Проблема в энергетике и решение

Инновация в энергетике

Новый взгляд на проблему современной генерации
новый физический принцип
новое техническое решение

экономия
экология

Принцип работы электростанции

Упрощенно схема работы современной электростанции изображена на рисунке. Она состоит из испарителя (1), конденсатора (3), паровой турбины (2) и насоса возврата конденсата (4).

К испарителю подводится тепловая энергия, в результате чего вода в нем начинает кипеть. Образовавшийся пар проходит через турбину и приводит ее во вращение, а вместе с ней и генератор. Отработавший пар попадает в конденсатор, где охлаждается и конденсируется в жидкость. Образовавшийся конденсат возвращается насосом обратно в испаритель и процесс повторяется.

новый взгляд на поток энергии

Если посмотреть на поток тепловой энергии, которая движется от испарителя к конденсатору, то эту энергию можно условно разделить на два типа. Та энергия, которая зависит от разницы температур между испарителем и конденсатором и вторая энергия – это теплота парообразования, – константа и зависимость ее от температуры чрезвычайно мала.
Первая энергия участвует в выработке электроэнергии и, проходя через турбину, уменьшается, превращаясь в энергию вращения турбины, а затем и в электроэнергию. В результате температура и давление проходящего через турбину пара уменьшаются.
Но вторая энергия – теплота парообразования, - проходит сквозь турбину, совершенно никак с ней не взаимодействуя. Эта энергия всегда достигает конденсатора в неизменном виде и выделяется на нем в виде неиспользованного тепла, приводя к нагреву конденсатора и существенному снижению КПД электростанции. Говоря прямо – к потерям.

ТЭС

Если теплоноситель (пар) имеет температуру 550°С, то на долю первой энергии приходится порядка 70% энергии, а на теплоту парообразования – 30%. И КПД такой электростанции не превысит 70% от общего произведенного тепла. Данные показатели характерны для электростанций, использующих для работы газ, мазут и работающие на перегретом пару.

АЭС

По мере снижения температуры носителя соотношение меняется в худшую сторону: процентное содержание первой части энергии уменьшается, а теплоты парообразования увеличивается. Так при температуре пара 370°С соотношение составляет порядка 40% к 60%. И КПД такой электростанции на превысит 40%. Данный показатель характерен для атомных электростанций, где используется насыщенный водяной пар.

Низкая температура носителя

Если же температура пара будет немногим выше 100*С, то соотношение становится уже 5 к 95 и ниже. И КПД такой электростанции будет меньше 5%. Этот показатель относится к мини-электростанции, работающей при низкой температуре.
Как видно, по мере снижения температуры носителя вклад теплоты парообразования стремительно растет.

Это и является причиной снижения КПД электростанции по мере снижения температуры носителя – неиспользуемая (скрытая) теплота парообразования.

Вся мировая промышленность за прошедшие 170 лет шла по пути использования первого типа энергии, совершенно не обращая внимания на вторую – теплоту парообразования. Для этого требовалось увеличивать перепад температур на электростанции и влиять на параметры турбины, что в итоге приводило к усложнению и удорожанию электростанций. Это тупиковый путь. С одной стороны, из нынешней технологии выжато все, что только возможно и дальнейшее увеличение температуры носителя и КПД турбины повысит общий КПД электростанций лишь на единицы процентов. С другой стороны, поскольку теплота парообразования не используется, то её вклад в общие потери все равно будет оставаться огромным! И эта неиспользованная энергия впоследствии сбрасывается в атмосферу, словно отход, приводя к прямому разогреву планеты.

Современная генерация похожа на то, как если бы мы брали молоко, снимали с его поверхности сливки, а само молоко не просто сливали в канализацию, а еще и платили за его утилизацию. В то время как молоко тоже само по себе является ценным продуктом, а также из него могут быть получены другие продукты: сыр, творог и др.

Heatoff - это использование теплоты парообразования

На рисунке изображена генерация по технологии HeatOff.

Ключевым отличием технологии HeatOff является использование для выработки электроэнергии именно второй части энергии – теплоты парообразования, - почти не вовлекая при этом в процесс первую энергию.

В этом случае мы «отвязываем» КПД нашего устройства от разницы температур, можем вырабатывать электроэнергию при очень низкой температуре вплоть до 0°С, получая поистине революционно иные результаты!

Преимущества технологии HeatOff