Солнечная концентратор и паровая турбина

Добрый день.
Долго вынашивал эту идею, после того, как вообще в принципе начал увлекаться альтернативной энергетикой. На данный момент моя идея полностью сформирована и доведена до конечного результата, правда пока только у меня в голове.
Есть один нюанс который был рассмотрен в процессе написания данной статьи. Солнечный концентратор отличается от солнечного коллектора (хоть и является некой разновидностью) тем что фокусирует в пучок лучи, которые попали на него напрямую от солнца. То есть данная конструкция обязательно подразумевает наличие теплового накопителя любой сложности, потому как работать такой коллектор будет только при наличии ясного неба и направленности концентратора прямо на солнце.
А теперь, если вам все же интересна именно эта тема, налейте себе свой любимый напиток, устройтесь по удобнее и читайте в удовольствие.
Начну по порядку.
Все скомпоновано в несколько этапов реализации идеи.
1- Объединить солнечный концентратор и паровую турбину
(для выработки электроэнергии и тепла в доме).
2- Упростить сборку и настройку солнечного концентратора.
3- Разработать паровую турбину удобную для реализации первого пункта и улучшить ее для повышения КПД.

Итак... На первом этапе все понятно. Солнечный концентратор собирает солнечную энергию и передает ее теплоносителю, который в свою очередь участвует в парообразовании и работе турбины, которая в свою очередь крутит электрогенератор.
Конечно если солнечный концентратор не будет отвечать требованиям, то будет довольно проблематично добиться каких либо успехов в последующих этапах. По этому о солнечном концентраторе стоит поговорить очень развернуто.
Свою конструкцию солнечного концентратора я назвал Дабл Парабл (Double Parabola), что означает наличие в конструкции двух параболических деталей. Первая основная и самая большая часть концентратора выполняет только свою основную функцию- фокусирует все солнечные лучи в один пучок. Но так как создать идеально ровный параболический желоб который собирал бы пучок лучей в ровную линию очень проблематично, то для увеличения кпд такой установки необходимо собрать лучи которые прошли мимо трубки абсорбера. Для этого делается дополнительная деталь в виде маленького параболического желоба, который устанавливается за трубкой абсорбером и фокусирует на ее обратной стороне лучи которые пролетели мимо.
Можно конечно обойтись листом железа приваренным к трубке-абсорберу. Но это уже на усмотрение того кто будет изготавливать подобную конструкцию. Вариантов решения может быть много, главное что бы цель была одна.

По приложенному рисунку концентратора видно, как лучи фокусируются на трубке-абсорбере все до единого. Теперь дело за настройкой. В интернете можно найти очень много решений по управлению подобными солнечными концентраторами, но все они зависят от пожеланий потребителя, а так же от места монтажа.
Один из практичных вариантов это- горизонтальный солнечный концентратор. У такого варианта отпадает надобность в повороте конструкции по горизонтали, так как качество пучка солнечных лучей будет зависеть от точности вертикального наведения. Еще одним условием является направление расположения конструкции. При расположении концентратора вдоль линии "запад - восток" концентратор будет работать весь световой день начиная с восхода и в плоть до заката. Но пик производительности при таком расположении будет начиная с 10:00 и до 15:00.
С конструкцией концентратора разобрались и теперь пора перейти к остальным частям моей задумки. А именно это накопитель тепловой энергии и паровая турбина.
Тепловой аккумулятор обязательно должен состоять из теплоизоляционного материала для предотвращения утечек накопленного тепла. А так же он должен состоять из наполнителя, который не будет плавиться или испаряться от накапливаемой теплоты. Несколько раз я видел варианты таких аккумуляторов наполненных обычным грунтом, песком, водой, солями. Но выбор теплоаккумулятора зависит от потребностей которые он должен будет удовлетворять. В данной статье речь пойдет о паровой турбине, по этому выбор наполнителя в теплоаккумуляторе очевидно должен быть высокотемпературным.
Как самый простой вариант можно выбрать выкопанную яму в огороде, стены пол и потолок которой необходимо оборудовать термоизоляцией, как я уже говорил, для предотвращения утечек тепла. После "утепления" можно засыпать яму на половину тем же грунтом, что был выкопан из нее и немного утрамбовать для большей теплоемкости. После трамбовки, укладываем трубы так как захотите, главное что бы обогревалось как можно больший объем грунта в вашей яме. Хотя зная свойства тепловой энергии равномерно рассредотачиваться по доступному объему, можно сильно и не заморачиваться с укладкой труб. Этот процесс имеет слишком много нюансов, которые каждый должен обнаружить при постройке данного сооружения сам. Не примите за неуважение к читателю, но в чем не силен, в том врать не стану.
Сам же я как и все собираюсь учиться на своих ошибках, так как найти знания в интернете по этим вопросам тяжело.
Далее после теплоаккумулятора следует испаритель, который должен превращать воду в горячий пар, который в свою очередь должен вращать паровую турбину. На этом этапе я думаю тоже не имеет смысла задерживаться на долго и придумывать как эффективно испарять воду. Единственное что первым делом приходит на ум, это- холодильник от самогонного аппарата. Дело конечно не шуточное, но на основе этого агрегата можно создать вполне неплохой испаритель.
Ну вот и подошла очередь к паровой турбине. Перекопав немало материала в интернете Я заметил то что промышленные паровые турбины изготовлены по типу вала на котором имеется набор крыльчаток. Я считаю данная конструкция в корне неправильна и использует энергию пара не полностью.

Продолжение следует...

 

Продолжаем мою монобеседу.
Я уже говорил ранее о том что паровые турбины использующие пар для раскручивания лопастей используют энергию пара не полностью, потому как лопасти отталкиваясь от пара, похожи на ветряк. Но как мы знаем, ветряки могут давать энергию только при той нагрузке, которая не превысит сопротивление силы ветра. Создать хороший ветряк можно, но создать постоянный ветер на планете к сожалению нельзя. Так же как нельзя заставить солнце светить постоянно независимо от облачности. Можно лишь только запасти энергию этих стихий в аккумуляторы.
Конструкция турбины которая прикреплена к этому посту- это лишь макет. Но с помощью этого макета я могу объяснить, в чем ошибся конструктор этой турбины. Первое что я хочу сказать в отношении этой конструкции, это то, что лопасти-трубки из которых идет пар имеют аэродинамическое сопротивление. Убрать это сопротивление возможно с помощью доработки конструкции. Эта доработка должна выглядеть следующим образом:

После такой доработки из-за отсутствия лопастей отсутствует и аэродинамическое сопротивление. Эта доработка может быть сделана из любого полимера, либо металла. Смотря у кого какие пожелания.
Следующий момент который относится к этой турбине это - тяга. Формулы мне не интересны, да и вам думаю тоже. По этому сразу перейду к объяснению своих мыслей.
Отталкиваясь о воздух, пар встречает на своем пути очень слабое сопротивление. Это как если человека заставить бежать по воде а не по твердой поверхности. Если сила отталкивания от поверхности воды стопой ноги будет недостаточной, то человек станет проваливаться. То есть, это я все к тому, что если на генератор этой турбины поставить нагрузку которая превышает отталкивающую силу пара, то турбина будет терять обороты и напряжение генератора будет падать. Если погрузить такую турбину в ведро с водой, то отталкивающая сила пара будет в сотню раз больше. Это возрастание КПД такого генератора в несколько сот раз. Отношение конечно зависит от параметров самого генератора.
Опытов еще не проводил и сказать точно какой будет кпд у такого генератора не могу. Но это всего лишь идея для улучшения ущербной конструкции.

Остается лишь объединить три элемента в один комплекс по получению свободной энергии от солнца. Параболический концентратор+тепловой аккумулятор+улучшенная паровая турбина.
Приступаем к обсуждению. Вопросы, претензии, советы. Пишите все.