АГРЕГАТ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ В ДОМАШНИХ УСЛОВИЯХ

Техническое решение относится к области энергетики, а именно, к области генерирования электрической энергии, и может быть использовано в качестве электрогенератора в условиях малых поселений, удаленных объектов, а также с не стабильной подачей электрической энергии.
В дальнейшем при характеристике разработанного технического решения будет использован термин «нагреваемый элемент». В рамках данного описания он означает конструктивную деталь двигателя внешнего сгорания, принимающего тепловую энергию. В качестве нагреваемого элемента могут быть использованы теплообменник, теплообменный цилиндр, а также аналогичные конструктивные элементы.
Также при характеристике разработанного технического решения в дальнейшем будет использован термин «теплогенератор». В рамках данного описания он означает любое устройство, способное при сжигании органического материала генерировать тепловую энергию.
Известна (SU, авторское свидетельство 1760147) электротеплостанция, содержащая дизельную силовую установку, котел - утилизатор и электрогенератор, приводимый во вращение дизелем. При работе электротеплостанции происходит сжигание топлива в цилиндрах дизеля и в топке котла-утилизатора, куда подают выхлопные газы дизеля, и получение электрической энергии от электрогенератора, приводимого во вращение дизелем, и тепловой энергии от котла-утилизатора, причем количество сжигаемого в котле-утилизаторе топлива регулируют в диапазонах относительных электрической и тепловой нагрузок 0,2-1,0 и 0,4-1,0 соответственно.
Недостатком известной электротеплостанции следует признать ее низкую экономичность, необходимость подвоза жидкого топлива для дизельной силовой установки, а также ее стационарность.
Известен (RU, патент 2035667) теплоэлектрогенератор, содержащий корпус, в котором размещены топочное устройство с трубой для отвода отходящих газов, встроенное в водяной кожух охлаждения и включающее керамическую горелку, подключенную к газопроводу с запорно-регулирующей арматурой, вентилятор с патрубками забора и подачи воздуха, зажигательное устройство и теплообменник, соединенный трубопроводом с водяным кожухом охлаждения и через циркуляционный насос и трехпозиционный вентиль с системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения, блок управления вентилятором, запорно-регулирующей арматурой, циркуляционным насосом и трехпозиционным вентилем. Кроме того, устройство дополнительно содержит теплообменник-рекуператор, термоэмиссионные преобразователи, включающие эмиттеры, коллекторы, тепловые трубы и общую систему охлаждения, а также инвертор, включенный в систему энергоснабжения, при этом теплообменник-рекуператор размещен в среде отходящих газов между керамическими горелками и теплообменником с возможностью нагрева воздуха после вентилятора, тепловые трубы установлены в верхней части топочного устройства и взаимодействуют с коллекторами и системой охлаждения, последняя образует с теплообменником, водяным кожухом охлаждения, системой отопления и/или бойлером системы горячего водоснабжения единый контур циркуляции теплоносителя, причем керамические горелки выполнены в виде горелок инфракрасного излучения, а эмиттеры расположены в зоне их излучения и скоммутированы вместе с коллекторами на инвертор.
Недостатком известного устройства следует признать сложность конструкции, а также ее стационарность.
Технический результат, получаемый при реализации разработанного технического решения, состоит в упрощении конструкции средства получения электрической энергии.
Для достижения указанного технического результата предложено использовать агрегат для получения электроэнергии в домашних условиях. Разработанный агрегат содержит топочное устройство с трубой для отвода отходящих газов и генератор электрической энергии. Кроме того он дополнительно содержит емкость с органическим веществом с температурой кипения свыше 200°С, установленную с возможностью нагрева топочным устройством, микро-турбину, подключенную к валу генератора электрического тока, вход мини-турбины по пару подключен к указанной емкости с органическим веществом, а выход по пару органического вещества - к теплообменнику-рекуператору, выход которого подключен к емкости с органическим веществом.
В качестве топочного устройства может быть использована любая печь, применяемая в быту для приготовления пищи или обогрева помещения. Указанная печь может работать на любом топливе - жидком, твердом или газовом топливе.
При горении топлива в топочном устройстве выделяющаяся тепловая энергия разогревает органическое вещество с высокой температурой кипения с образованием пара, пар органического вещества поступает в микро-турбину. Вращение микро-турбины приводит к вращению вала генератора электрического тока. Получаемая электрическая энергия обеспечивает освещение помещения, а также работу типового набора электрических бытовых приборов (холодильник, телевизионный приемник, компьютер). Прошедший через микро-турбину пар органического вещества охлаждается в теплообменнике - рекуператоре до температуры конденсации и поступает обратно в емкость с органическим веществом.
Объем и тепловые характеристики органического вещества, а также технологические характеристики теплообменника -рекуператора зависят от используемой микро-турбины.
В некоторых вариантах реализации охлаждающий (водяной) контур теплообменника - рекуператора может быть подключен к системе отопления дома. Также он может быть подключен для лучшего охлаждения воды к дополнительному теплообменнику.
В качестве органического вещества могут быть использованы многоатомные спирты, синтетические смазочные масла на основе кремнийорганических жидкостей, парафин и другие высшие предельные углеводороды. Желательно использовать нетоксичные плохо воспламеняющиеся вещества.
Для лучшего обогрева емкости с органическим веществом желательно, чтобы емкость с органическим веществом, по меньшей мере, частично была размещена в топочном устройстве.
В базовом варианте агрегат может быть реализован следующим образом.
Отдельно расположенная в лесу усадьба лесника включает жилой дом с печным отоплением в виде дровяной печи, а также подсобные помещения и водоем. Агрегат представляет собой дровяную печь, в которую вмурована емкость с залитым в нее глицерином. Выход емкости по пару через вентиль подключен к входу микро-турбины. Микро-турбина установлена с возможностью вращение вала электрогенератора. Выход по пару микро-турбины подключен к первому входу теплообменника - рекуператора. Первый выход теплообменника рекуператора подключен к емкости с глицерином. Второй вход теплообменника-рекуператора подключен шлагом через насос к водоему. Насос запитан от электрического аккумулятора, а также подключен к генератору электрического тока.
При необходимости выработки электрической энергии разжигают печь, разогревают глицерин в емкости до температуры кипения, открывают вентиль, пары глицерина поступают в микротурбину с передачей вращения на генератор. Одновременно подключают насос, подающий воду в теплообменник - рекуператор. Генератор вырабатывает электрическую энергии, в теплообменнике -рекуператоре происходит частичная конденсация паров глицерина, сконденсированный глицерин возвращается в емкость. Охлаждающая вода поступает из теплообменника - рекуператора в водоем.