Холодильники и кондиционеры на Солнечной энергии
На широтах менее 45 град. Огромное количество электроэнергии затрачивается на производство холода. На тех же широтах энергия Солнца выдаёт за день до 6 кВт/час энергии на 1 м. кв. Для сравнения типовой домашний холодильник потребляет порядка 1 кВт/часа электроэнергии в сутки, а стандартный комнатный кондиционер за сутки потребляет порядка 8 кВт/часа. В общем то есть смысл подумать, как использовать бесплатную Солнечную энергию для получения холода и тем самым сократить свои расходы на электроэнергию.
Идея использовать солнечные батареи для работы холодильника, является заведомо убыточной. Низкий КПД, регулярная смена аккумуляторов, естественное старение кремния и высокая стоимость, любой холодильник сделают убыточным. Что касается солнечных холодильных абсорбционных установок на бромиде лития, то они достаточно неплохо себя зарекомендовали, в том числе и в качестве кондиционеров. Производство таких установок
может быть освоено достаточно небольшим производственным предприятием с небольшими финансовыми затратами. Температура Т=85–90 град. необходимая для работы бромисто-литиевых установок может быть получена обычным вакуумным плоским солнечным коллектором. Водоаммиачные абсорбционные холодильные установки, гораздо более эффективные, однако для их работы нужна температура порядка Т=180–200 град.
Разумеется, что такая температура может быть достигнута только лишь с применением солнечного концентратора энергии. Если речь идёт о солнечном рефлекторе, то необходимо решить вопрос и системе слежения за солнцем. В стандартном варианте, система слежения и рефлектор являются достаточно дорогостоящими изделиями, однако на самом деле это не так.
На рис. 1 приведён пример того, как индийские изобретатели сооружают из сподручных материалов форму близкую к параболе. Затем поливают эту форму жидкой глиной и доводят её до параболической формы при помощи шаблона. После высыхания глины, поверхность оклеивают пищевой фольгой и бесплатный солнечный концентратор готов! Помещённая в фокус закопчённая медная трубка позволяет нагревать теплоноситель до 300 град.
Очень неплохие солнечные концентраторы можно делать и из телевизионных «тарелок» (рис. 2) и из обычных небольших зеркал наклеенных на поверхность параболической формы. Так что с концентраторами проблем нет. Кстати, если в фокус полутораметровой «тарелки»
поместить литровый чайник, то вода в нём закипает за 8 минут. Создание солнечной кухни это тоже очень перспективное направление, однако, это уже совсем другая тема.
Система слежения за солнцем может быть также очень дешевой, если она будет пассивной. То есть рефлектор будет поворачиваться по времени за Солнцем с той же угловой скоростью, что в условиях сегодняшней электроники реализуется элементарно просто и очень дёшево.
В любом случае надо стремиться к созданию холодильных установок с участием солнечных концентраторов ибо, чем больше будет разница температур, тем выше КПД, тем более экономичной будет установка в целом. Подвод тепловой солнечной энергии может осуществляться при помощи тепловых трубок или теплоносителя. Впрочем, некоторые изобретатели для подвода солнечной энергии используют световоды. Идея эта сверх перспективная, однако, она над ней нужно ещё основательно поработать.
Простейшие холодильники на солнечной энергии можно изготавливать из стандартных абсорбционных холодильников путём замены электронагревателя на солнечную подводку.
Если холод нужен постоянно, а Солнце постоянно не светит, то нагреватель следует дополнить и другими альтернативными источниками энергии. Это может быть ветер, река или морская волна. Как резерв можно использовать и каталитические обогреватели, работающие на газе или бензине. В каталитических обогревателях происходит беспламенное горение топлива. Абсорбционный холодильник объёмом в 40 литров при каталитическом обогревателе будет потреблять 8–10 грамм бензина в час. Такие холодильники могли бы найти спрос у автомобилистов и поставщиков продуктов питания. Существующие «сумки-холодильники» на элементах Пельтье, работают от автомобильного аккумулятора, а фактически потребляют тот же бензин, только в гораздо большем количестве.
Следует заметить, что абсорбционные водоаммиачные холодильники, выпущенные 50 лет назад, продолжают работать и по сей день и ломаться не собираются, что говорит об их сверхвысокой надёжности. Стало быть, если нужно иметь постоянно охлаждаемое помещение, то такую установку можно один раз изготовить и надолго про неё забыть.
На рис. 3 изображён 40-литровый бытовой абсорбционный холодильник, переделанный на альтернативные источники энергии. Холодильник будет работать, если будет оставаться хоть один источник энергии. Для хозяйства, такого объёма явно маловато, но в качестве демонстрационного или лабораторного образца, этого объёма вполне достаточно.
Компрессионные холодильные установки по сравнению с абсорбционными, являются более экономичными и более эффективными. В простейшем варианте для перевода холодильного компрессора на альтернативную энергию может быть использован пневмо или гидродвигатель, который в свою очередь будет работать от суммарной энергии Солнца, ветра, реки и т. п.
На рис 4,5,6 изображены соответственно: низкооборотный холодильный компрессор, автомобильный компрессор и пневмо (гидродвигатель) из которых достаточно несложно изготовить холодильную установку.
Для того чтобы изготовить, например, кондиционер на альтернативной энергии, можно применить готовый автомобильный кондиционер (рис. 7). В качестве привода используется тот же гидро или пневмодвигатель (рис. 6).
Холодильник для рыбной продукции, с низкооборотным холодильным компрессором (рис. 4) лучше изготавливать на плавучей морской платформе (рис. 8). Здесь ветер, Солнце и морская зыбь, являются дополнительными источниками энергии, которые также используются для создания холода.
Общим недостатком всех приведённых компрессионных схем является то, что сначала мы альтернативную энергию преобразуем во вращение, а в компрессоре вращение преобразуется в возвратно-поступательное движение поршня (рис. 11). На этом слишком много теряется энергии. Еще одним недостатком является то, что при нарушении уплотнения вала вращения компрессора, теряется его герметичность, а следовательно и его работоспособность.
Альтернативную энергию значительно проще преобразовывать в возвратно-поступательное движение при помощи мембранного привода. Мембраны PTFE (рис. 9), изготовленные на основе NEOPREN или EPDM, работают в широком диапазоне температур и могут быть использованы как в мембранном пневмоприводе, так и во фреоновом контуре холодильного компрессора. Мембраны могут совершать миллионы циклов, так что на наш век хватит.
Главное преимущество мембранного привода заключается в том, что у него нет утечек, у него нет уплотнения и ему не нужна смазка. Он работает по принципу «Сделал и забыл».
Корпус мембранного устройства при серийном производстве делается методом штамповки с невысокой степенью точности. Так что штампованный корпус получится не намного дороже консервной банки. Он может быть также изготовлен и из полимерных материалов, которые не боятся коррозии.
Все вышеизложенные разработки, являются установками с гарантированной работоспособностью, поскольку они изготавливаются на базе отработанных серийных агрегатов. Однако это лишь очень малая часть холодильных установок, которые могут быть предложены к производству. Для изобретателей и инженеров, холодильная техника на альтернативных источниках энергии, это богатейшее поле для творчества. Холодильная компрессионная машина преобразует механическую энергию в разность температур, Холодильная машина, сделанная «наоборот» позволяет разность температур преобразовать в механическую энергию, то есть на её базе можно изготавливать низкопотенциальные тепловые двигатели, которые в свою очередь могут быть использованы для утилизации избыточного тепла или для работы от геотермальных источников энергии. Помимо абсорбционных и компрессионных способов охлаждения есть и другие очень интересные направления. Так что для изобретателей и инженеров, это неисчерпаемый объём работы.
В заключение приведу несколько общих рекомендаций, позволяющих делать установки альтернативной энергии рентабельными и конкурентоспособными.
1. Индивидуальные установки альтернативной энергии, работающие на производство электроэнергии, в подавляющем большинстве случаев является убыточными, поэтому
альтернативная энергия должна быть направлена не на производство электроэнергии, а на сокращение её потребления.
2. Установки альтернативной энергии должны работать на производство конкретного продукта: тепло, холод, пресная вода, водород, продукты питания и. т. д.
3. Установки нужно стараться изготавливать из стандартных узлов и деталей машиностроительного производства, что позволит их сделать максимально дешёвыми и доступными для самых широких слоёв населения.
4. Наиболее перспективными являются гибридные установки, в которых различные источники альтернативной энергии сначала суммируются, а затем направляются на общую нагрузку.
Холодильник на даче – самая популярная задача для солнечной электростанции
Из-за особенностей эксплуатации и невозможности установки повсеместно сетевых электростанций – самая популярная, доступная и окупаемая задача для солнечных электростанций в частном секторе – энергоснабжение холодильника и мелких электроприборов на даче.
Почему солнечные электростанции столь популярны в дачном строительстве?
Ответ на этот вопрос кроется в особенности эксплуатации солнечных батарей и солнечных электростанций в целом, на территории нашей страны:
- Отсутствует возможность продавать излишки в сеть. Поэтому технология не популярна и не окупаема в районах, где есть бесперебойное энергоснабжение;
- Территориальное расположение центральной и северных частей страны делает почти невозможным эффективное использование технологии в зимний период. Инсоляция падает до десяти раз, а соответственно, снижается и выработка энергии зимой;
- Почти полное отсутствие сетей в пригородах, в удалении от областных центром и дачных селениях, заставляет людей использовать альтернативные источники энергии, среди которых самый удобный и окупаемый – солнечные батареи.
Если обобщить все три пункта, то получается, что использовать солнечные панели в городе – не выгодно, а за городом, например на даче, где света нет, совсем другая картина. Генератор, работающий на бензине, хоть и стоит дешево, обходится дорого в эксплуатации. А дорогие на первый взгляд, солнечные панели окупаются за 2-3 сезона.
Нужно также помнить, что холодильник имеет не высокое собственное потребление, но работает почти круглые сутки. Применение генераторных станций, даже малой мощности, для таких систем нецелесообразно.
Какие солнечные панели лучше выбрать для энергоснабжения холодильника?
Оптимальный солнечный массив должен иметь мощность порядка 400 Ватт. Например, объект вблизи станции Горелово Призерского района Ленинградской области снабжают энергией две солнечные батареи по 200Ватт из монокристаллического кремния, модель HH-MONO200W. Для аккумуляции энергии в системе установлен гелевый аккумулятор 12Вольт 200Ач, способный запасти энергию достаточную для работы холодильника, освещения и небольшого телевизора до двух суток. В случаях более продолжительного ненастья летом или для отдыха в выходные зимой система укомплектована источником бесперебойного питания, через зарядное устройство которого можно зарядить аккумуляторы от генератора.
Мобильный холодильник на солнечных батареях сохранит продукты на жаре и даже заморозит их
Жара набирает обороты. В такую погоду все время хочется чего-нибудь холодненького, но, находясь на отдыхе за городом, приходится довольствоваться сумкой-холодильником, большую часть которой занимают аккумуляторы холода или лед, а места для напитков и продуктов остается не так уж и много. Да и «держит» холод такая сумка всего несколько часов.
Портативный холодильник GoSun Chill объемом 40 л способен работать в любом месте, где отсутствует традиционный источник питания. Производитель предлагает на выбор два внешних устройства: гибкий трехпанельный солнечный модуль мощностью 30 Вт и раскладной стол со встроенной в него солнечной батареей на 60 Вт. Также агрегат функционирует от автомобильного прикуривателя (при включенном двигателе) или от розетки через прилагаемый адаптер. Кроме того, в комплекте с холодильником поставляется внешний аккумулятор емкостью 38 500 мАч, который обеспечит прибору автономную работу в течение 14 часов, например, в дождливую погоду и позволит зарядить любые другие портативные устройства.
На цифровом дисплее можно выставлять температуру в диапазоне от —20 до +20°С, чтобы создать оптимальные условия хранения для разных видов напитков и продуктов.
Габаритные размеры GoSun Chill 59,7 × 40,6 × 48,3 см, масса — 12,7 кг. Для удобной транспортировки, помимо боковых ручек, предусмотрена телескопическая ручка и прочные колеса. Крышка прибора полностью снимается, что облегчает загрузку и очистку камеры. В комплекте есть тканевая сумка для переноски различных аксессуаров и специальные эластичные ремни. И еще один полезный бонус — открывалка для бутылок, расположенная в основании ручки холодильника.
Источник https://neftegaz.ru/science/ecology/332375-kholodilniki-i-nbsp-konditsionery-na-nbsp-solnechnoy-energii/
Источник https://helios-house.ru/kholodilnik-na-dache-populyarnaya-zadacha-dlya-solnechnoj-elektrostantsii.html
Источник https://www.zaggo.ru/article/novosti/tehnika/mobil_nyj_holodil_nik_na_solnechnyh_batareyah_sohranit_produkty_na_zhare_i_dazhe_zamorozit_ih.html