Новітні технології дозволили чотирьом інженерам iз команди Hooli створити в хакерській майстерні електростанцію, яка, подібно до справжньої, працює за принципом Ренкіна.
Це стало можливим завдяки перемозі у столичному конкурсі SunnyDay Challenge 2016, призовий фонд якого дозволив придбати необхідні матеріали.
Унікальність проекту полягає і в тому, що автори ідеї не сховають свій винахід у шухляду до появи грошовитого покупця, а виставлять готові креслення в iнтернеті.
Для них важливо, аби темряву у своєму будинку зміг задешево побороти кожен, хто цього бажає.
Багато світла не буває
Типова сонячна електростанція асоціюється перш за все з лискучою фотопанеллю, яку навряд чи може собі дозволити середньостатистичний домовласник.
Саме тому харківські інженери Микола Христенко, Максим Лосєв, Юрій Карелін та Андрій Корнієнко вирішили замінити дорогі фотоелементи демократичнішим дзеркалом Френкеля.
У результаті колектор та пристрій, що перетворює енергію сонячних променів на електричну, досягнув потужності 1 кВт і здатний забезпечити одночасну роботу телевізора, холодильника й комп’ютера.
Своєю експериментальною моделлю ентузіасти хочуть довести, що «домашній» аналог діючих на Заході сонячних електростанцій промислового масштабу можна зібрати з недорогих і цілком доступних матеріалів.
«Пошук нового в енергетиці не завершився, — каже Микола Христенко. — До того ж різного роду інновації з’являються не лише в лабораторіях великих компаній, а й хакерських майстернях. Наш проект — красномовний тому доказ».
Усе почалося з участі в конкурсі SunnyDay Challenge 2016 київської компанії Energy Torrent, учасники якого змагалися між собою за кращу розробку конструкції CSP-електростанції.
Такі прилади виробляють струм завдяки сонячному випромінюванню, що концентрується на порівняно невеликій поверхні.
Поставлене завдання стало фактично продовженням першого конкурсу, який проходив два роки тому.
Тоді молоді інженери отримали завдання змайструвати невеликий сонячний концентратор, потужності якого вистачило б для заварювання кави.
Наступного разу ставки зросли. Нова установка повинна не лише нагрівати певний об’єкт, а й самостійно генерувати електроенергію.
Спочатку команда Hooli зазіхнула на прилад потужністю 3 кВт на годину, але пізніше зрозуміли, що для цього потрібно значно більше часу.
Але йдеться про базову експериментальну модель, розвивати і посилювати яку можна фактично до нескінченності й без особливих проблем.
Домашній конструктор
Генератори, розроблені на циклі Ренкіна, завоювали широку популярність завдяки тому, що виробляють електроенергію та генерують тепло від будь-якого джерела.
Завдяки цьому унікальний метод iз початку століття почали широко використовувати при будівництві великих сонячних електростанцій.
Але проблема в тому, що наразі важко знайти у відкритому доступі креслення та інструкції монтажу невеликих генераторів такого класу, якими могли б скористатися всі, кому це потрібно.
Харків’яни в цій справі стали першопрохідцями й готові поділитися своїми ідеями.
Зараз умільці завершують створення найцікавішого елемента сонячної електростанції, що отримав назву «модуль генерації «Святого Грааля».
«Для перетворення теплової енергії сонця у механічну ми використовуємо цикл Ренкіна, — каже Микола Христенко. — Принцип такий самий, як і на великих електростанціях. У замкненій системі циркулює фреон. Під впливом сонячного випромінювання він випаровується й крутить турбіну, яка, у свою чергу, запускає електрогенератор. Потрапляючи в конденсатор, фреон переходить у рідкий стан, після чого цикл замикається. Тобто ми працюємо над конструкцією генераторного блока від самого початку проекту. Це складна і найцікавіша частина нашої подальшої роботи. До нас із циклу Ренкіна отримували енергію лише у наукових лабораторіях і на електростанціях».
Наступник кроком стане рішення проблеми акумуляції виробленої енергії. Тобто інженерна розробка великого термоса.
У цій системі також задіяна турбіна від бензинового двигуна і безколекторний електромотор. Дорогими і рідкісними деталями харків’ян забезпечили київські колеги.
Решту придбали самі, скориставшись призовим фондом конкурсу в 2500 доларів.
Більшу частину цих коштів виділило посольство США в Україні. Решту Чорнобильська історична майстерня, компанія «Атмосфера» і коворкінг «Платформа».
Цінність моделі й у тому, що вона має форму конструктора. Її елементи використовуються окремо.
Наприклад, зібраний модуль генерації електроенергії можна встановити у місці, де одночасно виробляється тепло.
Тобто є можливість моделювати електростанцію на свій власний розсуд, враховуючи особливості планування будинку.
Але головна ідея цієї задумки полягає не лише в практичності нового приладу. Інженери хочуть довести, що кожен домовласник може самостійно позбутися залежності від енергокомпаній, не витрачаючи для цього великі кошти на купiвлю дорогих джерел альтернативної енергетики.
Ще одна мета — чистий навколишній простір. Організатор SunnyDay Challenge Олександр Зінченко говорить, що застосування таких приладів знизить рівень забруднення атмосфери продуктами переробки вугілля та газу в регіонах.
І чим більше людей змайструє собі за даною технологією маленьку електростанцію, тим здоровішим буде довкілля країни в цілому.
Свою глобальну ідею ентузіасти хочуть реалізовувати за участю не лише вітчизняних, а й іноземних колег, тому після розміщення креслень в інтернеті розраховують на співпрацю з міжнародним співтовариством.
Союзниками у цій справі Олександр Зінченко бачить також зарубіжні університети. Їхня допомога потрібна і тому, що при всій простоті української технології зібрати такий «конструктор» досить непросто.
Навіть за наявністю великого ентузіазму та інженерних знань процес займе кілька місяців. Спростити модель учасники проекту планують при допомозі фахівців, які захочуть підтримати їхню ідею.
Сам собі сонячний енергетик
Актуальність наміру учасників конкурсу SunnyDay Challenge здешевити модель домашньої електростанції стає зрозумілою після знайомства з вартістю вже діючих сонячних генераторів.
На сьогодні до «зеленого тарифу» на Харківщині підключилося 14 родин, які отримують електроенергію з домашніх сонячних електростанцій i продають її надлишки компанії «Харківобленерго».
Фахівці вважають, що в цьому проекті брали б участь набагато більше домовласників, якби існувала державна програма його підтримки.
Самостійно ж придбати сонячну електростанцію потужністю 3 кВт сьогодні може не кожен, бо її вартість коливається у межах 5-7 тисяч доларів.
Калькуляція тут проста. Скажімо, харків’янин Сергій Попов, який підключився до місцевої системи «зелений тариф» якраз чотирнадцятим, придбав сонячні батареї за 4,5 тисячі доларів. Наразі вони покривають увесь дах будинку і є частиною вітчизняної енергосистеми.
Влітку їхньої потужності було достатньо для того, аби «заструмити» усі домашні прилади і навіть поділитися зайвим. Взимку ж доводиться брати електроенергією ще й загальної мережі.
У підсумку вартість придбаної установки родина Попових окупить через 12 років. Правда, термін експлуатації встановлених батарей удвічі довший.
Ліхтарі, які запалює Сонце
Можливості сонячної енергії, використаної у сучасних технологіях, фактично безмежні. У цьому змогли переконатися жителі села Чепіль Балакліївського району.
Там у рамках проекту «Місцевий розвиток, орієнтований на громаду», що реалізується за підтримки Євросоюзу та Програми розвитку ООН, було встановлено на стовпах 14 світильників, які працюють на сонячних батареях.
«Спочатку це була якась дивина, — каже сільський голова Надія Панова. — Мовляв, як же це так — ліхтар світить без дротів. Але потім усі звикли. Принцип роботи цього ноу-хау простий: упродовж дня акумулятор заряджається від сонця, а з настанням темноти лампа вмикається автоматично. Найефективнішi світильники — в період iз квітня по жовтень. А влітку накопиченого за день заряду вистачає на всю ніч».
Щоб встановити світильники, не потрібен електричний кабель, тому палі для освітлення можна змонтувати у будь-якому проблемному місці. У Чепелі найскладнішим для електриків був сільський місток.
Тепер у цьому куточку села так само видно вночі, як і на інших вулицях. На закупiвлю та монтаж ліхтарів витратили 260 тисяч гривень, з яких лише 5 відсотків — внесок місцевих жителів.
Решту коштів виділили з місцевого бюджету та міжнародні організації.
Проект недешевий, але оскільки сонячні світильники дозволяють втричі зекономити загальну кількість енергії, яку використовували традиційні вуличні світильники, то сума виявиться не такою вже й завеликою. До того ж термін експлуатації нових ліхтарів — 20 років.
А жителів сусіднього села Гусарівка завдяки ті й же міжнародній програмі порадували іншим проектом альтернативної енергетики — тепловими насосами, що працюють завдяки енергії землі та вітру. Пристрій був змонтований у приміщенні місцевої амбулаторії.
«Він бере холодне повітря і переробляє у теплову енергію, — каже сільський голова Юрій Дорошенко. — Тут є два наноси. Один нагріває 200 літрів води постійно, а інший працює на опалення. Система дозволяє повністю обігріти 102 кв. м приміщення й зекономити кошти на «комуналку». Раніше в холодну пору людей збирали в одній кімнаті, вкривали шубами й ставили крапельниці, бо обігрівачем могли підняти температуру до 15-16 градусів. Тепер медики задоволені, бо можуть приймати пацієнтів в усіх теплих кабінетах».
Загальний бюджет програми ЄС/ПРООН, що реалізується на Харківщині, становить 24 мільйони євро.
«У нас такий підхід — знизу вгору, — каже координатор Галина Чала. — Спочатку йде ініціатива громадян. І якщо вона вписується в рамки нашого проекту, то ми починаємо співпрацю. Йдеться про чотири напрями — енергозбереження, доступ до якісної питної води, покращення екологічних послуг та загальний екологічний напрям».
