Σε ένα μικρό εργαστήριο, ένας κατασκευαστής αντιμετώπισε ένα οικείο πρόβλημα και το προσέγγισε από μια εντελώς διαφορετική οπτική γωνία. Αντί να βασίζεται σε καύσιμο ή ηλεκτρική ενέργεια, επικεντρώθηκε στην ίδια την κίνηση ως πηγή θερμότητας.
Ένας μηχανικός θερμοσίφωνας
Το αποτέλεσμα είναι ένας συμπαγής, μηχανικά κινούμενος θερμοσίφωνας που παράγει θερμότητα χρησιμοποιώντας μαγνητικά πεδία και χάλκινους σωλήνες. Κατασκευασμένο από την Greenhill Forge, το σύστημα βασίζεται σε προηγούμενες γεννήτριες, αλλά μετατοπίζει τον στόχο από την ηλεκτρική ενέργεια στην άμεση θερμική παραγωγή.
Είναι μια απλή ιδέα στην ιδέα, αλλά η εκτέλεση βασίζεται σε μεγάλο βαθμό στον προσεκτικό σχεδιασμό και την ακριβή κατασκευή.
Πηνίο χαλκού για θέρμανση
Ο πυρήνας του συστήματος βρίσκεται ανάμεσα σε δύο περιστρεφόμενους μαγνητικούς ρότορες. Ανάμεσά τους βρίσκεται ένας επίπεδος δίσκος κατασκευασμένος εξ ολοκλήρου από χάλκινους σωλήνες. Ο σωλήνας τυλίγεται σε μια σφιχτή σπείρα και συγκολλάται σε έναν συνεχή αγωγό. Το νερό ρέει μέσα από το εσωτερικό αυτού του σωλήνα κατά τη λειτουργία.
Καθώς οι μαγνήτες περιστρέφονται δίπλα στον χαλκό, δημιουργούν δινορευτικά ρεύματα μέσα στο μέταλλο. Αυτά τα ρεύματα παράγουν θερμότητα μέσα στα τοιχώματα των σωλήνων. Αντί να σπαταλούν αυτή τη θερμότητα, το σύστημα την συλλαμβάνει αμέσως.
Το κινούμενο νερό απορροφά απευθείας τη θερμότητα καθώς διέρχεται από το πηνίο. Δεν υπάρχει μετατροπή σε ηλεκτρική ενέργεια και δεν υπάρχει δευτερεύον θερμαντικό στοιχείο. Η διαδικασία παραμένει άμεση και αποτελεσματική.
Χτισμένη γύρω από την ακρίβεια
Η διαδικασία κατασκευής ξεκινά με ένα χαλύβδινο σκελετό σχεδιασμένο να συγκρατεί τα πάντα στη θέση τους. Αυτό διασφαλίζει ότι το χάλκινο πηνίο σχηματίζεται ομοιόμορφα και διατηρεί σταθερή απόσταση. Ο σωλήνας, πάχους περίπου 8 mm, τυλίγεται προσεκτικά για να δημιουργήσει μια ομοιόμορφη σπείρα. Οι σφιγκτήρες ασφαλίζουν τη δομή, ενώ η συγκόλληση συνδέει ολόκληρο το πηνίο μεταξύ τους.
Μετά τον καθαρισμό, ο στάτορας τοποθετείται σε ένα τετράγωνο πλαίσιο. Οι μαγνητικοί ρότορες βρίσκονται εκατέρωθεν, συγκρατούμενοι σε ευθυγράμμιση με ρουλεμάν και παξιμάδια ασφάλισης. Η ομαλή περιστροφή είναι απαραίτητη. Ακόμα και μικρές αποκλίσεις μπορούν να μειώσουν την απόδοση ή να δημιουργήσουν αστάθεια. Η κίνηση του νερού κινείται από μια συμπαγή υποβρύχια αντλία. Ωθεί περίπου 600 λίτρα ανά ώρα ενώ καταναλώνει μόνο 10 watt.
Η ισχύς κλιμακώνεται με RPM
Οι δοκιμές χρησιμοποίησαν ένα τρυπάνι με καλώδιο για την κίνηση του συστήματος. Στις περίπου 400 RPM, ο θερμαντήρας επεξεργάστηκε 1,5 λίτρα νερού. Η θερμοκρασία αυξήθηκε από 46,2°F σε 75,9°F σε τρία λεπτά. Το νερό που εξερχόταν από το σύστημα έφτασε τους 83,1°F. Αυτό μεταφράζεται σε περίπου 575 watt θερμικής ισχύος.
Η απόδοση εξαρτάται σε μεγάλο βαθμό από την ταχύτητα περιστροφής. Η σχέση δεν είναι γραμμική. Η ισχύς αυξάνεται με το τετράγωνο των στροφών ανά λεπτό. Ο διπλασιασμός της ταχύτητας έχει ως αποτέλεσμα τετραπλάσια θερμότητα. Στις 2.000 στροφές ανά λεπτό, το σύστημα θα μπορούσε να φτάσει κοντά στα 14,5 kW υπό ιδανικές συνθήκες.
Κατά τη διάρκεια της δοκιμής, η θερμοκρασία του χαλκού παρέμεινε κοντά στη θερμοκρασία του νερού. Αυτό έδειξε ισχυρή απόδοση μεταφοράς θερμότητας. Ο κινητήρας του τρυπανιού υπερθερμάνθηκε πριν ο ίδιος ο θερμαντήρας δείξει τάση.
Πώς λειτουργεί καλυτέρα το σύστημα;
Το σύστημα λειτουργεί καλύτερα όταν συνδυάζεται με άμεση μηχανική είσοδο. Μια ανεμογεννήτρια ή μια μικρή υδροηλεκτρική εγκατάσταση μπορεί να κινήσει τους ρότορες χωρίς απώλειες μετατροπής. Η θερμότητα ξεκινά μόλις το σύστημα περιστραφεί και σταματά όταν τελειώνει η περιστροφή. Αυτό το καθιστά κατάλληλο για μεταβλητές πηγές ενέργειας.
Επίσης, αποφεύγει πολλά συνηθισμένα προβλήματα που συνδέονται με τα συστήματα θέρμανσης. Δεν υπάρχει αποθήκευση καυσίμου, δεν υπάρχει εξάτμιση και δεν υπάρχει παραδοσιακό θερμαντικό στοιχείο που να μπορεί να αστοχήσει. Για τους χρήστες εκτός δικτύου, ο σχεδιασμός προσφέρει μια πρακτική εναλλακτική λύση. Μετατρέπει την διαθέσιμη κίνηση σε αξιοποιήσιμη θερμότητα με ελάχιστη πολυπλοκότητα και λιγότερα σημεία βλάβης.
www.worldenergynews.gr
