Strona główna » energia elektryczna » Wiejski system energetyczny- tańczy, śpiewa, recytuje.

Wiejski system energetyczny- tańczy, śpiewa, recytuje.

Archiwum

Największym problemem technicznym i finansowym w rewolucji energetycznej nie są tak naprawdę koszty nowych technologii. One się już mieszczą w bardzo podobnej skali kosztów jak dotychczasowe. Największym problemem są elektrownie, których moc jest stała i nie bardzo można nią sterować, a zresztą i tak zmniejszenie mocy praktycznie nie daje oszczędności paliwa. Krótko mówiąc problem nazywa się turbiny parowe.

Naprawdę najlepiej by było przeprowadzić całą rewolucję energetyczną. To by oznaczało zastąpienie lub przebudowanie olbrzymiej większości budynków na pasywne, nie wymagające ogrzewania a także zastąpienia całej generacji cieplnej wiatrową, słoneczną i wodną oraz przechowywaniem chwilowych nadmiarów prądu na czas kiedy będzie potrzebny. To jest ideał. Zupełnie możliwy do wykonania, nawet w Polsce.

Ale zanim taki scenariusz nastąpi musi minąć sporo czasu. A całkowite oparcie na energii odnawialnej jest możliwe, nawet bez przechowywania całej energii która potrzebujemy w momencie, w którym nie możemy jej wyprodukować. To czego brakuje należy wytworzyć w energetyce cieplnej, czyli ze spalania. Spalać można paliwa kopalne i zazwyczaj je się właśnie spala. Ale równie dobrze można spalać paliwa odnawialne. Z punktu widzenia używania silnika stacjonarnego zbyt dużych różnic pomiędzy benzyną, gazem ziemnym a biogazem nie ma.

Za to silnik wewnętrznego spalania ma jeszcze jedna, bardzo ciekawią właściwość. Temperatura górnego źródła ciepła jest najwyższa z wszystkich innych dostępnych konstrukcji. Jeszcze lepsze jest to, że możemy ją dalej podwyższać, w ten sposób zwiększając sprawność.

Tak dochodzimy do konkretów. Wyobraźmy sobie zwyczajny silnik spalinowy, tylko nie zasilamy go samym powietrzem, a czystym tlenem. Oczywiście, jeśli użyjemy seryjnego silnika, to ilość paliwa musiałby dawać bardzo uboga mieszankę. W przeciwnym razie poszukiwania zaginionej głowicy silnika i fragmentów korbowodu by mogły dość długo trwać. Albo bardzo krótko, jeśli by się odnalazły w czyjejś kuchni, oczywiście.

Właściwie po co tak kombinować? Po to, aby uzyskać wyższą temperaturę spalania. Wyższa temperatura spalania to wyższe ciśnienie, możliwy większy stopnień rozprężenia spalin, albo większa ilość ciepła do użycia w następnym stopniu. Czy tym stopniem będzie turbina zasilana spalinami, czy obieg parowy, czy po prostu ciepło grzewcze, mamy trochę energii praktycznie za darmo.

Skąd wziąć ten tlen?

To jest ważne pytanie. Pierwszą i nadal najpowszechniej stosowana przemysłową metodą jest destylacja skroplonego powietrza. Metoda ma dużo zalet, jak np. to, że instalacja jest wystarczająco droga, aby jakiś Kowalski nie mógł konkurować z wielkimi koncernami. Oraz dużą czystość produkowanych gazów. Co razem przekłada się na cenę, ale z drugiej strony powoduje konieczność albo spalana tlenu zaraz obok wytwórni gazów, albo jego transportu. Transport likwiduje cały możliwy i potencjalny sens energetyczny i ekonomiczny takiej zabawy, wiec raczej tą kwestię pomińmy. Samych instalacji skraplania powietrza jest dość mało, koszty skraplania także są niemałe i razem to wszystko ma mały sens.

Od czego jest technologia?

Od relatywnie niedługiego czasu mamy następną możliwość. Nie tyle rozdzielanie azotu i tlenu, co zwiększanie ilości jednego lub drugiego w mieszaninie, przy użyciu zeolitów. Czyli, najprościej rzecz ujmując chudzi o kawałki porowatych skał (jak pumeks) o porach takiej wielkości, że akurat do nich pasują cząsteczki tlenu. Do zbiornika z takim zeolitem po prostu wtłaczamy powietrze pod pewnym, niewielkim ciśnieniem. Cząsteczki tlenu trochę bardziej się przytulają do zeolitów, otwieramy zawór, to co zostało wypuszczamy, bo nam niepotrzebne. Potem przy użyciu podciśnienia wysysamy to co zostało. W taki sposób w tym wysysanym jest około 30-35% tlenu. Oczywiście nic nie stoi na przeszkodzie, aby zrobić to odwrotnie, czyli zeolity przytulają cząsteczki azotu, a najpierw wypuszcza się powietrze wzbogacone w tlen. Rozwiązanie z pochłanianiem azotu nie do końca ma sens, bo po tlenu jest w powietrzu mniej, więc łatwiej rozwiązać problem. Po 3 takich obiegach mamy mieszaninę składającą się z ponad 90% tlenu. Co całkiem przyjemne, mamy tez sporo argonu, który jest trudny do oddzielenia od tlenu.  Pozostało też kilka procent azotu.

Tym już można zasilać silnik

Proces spalania już wygląda trochę lepiej, ale aby nie zgubić głowicy razem z korbowodem, to albo wypuszczamy dużo tego tlenu razem ze spalinami, co jest głupim marnotrawstwem, albo rozwiązujemy sprawę inaczej. Korzystając, jak wszędzie ze dobrych starych rozwiązań. Jedynym z nich, powszechnie dziś stosowanym, jest recyrkulacja spalin. W innych celach, ale też się będzie nadawać. Zwłaszcza dla stacjonarnego silnika. Też trzeba przemyśleć ile. W końcu zasilanie silnika czystym tlenem byłoby równowartością pięciokrotnego doładowania. Pięć razy większa moc z pojemności, pięć razy więcej paliwa. Ale jednocześnie większy problem ze spalaniem stukowym, więc konieczny niższy stopień sprężania. Więc wyższa temperatura spalin. Czyli wszystko ma sens jeśli jakoś tę energię spalin wykorzystamy. W taki oto skomplikowany sposób został na nowo odkryty silnik z turbodoładowaniem.

Nie wszystko stracone. Wracamy do zasilania powietrzem wzbogaconym do powiedzmy 80% i pozostaje 15% azotu. Jest recyrkulacja spalin, więc z powrotem do cylindrów wpada bardzo dużo dwutlenku węgla. W taki sposób w cylindrze przed spalaniem mamy powiedzmy 50% tlenu, 15% azotu, 2-4% argonu i reszta to produkty spalania- dwutlenek węgla i para wodna. Z taką ilością tlenu oczywiście temperatury spalania są dość solidne. Ale- dwutlenek węgla i para wodna to są gazy cieplarniane. To nie tylko oznacza, że robią ładną kołderkę do zagotowania naszej jedynej planety. Oznacza to także, że w procesie spalania odbierają ciepło i je dalej wypromieniowują. I w rzeczywistości przy takim zestawie parametry mogą być takie, ze silnik jednak wytrzyma.

To teraz patrzymy co się stało po wybuchu w cylindrze. Oczywiście paliwa jest na biedną mieszankę, 20 wiek juz minął. To znaczy, że pozostało trochę tlenu. Są oczywiście produkty spalania , CO2 i H2O, może jakieś związki siarki, czy inne śmieci.

Jest jeszcze jeden produkt- przy wyższej temperaturze i nadmiarze tlenu narobiliśmy trochę tlenków azotu. Zwykle do ich pozbycia się służy katalizator, z którego wychodzi z powrotem azot i tlen. Tlenki azotu są nieprzyjemne, nie należy ich wypuszczać do atmosfery. Ale z drugiej strony są to związki azotowe, które mają swoją wartość.

Gdyby tak jakoś je złapać?

To łapiemy. Najlepiej je skroplić. Ale spaliny mają swoją temperaturę. To ją obniżamy, przy okazji produkując parę. Przyda się, zawsze można ją rozprężyć i coś na tym zarobić. Jeśli instalacja jest za mała na turbinę parową (tak, pamiętam nie lubię ich, ale tu jest wyraźnie mniejsza od silnika tłokowego), to można użyć maszyny parowej. Technologia trochę zapomniana, a niesłusznie.

Na tym etapie jeszcze nie chcemy kondensacji. To jest dalej, Po prostu grzejemy wodę. Jakąś wodę użytkową.  Ogrzewanie, czy cokolwiek innego. Spaliny się w wymienniku skraplają i powstaje kondensat. Od strony wymiennika musi być materiał odporny  na działanie kwasów. I cała filozofia, to dokładnie jest zastosowane w kondensujących piecach gazowych. Ale tam kwasów jest sporo mniej. Zresztą zamiast zbierać mieszaninę dziwnych kwasów, to można nimi, jeszcze gorącymi, potraktować kredę. Tak, zwykłą kredę. Efektem będzie więcej dwutlenku węgla oraz tzw. saletra norweska, czyli nawóz azotowo- wapniowy. A reszta kwasów może być dalej zobojętniona wapniem i mamy od razu wytworzony handlowej wartości sztuczny nawóz.  Jak na część spalin z silnika to nie jest źle.

W pozostałej części spalin mamy już naszą resztkę tlenu i azotu, ale są to naprawdę małe ilości, może nawet mniejsze niż argonu. Te pozostałe spaliny składają się głównie z dwutlenku węgla. Temperatura i energia już są dosć niskie, kilkadziesiąt stopni, może pod 100 C. Ale można właściwe ten dwutlenek węgla schłodzić i sprężyć. To nie jest zysk energetyczny, a wręcz przeciwnie. Jeśli możemy wykorzystać tą różnicę ciepła, właściwie tylko do ogrzewania, to OK. Jeśli nie, trzeba jakoś nasz CO2 schłodzić poniżej 31 C. To jest temperatura krytyczna, powyżej której tego gazu nie da się skroplić.  Teoretycznie można jakiś czas przechować nasze spaliny w całości w jakimś balonowego typu zbiorniku. Co prawda takie rozwiązanie nie pozwoli na zbyt długie działanie naszego generatora, ale właściwie to nie mam y takiej potrzeby. Aby czasem dostarczać prąd, którego będzie brakować z wiatru i słońca, to właśnie nie ma działać non stop, a jedynie czasami, przez kilka- kilkanaście, kilkadziesiąt godzin. Spaliny podstudzimy i zmagazynujemy. W polskim klimacie w ten sposób o każdej porze roku schłodzimy je poniżej 31 C. Co najmniej z rana będą zimniejsze. Mając nadwyżkę energii w sieci, schładzamy i sprężamy nasze spaliny. I w ten sposób powstaje piękny, skroplony CO2, który gazem wielkiej wartości nie jest, ale jak dodamy trochę wodoru np. z elektrolizy w momencie nadmiaru prądu z wiatru, to mamy z powrotem czysty  metan, który trafia do sieci gazowej, albo do silnika. A to co się nie skropliło to jest mieszanka w której być może nawet połowę stanowi argon. Szkoda tego wyrzucać. Jak ktoś się pyta dlaczego szkoda, to niech u dowolnego sprzedawcy gazów technicznych, w dowolnym kraju ile oni za ten argon pieniędzy chcą….

W taki piękny sposób, przy użyciu silnika benzynowego, może być ze szrotu i paru dość prostych elementów do kupienia w różnych sklepach, mamy wspaniałą wiejską instalację która tańczy śpiewa, recytuje. I jeszcze robi gazy.

W końcu z byle czego na wejściu zrobić na wyjściu energię elektryczną, zestaw związków azotowych, dwutlenek węgla, albo i metan oraz argon, to nie takie hop. Ale całkowicie możliwe. Może z wyjątkiem dobrej czystości argonu, ale to najmniejszy w tym wszystkim problem. Nie wydaje się to wam „nieco” wydajniejsze niż dzisiejsza generacja prądu?

Przecież, gdyby użyć całości dwutlenku węgla ze spalania, oraz tego który wydzielił się z kredy do syntezy metanu z wodoru uzyskanego z nadwyżek elektryczności, to cała ta zabawka wytworzy więcej metanu niż sama spali!!!

Reklamy

Skomentuj

Wprowadź swoje dane lub kliknij jedną z tych ikon, aby się zalogować:

Logo WordPress.com

Komentujesz korzystając z konta WordPress.com. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie z Twittera

Komentujesz korzystając z konta Twitter. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Facebooku

Komentujesz korzystając z konta Facebook. Wyloguj / Zmień )

Zdjęcie na Google+

Komentujesz korzystając z konta Google+. Wyloguj / Zmień )

Connecting to %s

Follow rewolucja energetyczna on WordPress.com
%d blogerów lubi to: