Отчет №1 о работе над солнечными коллекторами.

За день до зимнего солнцестояния, проводил испытания солнечного коллектора собственной разработки. Солнце висело так низко, что пришлось охотится за его лучами. Градусов было где то -20. Дело происходило на территории “Тюменского Центра Лайфхакинга”

(Так я креативно обозвал, участок 10 соток, с жилыми постройками, в центре города)

Конструкция.

Прототип солнечного коллектора изготавливался из двух листов пенопласта.

Первый нес функцию конструкционной базы, точное его название: Пенополистирол экструзионный Экстрол 30, с размерами 1180х580х50

Он достаточно плотный и жесткий, его применяют для утепления полов, в основном. По нему можно ходить. Имеется также в нем, выступ для стыковки в нахлест, что уменьшает проблему щелей в листовой теплоизоляции.

На этот жесткий лист монтировался настоящий Пенопласт ПСБ-С 15, толщиной 100мм.

Он продавался в листах 1000х2000мм

Он очень легкий но легко рассыпается. (Стоит брать поплотнее.)

Из него я сделал раму, со стенками те же 100мм, с размерами 1000х580

Эту раму я прикрепил на лист Экстрола посредством двухстороннего скотча и клея Момент монтаж Экспресс MB-50, и оставил на ночь.

Толком ничего не склеилось и осталась порядочная щель, которую я заделал уплотнителем для дверей с внутренней стороны. (Надо было на монтажную пену клеить)

Далее прикрепил изнутри пленку для парника на двухсторонний скотч, сверху алюминиевую фольгу, затем вложил лист черной матовой виниловой пленки, серии Oracal 641.

Медную трубку 15х1мм обмотал той же пленкой и разместил по центру рамы.

Завершило композицию пластиковое покрытие ПЭТ, приклеенное также на двухсторонний скотч. (Двухсторонний скотч не обеспечивает долговечное сцепление, и будет использоваться только на стадии экспериментов.)

Тестирование. 

21.11.13 около 14ч местного Тюменского времени.

Облачность практически нулевая, но весь участок был в тени от соседних построек, за исключением солнечного зайца средних размеров, рядом с туалетом типа сортир

К нему были прислонены какие-то заснеженные доски, словно специально подготовленное место для монтажа солнечной энергетики.

Коллектор установил перпендикулярно солнечному свету, и горизонтально, для вертикального положения не хватало лучей.

Сначала замерил температуру наружного воздуха: -19°С (Будем считать что -20°С)

Потом заделал края трубки уплотнителем для дверей, предварительно поместив датчик температуры где то в центре трубки. Температура начала подниматься и где через 20мин. зафиксировалась чуть выше +30°С. Разница вышла 50°С градусов, вполне рабочая.

При том, что примерно ⅕ часть коллектора запотела, и пара веток дерева затеняла пару процентов площади.

Температура внутри корпуса, составила около +15°С

Затраты с габаритными размерами коллектора 1180х580мм.

Трубка медная - 150р. (Примерно, за метр)

Пенопласт низкой плотности - 60р.

Пенопласт жесткий - 200р.

Пленка тепличная - 7р.

Скотч двухсторонний - 40р.

Фольга алюминиевая - 15р.

ПЭТ (пластиковое стекло) - 80р.

Пленка черная матовая Oracal 641 - 40р.

Клей монтаж - 35р.

Итого: 627р.

В пересчете на м2 - 2118р.

Это дорого, но есть один нюанс. Я планирую встраивать солнечные коллекторы прямо в стены и крыши, и поэтому утепление стены не будет включаться в стоимость коллектора. Это снижает стоимость к 367р. и 1240 за м2 соответственно.

Предварительные расчеты показывают что соотношение: 10 площадь дома и 15 площадь солнечных коллекторов обеспечивают избыток тепла в любой солнечный день.

Этот избыток желательно накапливать в тепловом аккумуляторе в качестве резерва на пасмурные дни.

Цена СК на 100м2 площади дома выходит 180000р., если добавить 50% на все остальное с автоматикой выйдет 270000р. Что при затратах 15000р. на отопительный сезон окупится за 18лет. А я себе поставил задачу сделать окупаемость за 5лет.

Это вполне реально сделать, за счет дальнейших оптимизаций конструкций, уточнения расчетов, за счет некоторых компромиссов, использования вторсырья, и перехода на оптовые цены материалов.

В следующей серии будет тестирование медных трубок на эффективность солнечного нагрева, в четырех вариантах: без покрытия, с черной пленкой, с черной изолентой, углеродное нанопокрытие с вкраплениями алмазов :)

Разрабатывается стандарт альтернативной транспортной системы для сельской местности.
В нем объединяются, автоматические транспортные средства на базе шасси веломобилей на электротяге, велодорожки, и теплицы для агрокультур.
Система автоматизации движения: оптическое ориентирование электроники по нарисованной линии.
Для животных, предусматриваются грунтовые переходы, через тоннели.

В недалеком будущем, овощи и фрукты в этих тоннельных дорогах, смогут собирать роботы, и складывать в автоматические тележки, которые незамедлительно отвезут свежие витамины в ближайший город.
Отопление теплиц можно сделать автономным с помощью солнечных коллекторов, и грунтовых тепловых аккумуляторов.

Историческая справка:
Свой первый автомобиль, Генри Форд создал, как раз на базе вело-шасси, но потом отказался от этой концепции в пользу модели "Т", более тяжелой и прожорливой.Но все же, практически наполовину легче, обычных сегодня полутора тонн.

Колеса у Модели "Т" походили на мотоциклетные.

В начале двадцатого века, были широко распространены электромобили.
в 1910-х в Нью-Йорке в такси работало до 70 тысяч электромобилей. Значительное распространение в начале века получили и грузовые электромобили, а также электрические омнибусы (электробусы).

Сейчас снова появилась тенденция к уменьшению массы автомобиля перехода на электротягу.
На этом витке истории, добавятся композитные легкие материалы и автоматическое управление.

PRT + Велодорожка

Вело-тоннель будет востребован зимой (в северных странах), в нем будет постоянная плюсовая температура и очищенный воздух, и возможно также, попутный ветер.

Вело-тоннели могут быть совмещены с системой индивидуального автоматического транспорта ( PRT)

Надземные переходы, могут быть включены в систему велотоннели-PRT.

На конструкциях системы, возможно органично включить  рекламные площади.

В ближайшие годы система может быть реализована в Лондоне, где уже действует персональный автоматический транспорт в аэропорту "Хитроу", а также есть проект строительства вело-тоннелей "CkyCycle".

Сэм Мартин (Sam Martin), директор департамента архитектуры в Лондоне, предложил революционный, хотя и вполне предсказуемый проект под названием «SkyCycle». Он подразумевает строительство футуристических стеклянных тоннелей, поднимающихся над городом – уже через пару-тройку лет по ним могли бы быстро и безопасно перемещаться велосипедисты.

Персональный автоматический транспорт (PRT) ULTra английской компании Advanced Transport Systems Ltd.

Прогноз развития автоматического транспорта на междугородних направлениях

Вы наверное считаете, что автомобили-роботы, начнут активно использоваться в России лет через 20-30?
Но все может развиться намного стремительней, если появятся перспективы получения большой прибыли.

Iveco Civis — современный сочленённый направляемый автобус фирмы Irisbus. С 2004 года такие автобусы эксплуатируются в Лас-Вегасе, Клермон-Ферране и Руане. Направляющая система — оптическая: автобус оборудован видеокамерами, которые следят за специальной разметкой. Передача — электрическая, автобусы Civis из Лас-Вегаса имеют четыре тяговых двигателя. Длина этих автобусов — 61 фут, или примерно 18 метров (автобусы сочленённые, с «гармошкой»). Каждый автобус вмещает до 120 пассажиров. Заявленный срок жизни автобусов — 22 года.
На базе автобуса Civis создан также троллейбус Cristalis. Такие троллейбусы эксплуатируются в Лионе и нескольких других городах

На федеральных трассах трассах и муниципальных дорогах, хозяева формально водители, и они будут активно сопротивлятся, появлению на своей территории всякой роботехнической «нечисти».

Другое дело коммерческие трассы, где хозяева, владельцы дороги, а водители гости.
Вот где можно развернуться.
Для начала потребуется переписать стандарты таких дорог, с учетом возможностей робототехники.

На таких дорогах не будет предусмотрен обгон, так как все роботы-автомобили будут двигаться с одинаковой скоростью. Для исключения возможности лобовых столкновений, полосы будут разделены перегородкой.
Так как не нужен обгон и «автоботы» будут двигаться очень точно, не нужным будет делать дорогу сплошной, достаточно двух небольших полос, шириной 40-50см.
Это придаст таким дорогам железнодорожный характер.
Такая значительная экономия, позволит владельцам, вместо щебня и асфальта, закупить парк «автоботов».
Легковые автомобили перевезут на специальных платформах, водители смогут во время поездки спокойно спать за рулем.
Грузовики на такие дороги не пустят, они не впишутся в формат.

Возможно будет иметь экономический смысл, довести сходство с железной дорогой, до своего логического завершения: вместо асфальта проложить две полосы узкоколейки.
Такой вариант выйдет не дороже однополосной асфальтовой дороги, а эффективность перемещения грузов, и срок службы, будут значительно выше.

Все это приведет к разделению функций старых и новых дорог, первые останутся для крупных грузоперевозок, вторые для безопасной перевозки пассажиров и небольших грузов.

Сверхэкономичным вариантом коммерческой дороги, могут стать велодорожки для автоматических веломобилей. Они подойдут для сообщения между селом и городом, хотя и федеральная такая трасса, сможет иметь пропускную способность 1млн. пассажиров в месяц.
Система автоматизации движения может быть очень простой и дешевой: оптическое ориентирование по нарисованной линии, или по магнитным меткам.
Такие системы, обычная практика школьного кружка по робототехнике, их уже применяют в некоторых странах.

Для движения зимой, потребуется укрыть дорожки пластиковым тоннелем. Целесообразно разместить параллельно теплицы, овощи из которых смогут перевозить автоматические тележки. Отопление теплиц можно сделать автономным с помощью солнечных коллекторов.

Вывод:
Давно уже нет никаких технических препятствий для реализации систем автоматического транспорта, в разном ценовом диапазоне.
Самое узкое место как обычно, инерция мышления, которая может быть преодолена, значительным снижением стоимости проезда.

Нидерландская фирма 2getthere разработала систему FROG (free ranging on grid). Маршрут следования заложен в бортовой компьютер автобуса, который определяет своё местоположение по магнитным меткам на дороге.
Систему FROG используют автоматические микроавтобусы ParkShuttle, Роттердам и система Филиас (англ.) в нидерландском Эйндховене.

РАЗВИТИЕ РОБОТОТЕХНИКИ В СФЕРЕ СТРОИТЕЛЬСТВА И КОММУНАЛЬНЫХ УСЛУГ

Автоматизация строительных работ будет постепенно возрастать, превращая строителей в операторов и настройщиков техники. То же самое будет происходить с уборкой мусора и обслуживанием канализации.
Потребность в присутствии гастарбайтеров отпадет, но они смогут переквалифицироваться в операторов и работать не выезжая из своей страны через скоростной интернет.
Для этого задействуют лёгких “аватаров”-операторов, с помощью которых и будут управляться строительные автоматы. Из людей на стройках останутся лишь прорабы, дизайнеры, и архитекторы.

Штукатурная машина Барам может наносить раствор на 60м2 в час, что в 10раз производительней среднего штукатура. Такое повышение эффективности позволит доработать машину до окончательной автоматизации.

Строительные аватары смогут закрывать не автоматизированные пробелы и контролировать уровень качества, в том числе с помощью недоступных для человека органов “чувств”. Измерять расстояние “взглядом” с точностью в доли миллиметра, “видеть” в инфракрасном диапазоне для проверки теплоизоляции, выполнять без тренировки хирургически точные движения, извлекая их из компьютерной памяти.

Инженер из Молдовы, разработал похожую концепцию автоматизированной сборки зданий.

Роботы пылесосы выползут из квартир на улицы городов и увеличатся в размерах. В канализацию заползут змеевидные роботы. Появится фобия на тему нападения стальных змей через унитаз. Это место станет дырой в безопасности дома. Воры смогут проникнуть в дом, управляя такими дурно пахнущими роботами. Хозяева домовладений будут вынужденны приобрести бронированные унитазы с цифровыми замками на крышках.

ТеплоАктивный забор

Тепловые воздушные коллекторы, заменят собой заборы. Так как они вполне могут выполнять ограждающие функции, и при этом вырабатывать тепло от солнечных лучей.
При использовании вторичной переработки, себестоимость может быть ниже забора из профнастила.
Последний, можно модернизировать до уровня теплового коллектора.
В качестве прозрачной части, можно использовать хорошо зарекомендовавший себя поликарбонат.
Некоторые фирмы уже используют его, для создания ограждений имеющих современный и привлекательный внешний вид.

Тепло будет перекачиваться вентиляторами, по теплоизолированным трубам.
С забора(25м*2,5м) выходящего на дорогу, на участке в 6соток, можно получать тепловую мощность в 6кВт, по самым скромным расчетам, зимой.
Что практически позволяет свести весь отопительный сезон, к декабрю, январю.
А если применить сезонный тепловой аккумулятор, то можно будет обойтись и без традиционного отопления.

Компьютерная экосистема или как накосить электричества для рендер-фермы

Электроэнергия – это то, без чего современный человек не представляет своей жизни. В эпоху индустриализации подавляющий объем электроэнергии вырабатывался централизовано, промышленным способом на электростанциях. В последнее время в связи с экологическими проблемами, дефицитом ископаемого топлива и его неравномерного географического распределения становится целесообразным вырабатывать электроэнергию, локально на месте потребления. Для этого могут использоваться ветроэнергетические установки, солнечные батареи, малые газогенераторы. Одним из самых перспективных способов, это получение энергии из обычной травы…

В основе почти всех видов альтернативной энергетики стоит энергия солнечных лучей. Энергетика в «Деревне будущего» может полностью основываться на солнечной энергии. Но при этом без использования дорогих фотоэлектрических панелей или концентраторов с двигателями Стирлинга. Растения, являются достаточно эффективными накопителями солнечной энергии. (4%)
При этом растения, по сравнению с техническими солнечными установками, практически ничего не стоят. С одного гектара за теплое время года можно получить до 400тонн зелёной массы.

Для получения из этой массы энергии, ее сначала нужно превратить в биогаз. Из одной тонны растений можно получить в среднем 150м3 биогаза, а из одного м3 газа можно получить с помощью 2,5 кВт·ч3 электроэнергии, и 2,5 кВт·ч тепловой энергии.
Кроме того с этой тонны получается 750кг отличного удобрения. Таким образом, с одного гектара земли при низкой урожайности, можно получать в теплый сезон 3000м3 биогаза, а из биогаза электроэнергии 7500 кВт·ч и тепла 7500 кВт·ч
Если взять за норму 720кВт·ч в месяц электроэнергии на одного человека, то для такой нормы человеку нужно накосить 2тонны зелёной массы. Даже с обычной косой это не займёт больше одного рабочего дня.
Если же считать один гектар на одного человека, то получаются такие нормы: * 600 кВтч электроэнергии в месяц на человека * 26м2 отапливаемой площади при расчете 50Вт на м2, в течение 240дней (холодный сезон в Сибири)

В холодное время года, вместо свежей зеленой массы будет использоваться заготовленный силос.

Тепличная гидропоническая система.

Горячая вода от генератора на биогазе, по трубам поступает в траншейные теплицы, где выращиваются агрокультуры.
Через теплицы уже теплая вода поступает в жилые дома. Часть СО2от сжигания метана направляется на воздушную подкормку растений в теплицах. Также в теплицы идет часть удобрений из биореактора.
В свою очередь органические отходы из теплиц направляются в биореактор. Часть электрической энергии генератора, расходуется на доосвещение для обеспечения нормального фотосинтеза растений.

Контролем климата и питанием растений управляет компьютер. Сено с полей может использоваться как субстрат для агрокультур. Опылением растений, в случае необходимости, могут заниматься пчелы или шмели.
С одного м2 теплицы можно получать до 300кг овощей в год

Такая система обеспечивает нормальную рентабельность при сравнительно низких инвестициях. В целом это обычный сельский бизнес.

Умное отопление Энергетическая схема

Сверхрентабельность «Деревни будущего» обеспечивает система «Умного отопления» – это домашние суперкомпьютеры с водяным охлаждением. Теплая вода из теплиц забирает тепло у процессоров и направляется в отопительную систему дома.
Сеть домашних серверов образует суперкомпьютер поселка. Генератор на биогазе обеспечивает электричеством домашний суперкомпьютер средней тепловой мощности в 4кВт·ч

Стоимость компьютерно-отопительной системы вполне сравнима с другими видами отопления.

Один мощный процессор в среднем выделяет 100Вт·ч и стоит 200$. Чтобы обеспечить 4кВт·ч тепла, достаточно 40 процессоров на 2Ггц, что равняется 8000$ + 8000$ другое «железо». В общем, вся отопительная система обойдется в полмиллиона рублей, и в руках профессионала, окупиться меньше чем за 2года. Рыночная стоимость услуг «Рендер фермы» 50коп. в час за 1ГГц. 40 процессоров заработают за сутки 1000руб., при затратах электроэнергии на 100руб!
 Такая сверхрентабельность, позволит в дальнейшем инвестировать в дорогую альтернативную энергетику.

Преимущества:

• Экономичное отопление без трубы, не отапливает улицу. 
• Электричество не просто греет дом, а сначала производит полезную работу в виде вычислений. 
• Компьютер с водяным охлаждением можно разогнать до более высокого уровня производительности
• Если владелец не достаточно грамотен, для того лично чтобы использовать свои компьютерные мощности, он может сдавать компьютерное время в аренду. 
• Даже сдача в аренду отопительного компьютера полностью окупит затраты на отопление и будет приносить прибыль 

Таким образом, отопление из расходной части бюджета, становится его доходной частью. Понятие рендер-ферма обретает буквальное значение. Рендер-фермеры станут в авангарде модернизации деревни. Василий, запустив процесс вычислений, пойдет косить траву на свежем воздухе, и будет всегда в хорошей физической форме, живя на природе в экологической обстановке.