Топливные элементы на древесном угле.

[Z-zyl]

http://ecovillage.narod.ru/energy/jacqu ... _words.htm

Это очень интересная область, исследования в которой могут привести к реальному прорыву в автономной энергетике. Древесный уголь очень дёшев, его преобразование в электричество идёт с высокой эффективностью и отходным теплом высокого потенциала (пригодным для отопления или утилизации в стирлинге или турбине), установка для сжигания технически проста и бесшумна.

Одного килограмма угля достаточно для выработки 5кВт*ч электроэнергии, так что одного ведра с углём средней даче хватит на несколько месяцев. Древесный уголь легко производится из любых древесных отходов в промышленных масштабах.

Автор материала по ссылке давно занимается вопросом. Свяжитесь с ним, предложите помощь: ему сейчас остро не хватает именно станочного парка для реализации более мощных и продвинутых установок (успешные прототипы малой мощности у него уже есть).

 

[moderator]

1. Пожалуйста опишите более подробно технологию преобразования.
2. Древесный уголь очень легок в отличии от каменного. Ведро древесного угля будет весить от силы 5кг (в лучшем случае)
3. 5кв/кг * 5кг = 25кв.
4, Месяц работы холодильника, телевизора и пары лампочек тусклых (минимальный дачный комплект). Потребует:
0.2+0.2+0.05*2=0.5кВт. Итого 0,5*24*30/3 = 120Квт в месяц. Я разделил на 3, так как это реальный расход, не холодильник не телевизор не лампы не горят круглыми сутками..
5. Отсюда мы видим, что на поддержания электричества на маленькой даче нужно в месяц как минимум 24кг угля. То есть как минимум 5! ведер.
6. При оптовой цене угля 17р/за кг (взято отсюда
Получается что на топливо будет истрачено 17*25=250+175=425р
7. итого, цена киловатта энергии равна 425/120 =2,8р Что вполне сопоставимо с текущей ценой электричества. Но потребует амортизаций расходов на оборудование. Т.К не были приведены характеристики и цена угольных генераторов не могу это посчитать.

Но все равно за тему спасибо!

Спойлер: Древеснвй уголь

ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ получают путём нагревания древесины без доступа воздуха в специальных углевыжигательных печах и ретортах. Плотность угля из лиственных пород (берёза, дуб) 380 кг/м3, менее плотные угли даёт древесина хвойных пород: сосна (300 кг/м3) и ель (260 кг/м3). 1 тонна березового угля получается приблизительно из 10 м3 отходов берёзовой древесины естественной влажности, 1 тонна дубового угля - из 8 м3. При выгрузке из печей влажность Древесного угля составляет 2-4%; при хранении она повышается до 7-15%. Зольность Угля древесного должна быть не более 2,5-3%, содержание углерода - не менее 78- 90%.

Особенность Древесного угля - низкое содержание таких примесей, как фосфор и сера, что делает его необходимым для некоторых металлургических процессов. Большая пористость древесного угля обусловливает его высокие адсорбционные свойства.

Древесный уголь для мангаловДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ широко применяют в производстве кристаллического кремния, сероуглерода, активированого угля, электроугольных изделий и др., а также как топливо в быту.

В настоящее время в России активно развивается рынок УГЛЯ ДРЕВЕСНОГО , используемого для приготовления пищи на мангалах в предприятиях общественного питания и на отдыхе. Это обусловлено рядом его неоспоримых преимуществ перед традиционными видами топлива: отсутствие трудозатрат по подготовке, высокая теплоотдача, продолжительное время горения, экономичность, бездымность, компактность при хранении, повышенная пожаробезопасность и др. За прошедшие с начала формирования устойчивого спроса годы (с 1998 года) объем продаж на внутреннем рынке России ежегодно удваивался. Тенденция к устойчивому росту сохранится и в ближайшие годы, т. к. возрастание спроса пока опережает скорость насыщения рынка.


Качество угля, используемого для приготовления пищи, регламентирует ГОСТ на древесный уголь 7657-84. 
Основной показатель качества УГЛЯ ДРЕВЕСНОГО - содержание нелетучего углерода. Различают УГОЛЬ ДРЕВЕСНЫЙ марок А и Б высшего и первого сорта. Для угля , используемого в приготовлении пищи также имеет значение вид древесины, из которой изготовлена продукция. Оптимальным сырём является березовая (высокий жар, быстрая теплоотдача) или дубовая (ровный жар, долгое горение) древесина. Уголь березовый наиболее распространен в северных регионах России, уголь дубовый - в южных. Другие виды древесины мало пригодны для производства качественной продукции.

Наша Компания производит древесный уголь для мангалов, уголь для барбекю только марки А из березового и дубового сырья.

В таблице приведены сравнительные характеристики показателей по ГОСТу на древесный уголь и фактических показателей продукции нашей компании.
Анализ продукции проводился Испытательным центром ГУП "Института горючих ископаемых" аккредитованного в Системе сертификации ГОСТ Р Госстандарта России.

Наименование
показателя


Норма ГОСТ 765784 на древесный уголь
для марки А


Фактические показатели угля

"Огниво"

Высший сорт


Первый сорт

1.Кажущаяся плотность, г/см3 не менее


0,37


0,37


0,37

2. Массовая доля золы, %, не более


2,5


3,0


1,0

3. Массовая доля нелетучего углерода, %, не менее


90


78


92,3

4. Массовая доля воды, %, не более


6


6


1,5

5. Массовая доля угля с зернами в местах погрузки, %, не более:
- размером менее 25 мм
- размером менее 5 мм



5
5



5
5



5
5

6. Массовая доля головней, %, не более


Отсутствуют


2


Отсутствуют

7. Масса 1 дм3 угля г, не менее


210


210


242




В настоящее время наша компания предлагает потребителям древесный уголь березовый и дубовый, упакованный в фирменный цветной пакет весом 2,5 кг, 3 кг, 5 кг, 10 кг.


Предприятиям общественного питания ДРЕВЕСНЫЙ УГОЛЬ для мангалов, уголь для барбекю поставляется расфасованным в бумажные или полипропиленовые мешки по 10 и 15 кг.


Организациям, занимающимся самостоятельной расфасовкой ДРЕВЕСНОГО УГЛЯ поставки осуществляются на вес в полипропиленовых мешках.

печи углевыжигательные

 

[lampinzdrit]

в принципе как альтернатива источникам энергии вполне может прокатить. там куда не смогут дотянуться стандартные линии электропередач.

 

[Z-zyl]

1. Пожалуйста опишите более подробно технологию преобразования.
2. Древесный уголь очень легок в отличии от каменного. Ведро древесного угля будет весить от силы 5кг (в лучшем случае)
3. 5кв/кг * 5кг = 25кв.
4, Месяц работы холодильника, телевизора и пары лампочек тусклых (минимальный дачный комплект). Потребует:
0.2+0.2+0.05*2=0.5кВт. Итого 0,5*24*30/3 = 120Квт в месяц. Я разделил на 3, так как это реальный расход, не холодильник не телевизор не лампы не горят круглыми сутками..
5. Отсюда мы видим, что на поддержания электричества на маленькой даче нужно в месяц как минимум 24кг угля. То есть как минимум 5! ведер.
6. При оптовой цене угля 17р/за кг (взято отсюда
Получается что на топливо будет истрачено 17*25=250+175=425р
7. итого, цена киловатта энергии равна 425/120 =2,8р Что вполне сопоставимо с текущей ценой электричества. Но потребует амортизаций расходов на оборудование. Т.К не были приведены характеристики и цена угольных генераторов не могу это посчитать.

Но все равно за тему спасибо!

1. Она описана по ссылке. По сути - это обычная щелочная батарея, но в которой один электрод - угольный (расходуемый), второй - железный. Расходуемым (жертвенным) материалом в такой гальванопаре является уголь, нужно лишь поставлять в электролит достаточное количество окислителя (достаточно пробулькивать воздух). Поскольку при комнатной температуре реакция идёт медленно, для начала батарею нужно чуть подогреть (потом она будет разогреваться сама, от окисления).
Подробнее - можно читать патенты, ну или приведённую страничку.

2. Для автоматизации подачи уголь всё равно необходимо приводить в вид пасты (угольная пыль с небольшим количеством воды или органической жидкости). При этом плотность его приближается к плотности каменного.

3. 100Вт - никак не назовёшь "тусклой" лампочкой, горение на даче двух лампочек одновременно по 8 часов в день - это уже нетипичные потребности. Главное, что при автономной генереции люди стараются экономить электричество и установка обычных ЛДС снижают потребление впятеро. Я предполагаю, что люди в большинстве своём разумны.
(Не измеряйте электроэнергию в кВт, это же страшно безграмотно! кВт - это МОЩНОСТЬ. А Вы говорите о кВт*ч.)

4. Цена - штука весьма неоднозначная, если мы говорим о вещах, доступных для производства на месте. Древесный уголь получается в кустарных условиях в печке с пиролизным поддоном (просто железный ящик в печи без доступа воздуха), при этом пиролизные газы никуда не деваются и весьма эффективно в той печи горят. Эта "технология" доступна любому дачнику, который топит печь для отопления и не требует почти никаких затрат.
С точки зрения дачника, ему всё равно, каким способом сгорят дрова - сразу, или в два этапа - сначала в процессе пиролиза в древесный уголь, затем в топливном элементе с выхлопом электричества, дрова покупать что так, чтот этак, а всё тепло же всё равно идёт в дело. Рассматривайте приспособы подготовки угля как часть установки.

5. Вы не понимаете, насколько подобный источник меняет ситуацию в целом.
Основная проблема альтернативной энергетики ("солнце+ветер") в том, что даже при приемлимой стоимости самого электричество очень дорого ЗАПАСАНИЕ этой энергии. То есть, Вы можете купить (весьма недорого) небольшой ветряк и солнечную батарею, которые произведут в год годовое потребление Вами электричества. Но толку с этого не будет, потому что ХРАНИТЬ её нельзя (1 кВт*ч энергии, запасёный аккумуляторами обходится в десятки копеек-единицы рублей - не выработанный даже! запасеный: положили, затем извлекли - и вот, за это платите денежку, аккумуляторы-то изнашиваются). Сегодня солнце выдало Вам энергию, а завтра - пасмурно и ветер. Если Вы запаслись аккумуляторами на неделю, то такая ситуация будет повторяться несколько раз в год, а если на две недели - раз в год (зависит от местности, конечно)... а даже аккумуляторы на две недели - это огромные деньги. Что приводит к необходимости иметь дизель-генератор или бензиновый (который с высоким КПД работает только на номинальной, достаточно большой мощности). Расходы на их содержание и обслуживание - ну, прикиньте сами. Когда я прикидывал, дешевле 6р/кВт*ч у меня не получалось.
А теперь представьте, что у вас есть СБ, ветряк + вот такая батарейка с запасом угля, которая подключается автоматически когда надо и с максимальным КПД расходует угля ровно столько, сколько взято электричества, при этом отдавая ещё и тепло для горячей воды или отопление. Топливо - из дров - бесплатно или почти бесплатно (мы же все равно должны сжигать чтобы отапливать! что сразу дрова при горении, что выработаное электричество в доме обязательно станут теплом, так какая разница, как?).

Понимаете? Это революция для автономных систем на селе.

Что касается армотизации оборудования: Вы знаете, сколько стОит подключить дом, который стоИт всего в 5 км от ЛЭП? Абсолютному большинству это неподъёмно. А тут появляется относительно технологичное дешёвое решение для всех.

 

[Z-zyl]

Я так понимаю, оно выглядит слишком разумно и "традиционно".
В смысле - нет бредовых обещаний "эликсир молодости за 2000 баксов завтра, с доставкой на дом!", никаких эфиров, супергениальных теорий, красивых картинок, а просто обычная простая техника, которую вполне реально довести до ума, и которая ТОЧНО воспроизводима любым желающим... Нет гласов, что всё засекретило ЦРУ, никто не просит сотен тысяч долларов...
Зато есть нормальная сложная наука - электрохимия, куча формул, работа с литературой, исследования, плюс сложная работа по инженерии установки, которая бы собиралась в кустарных условиях и стоила бы приемлимых денег (а ведь это возможно!).

Это так скучно, правда?

П.С.: почитайте, пожалуйста личные сообщения.

 

[moderator]

Я посчитал две лампы по 50ватт каждая. Расчеты достаточно справедливы, даже с неким запасом, так что притянутыми за нос их не в ту не в другую сторону не назовешь.

Про печь, пиролизные газы плс. по подробнее.
И почему Вы решили, что я предвзято отношусь к этой теме? Разве я сделал какие то выводы?
Выводы делать рано, надо разобраться.
Но в любом случае за тему огромное спасибо, она будет интересна не только мне.
Возможно по результатом обсуждения из нее получится сделать не плохую статью
И крайне желательно попробовать это все на практике.

 

[Z-zyl]

Про печь, пиролизные газы плс. по подробнее.
И почему Вы решили, что я предвзято отношусь к этой теме? Разве я сделал какие то выводы?
Выводы делать рано, надо разобраться.
Но в любом случае за тему огромное спасибо, она будет интересна не только мне.
Возможно по результатом обсуждения из нее получится сделать не плохую статью
И крайне желательно попробовать это все на практике.

Что именно подробнее? Вы знаете, как делают древесный уголь? Нагревают дерево без доступа воздуха. Органика разлагается, остатки воды реагируют с углеродом, получается водород и небольшое количество СО. Это очень горючие газы, которые при сгорают мгновенно, как только выйдут из пиролизной ёмкости.

Да ёлки-палки... статья. Дело-то - не в статье, есть реальная возможность сделать практичную железяку.
На практике это уже попробовали - при мощностях порядка ватт. Но нужно хотя бы несколько сот ватт. И вот тут уже нужно сильно поработать.
Интересно вот что. Главная причина из-за которой отказались от этой технологии большие дяди - большая энергетика сжигает каменный уголь. Примеси серы в каменном угле убивают электролит. Древесный уголь имеет другой состав, там гораздо меньше серы (не то чтоб совсем нет, но гораздо меньше). То есть, для автономной, независимой энергетики это не проблема. И эта энергетика экологична: деревья растут.

 

[moderator]

Про изготовления древесного угля я слышал, но как оказалось достаточно поверхностно, т.к. про пиролизные газы я узнал от Вас.
Вопросы только чисто экономические, а из них следуют технические для рассчетов.
1. При какой температуре жарят дерево, для получении угля?
2. Теплоемкость процесса? Сколько тепла понадобиться для сжигания одного килограмма дерева и превращения его в уголь?
3. Сколько газа выделиться с одного килограмма дров или же проще, сколько дополнительного топлива потребуется для переработки одного килограмма древесины?

 

[Z-zyl]

1. При какой температуре жарят дерево, для получении угля?
2. Теплоемкость процесса? Сколько тепла понадобиться для сжигания одного килограмма дерева и превращения его в уголь?
3. Сколько газа выделиться с одного килограмма дров или же проще, сколько дополнительного топлива потребуется для переработки одного килограмма древесины?

1. 300С - достаточно, просто это будет очень медленно. Чем больше - тем быстрее, ~500C достаточно для большинства случаев.
2. Если газы сгорают, то тепло не требуется, а выделяется. Пиролиз - один из процессов,которые происходят при горении дров. Сколько тепла Вы обычно тратите чтобы получить головёшки в костре? Если источник тепла внешний, а газ мы используем для чего-то ещё (для чего?) то основное там - выпаривание остаточной воды, от 0.1 до 0.5МДж/кг, в зависимости от того, насколько сырое сырьё.
3. 0. Дополнительного топлива для этого не требуется. Само дерево - топливо, просто специально создаются условия, когда топливо сгорает не всё сразу: к твёрдому углю доступа у воздуха нет, сгорают только газы, которые выходят из пиролизной ёмкости. Остаётся только твёрдая часть, почти чистый углерод (золы там около 3%).

 

[moderator]

Тогда по подробнее, как достичь в домашних условиях того, что бы и дрова горели и уголь образовывался, все мы знаем, что при обычных условиях после сгорания воды остается только зола.. угли все сгорают вместе с деревом.

 

[Z-zyl]

Тогда по подробнее, как достичь в домашних условиях того, что бы и дрова горели и уголь образовывался, все мы знаем, что при обычных условиях после сгорания воды остается только зола.. угли все сгорают вместе с деревом.

Так выше же: ёмкость, более-менее герметичная, с небольшими (небольшими) отверстиями наверху. Для полного сгорания газов нужно, чтобы отверстия тоже выходили в зону высокой температуры. Можно сделать трубу-отвод, как в

Спойлер: перегонном кубе

Когда мы школотой мешали черный порох для всяких дурных забав, мы просто брали старую кастрюлю с крышкой, дырявили крышку, пихали туда опилок и ставили её в костёр.

 

[Igor56]

1. 300С - достаточно, просто это будет очень медленно. Чем больше - тем быстрее, ~500C достаточно для большинства случаев.
2. Если газы сгорают, то тепло не требуется, а выделяется. Пиролиз - один из процессов,которые происходят при горении дров. Сколько тепла Вы обычно тратите чтобы получить головёшки в костре? Если источник тепла внешний, а газ мы используем для чего-то ещё (для чего?) то основное там - выпаривание остаточной воды, от 0.1 до 0.5МДж/кг, в зависимости от того, насколько сырое сырьё.
3. 0. Дополнительного топлива для этого не требуется. Само дерево - топливо, просто специально создаются условия, когда топливо сгорает не всё сразу: к твёрдому углю доступа у воздуха нет, сгорают только газы, которые выходят из пиролизной ёмкости. Остаётся только твёрдая часть, почти чистый углерод (золы там около 3%).

В "эпоху тотального дефицита" (80-е гг) мне иногда приходилось изготавливать очень качественный АУ (активированный уголь).
Так вот, ни 500°С ни тем более 300 не дают чистый углерод (без примесей органики).
Только через пару часов при 900°С прекращаются выделения из угля (из берёзовой чурки)...
Однако, требования у меня к АУ были, скажем так, - специфические (приходилось затем тщательно отмывать кислотой и пр. и пр.). Какие у вас требования - не знаю.

(сомневаюсь, что быстропортящийся расплав натрий-о-аш можно дома "на коленке" восстанавливать из соды. А сливать эту беду - гадить почву или водоёмы. К тому же, попадание щелочи на кожу обывателя, а особенно - в глаза, весьма чревато последствиями.)

 

[Unmasker]

Мне кажется для домашних условий сильно сложно. Не конкурент энергии Солнца и ветра.

 

[Z-zyl]

В "эпоху тотального дефицита" (80-е гг) мне иногда приходилось изготавливать очень качественный АУ (активированный уголь).
Так вот, ни 500°С ни тем более 300 не дают чистый углерод (без примесей органики).
Только через пару часов при 900°С прекращаются выделения из угля (из берёзовой чурки)...
Однако, требования у меня к АУ были, скажем так, - специфические (приходилось затем тщательно отмывать кислотой и пр. и пр.). Какие у вас требования - не знаю.

(сомневаюсь, что быстропортящийся расплав натрий-о-аш можно дома "на коленке" восстанавливать из соды. А сливать эту беду - гадить почву или водоёмы. К тому же, попадание щелочи на кожу обывателя, а особенно - в глаза, весьма чревато последствиями.)

Всё-так АУ - это углерод более высокого качества, чем просто древесный уголь. При 300С вся органика разлагается и выходит, это лишь вопрос времени. Возможно - очень большого времени, но тем не менее, я лишь расставил границы снизу.

Восстанавливать отработанную щёлочь в домашних условиях - увы. Только нейтрализовать. Разумеется, все операции с ней (думаю, согласитесь, что расплавленная щелочь при 300-600С - невероятно агрессивна) должны проходить в закрытом объёме и без какого-либо контакта с людьми. Тут именно техническая хитрость: как добиться того, чтобы расход был малым, а установка простой.
Но КПД в 35-50% для компактной установки малой мощности для сжигания угля - очень привлекательная величина.

 

[Z-zyl]

Мне кажется для домашних условий сильно сложно. Не конкурент энергии Солнца и ветра.

Сложно для самостоятельного изготовления кем попало? Да.
Для использования? А вот это уже зависит от конструкции.

В конце-то концов, солнечная батарея или ДВС - тоже весьма сложные в изготовлении вещи. Однако, используются они весьма просто: поставили, подключили провода, обеспечили топливом или выставили на солнце... работает.

 

[Unmasker]

Мне кажется для домашних условий сильно сложно. Не конкурент энергии Солнца и ветра.

Сложно для самостоятельного изготовления кем попало? Да.
Для использования? А вот это уже зависит от конструкции.

1. Нужно добыть уголь.
2. Специальную воду.
3. Компрессор поставить.
4. Нагревать до 400 градусов.

Добывать уголь надо постоянно. Воду менять. Дрова жечь.

Хотя этот метод может стать дополнением к Солнцу и ветру. А тепловую энергию потраченную на создание угля и нагрева раствора, направить на отопление и подогрев горячей воды. Тогда выглядеть он должен как печь: одна камера для приготовления угля, а вторая для получения энергии.