Alexander Kuklev (akuklev) wrote,
Alexander Kuklev
akuklev

Categories:

Упражнения по энергетике

Давно, кстати, хотел проделать мысленное упражнение про эффективный дизельный генератор для частного дома. Поразмышлять я, правда, хотел чисто об эффективности на этапе использования, оставив в стороне вопросы жизненного цикла, т.е. цены, долговечности, издержек производства и утилизации.

Вот допустим есть частный дом, и его хозяева хотят быть независимыми от внешних поставщиков энергии, но одновременно свободно пользоваться энергией. Разница между базовым и пиковым потреблением электроэнергии огромна — они различаются в 20-30 раз. Никакой генератор не может эффективно работать на 1/20-ой своей максимальной мощности, поэтому какая-то эффективность возможна только с использованием большой батарейки, благо у лучших образцов нынче потери энергии на цикле зарядки-разрядки меньше 1%. Тогда от дизельного генератора требуется обеспечивать пиковую нагрузку совместно с батарейкой (стало быть потребная пиковая мощность генератора может быть гораздо ниже), и включаясь то и дела фоново в своём оптимальном по КПД режиме подзаряжать батарейку время от времени. Разумеется, подразумевается, что если он будет работать в этом самом оптимальном по КПД режиме всё время (либо всё время с перерывами на охлаждение, необходимыми конструктивно), то за сутки он суточное потребление электроэнергии домохозяйством уж точно вырабатывает с запасом.

Дневное потребление электроэнергии (горячую воду, отопление и кондиционирование сперва оставим в стороне) частного дома на одну семью составляет в зависимости от количества людей и их привычек где-то от 5 до 16 кВт-ч. При этом средняя базовая потребляемая мощность меньше 1 кВт даже для большой семьи, а в качестве пиковой мощности обычно закладывают 15 кВт, и это без запаса на то, что в доме делают ремонт или что там живёт любитель помастерить электросварочным аппаратом (мощностью до 7 кВт).

Большая батарейка как раз под такое использование — Tesla Powerwall 2, там общая ёмкость 13.5кВт-ч, то есть в общем как раз на сутки. Выдавать она умеет до 2 кВт непрерывно и до 7 кВт пиково. То есть нам понадобится ещё дизельный генератор, способный пиково выдавать ещё 10кВт, ну чтоб с запасом.

Самые эффективные на сегодняшний день экспериментальные двигатели (дающие в оптимальном режиме КПД 55%) имеют отношение оптимальной и пиковой мощности 1:3. В предположении, что эти двигатели можно отмасштабировать, в фоновом режиме такой двигатель сможет полностью зарядить Powerwall 2 за 4 часа, потратив всего 2 литра дизеля*, и будет он иметь рабочий объём всего порядка 0.35л!

То вполне катит в нишу “компактный резервный генератор”, если Powerwall использовать по исходному назначению, т.е. в связке с солнечными батареями на крыше, которые в солнечные дни как раз заряжают Powerwall 2 до упора за светлое время суток.

_______
* Кстати побочно он за эти самые 4 часа будет производить как раз достаточно тепла, чтобы обеспечивать дом горячей водой для мытья рук + чуть более 1 часа душа в сутки.
Subscribe

  • (no subject)

    Встретил фотографию толпы футбольных фанатов, и она меня скорее напугала, у меня уж точно нет желания быть там среди них. Но внезапно я понял, что…

  • Прогресс

    Десять дней назад, вторая ступень SpaceX'овского корабля Starship своим ходом слетала своим ходом на десять километров вверх, и усмепшно приземлилась…

  • О водосбережении

    Как известно, питьевая вода во многих странах дефицитный ресурс. И даже в дождливой Германии летом иногда случаются засухи, в результате которых она…

  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 10 comments

  • (no subject)

    Встретил фотографию толпы футбольных фанатов, и она меня скорее напугала, у меня уж точно нет желания быть там среди них. Но внезапно я понял, что…

  • Прогресс

    Десять дней назад, вторая ступень SpaceX'овского корабля Starship своим ходом слетала своим ходом на десять километров вверх, и усмепшно приземлилась…

  • О водосбережении

    Как известно, питьевая вода во многих странах дефицитный ресурс. И даже в дождливой Германии летом иногда случаются засухи, в результате которых она…