связанную с созданием воды, которая отличает нас от нынешних агрофотоэлектрических систем», — говорит Ван.Чтобы превратить концептуальный дизайн в реальный продукт, команда планирует создать более совершенный гидрогель, способный поглощать больше воды из воздуха.

«Обеспечение доступа каждого человека на Земле к чистой воде и доступной экологически чистой энергии является частью Целей устойчивого развития, установленных Организацией Объединенных Наций», — говорит Ван. «Я надеюсь, что наш проект может представлять собой децентрализованную систему электроснабжения и водоснабжения для освещения домов и полива сельскохозяйственных культур».

Исследователи получили финансовую поддержку от Университета науки и технологий имени короля Абдуллы.

Источник истории:

Материалы предоставлены Cell Press . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

Дополнительная солнечная панель извлекает воду из воздуха без потребления электроэнергии

Система использует разницу температур днем ​​и ночью для извлечения воды из воздуха, при этом немного увеличивая выработку электроэнергии за счет охлаждения солнечных панелей

Окружающая обстановка 1 марта 2022 г.

Майкл Ле Пейдж

Прототип устройства для сбора воды

Renyuan Li

Трехмесячные испытания в Саудовской Аравии показали, что дополнительная система с солнечными панелями может собирать воду без использования электричества, используя дневное и ночное нагревание и охлаждение солнечных панелей.На самом деле, система немного повышает эффективность выработки электроэнергии панелями, сохраняя их более холодными.

«Я уверен, что система может быть изготовлена ​​экономично», — говорит Пэн Ван из Университета науки и технологий Короля Абдуллы. «Мы рассчитываем на сотрудничество с потенциальными промышленными партнерами, чтобы ускорить этот процесс».

В новом подходе используется слой гидрогеля, помещенный под каждую фотогальваническую панель и заключенный в металлический корпус. Ночью коробка открыта, чтобы воздух пустыни проходил через нее, где гидрогель поглощает водяной пар.

Присоединяйтесь к нам на умопомрачительном фестивале идей и впечатлений. New Scientist Live становится гибридным, с личным мероприятием в Манчестере, Великобритания, которым вы также можете насладиться, не выходя из собственного дома, с 12 по 14 марта 2022 года . Узнать больше.

Днем ящик закрыт. Солнце нагревает солнечную панель и, следовательно, гидрогель под ней, заставляя воду испаряться из геля. Влажность в закрытом ящике становится настолько высокой, что вода конденсируется на металле и ее можно слить из ящика.

Во время испытаний, с мая по июнь 2021 года, небольшой прототип системы производил 0,6 литра воды на квадратный метр солнечной панели в день.

Основная идея не нова. Несколько других команд разработали сборщики воды, которые также используют перепады температуры днем ​​и ночью. Но Ван говорит, что его команда первой создала интегрированную систему, которая извлекает воду и одновременно вырабатывает электричество.

Одним из преимуществ использования надстройки является то, что не требуется дополнительной земли. Во-вторых, выработка электроэнергии немного увеличилась — почти на 2 процента — потому что передача тепла гидрогелю и сборщику воды охлаждает солнечные панели.Высокие температуры снижают эффективность солнечных батарей.

Охлаждающий эффект можно усилить, оставив контейнер для конденсата открытым в течение дня. Хотя это останавливает добычу воды, в ходе испытаний это увеличило выработку электроэнергии на 10 процентов. Ван предполагает создание гибких систем, которые могли бы переключаться между добычей воды и более высокой выработкой электроэнергии солнечными панелями по мере необходимости.

Во время эксперимента команда использовала воду из панели для орошения небольшого участка растений.Ван надеется, что крупномасштабные системы смогут одновременно производить пищу, воду и электричество.

Тем не менее, дизайн все еще находится на ранней стадии. Во время испытания команда вручную открывала и закрывала ящики для конденсата.