Сушилки на основе концентраторов солнечной энергии

В свое время на моей площадке была размещена информацию об удивительных разработках нашего ученого, изобретателя и основателя предприятия «Syneko» Харьковчанина, Александра Согоконь. Его оригинальные солнечные концентраторы индивидуальной конструкции находят применение, как источник тепловой энергии в быту и во многих отраслях экономики. Мне приятно с ним общаться, и я внимательно слежу за его разработками. Сушилка на основе солнечного концентратора, которую он представил, найдет широкое применение для аграрного сектора и прежде всего для дачников и хозяев индивидуального домостроения.

В очередной раз поражаюсь его творческой настойчивостью в расширении линейки солнечных концентраторов, а на мою просьбу он согласился поделиться деталями разработки, и я с удовольствием предлагаю ее вам, уважаемый читатель.  Далее информация с его слов.  

Концентраторы солнечной энергии следует рассматривать как универсальные источники тепловой энергии. В зоне максимальной концентрации энергии (фокальной области) можно размещать что угодно: различные предметы, различные приемники энергии, различные преобразователи энергии. Имея в распоряжении всего один концентратор, путем замены устройства, расположенного в фокальной области, можно получить множество полезных функций, как для бытовых нужд, так и для промышленного использования.

Сейчас расскажу, как использовать концентратор в качестве сушилки. Следует заметить, что процесс сушки чего-либо, связано с большой затратой энергии. На испарение одного литра воды расходуется тепловой энергии в 5,4 раза больше, чем на нагрев этой же воды от 0 до 100 градусов по Цельсию. Поэтому, исключение из процесса сушки традиционных энергоносителей, цена на которые постоянно увеличивается, является выгодным делом. А учитывая то, что при этом не образуется углекислый газ, то еще и полезным делом в экологическом измерении.

Чтобы превратить концентратор в солнечную сушилку, надо в фокальной области быстро нагреть воздух, и по трубопроводу доставить его в сушильную камеру, в которой находятся что угодно, например, фрукты, ягоды, овощи, или грибы. Конечно же, что концентратор при этом должен быть направлен на солнце.

Температуру в сушильной камере можно регулировать тремя способами, а именно: изменять скорость прокачки воздуха, или отвлекать концентратор на определенный угол от солнца, или использовать эти рычаги одновременно.

На фото представлен один из первых экспериментальных образцов. Кольцевой концентратор диаметром 1,8 метра создает фокальную область в виде цилиндра вдоль своей оси симметрии. В фокальной области расположена стеклянная труба с коаксиальными металлическими сетками внутри. Внешнее холодный воздух всасывается вентилятором и пропускается сквозь трубу. А дальше, нагретый до температуры 60-70 градусов воздуха, попадает в сушильную камеру объемом в 50 литров.

Первые испытания проводились на сушке яблок различных сортов. К сожалению, взвешивания сырья при загрузке ни совершалось, но мерой веса было ведро собранных яблок. Процесс сушки длился 5-7 часов. Антоновка сохнет быстрее, а кальвиль на час-полтора дольше. 

На фото изображены первые результаты. Качество сухофруктов намного лучше, чем тех, что продаются в наших супермаркетах.

Эксперименты по сушке яблок с солнечными сушилками различных конструкций продолжались до начала ноября. Но, когда температура наружного воздуха приблизилась к нулю и минусовых отметок, то стало ясно, что воздух, как тепловой агент, в этих условиях плохо справляется со своими функциями. Поэтому, для работы сушилок в зимних условиях надо использовать комбинированный подвод тепловой энергии и воздуха, и теплоноситель в виде жидкости.

Причем, такой подход имеет еще одно преимущество. Тепловую энергию можно накопить в тепло аккумуляторе, и, в случае необходимости, продолжить процесс сушки после захода солнца. Следует отметить, что комбинированный подвод тепла используется и в современных профессиональных электрических сушилках: горячий воздух и инфракрасное излучение от ламп.

Таким образом, на основе проведенных экспериментов и полученного опыта в проектировании сегментированных концентраторов, вырисовывается следующая перспектива.

  1. Используя концентраторы небольшой мощности (до 1 кВт), можно создать линейку компактных сушилок с объемом сушильной камеры 10-50 литров для бытового, личного использования. Даже в сентябре-октябре течение солнечного дня (12-14 часов) можно сделать две закладки яблок.
  2. На основе более мощных концентраторов (2-6 кВт) можно создать линейку профессиональных сушилок с накопителем тепловой энергии, комбинированным подводом тепла и двойным использованием горячего воздуха, которые могут работать круглогодично. Объем сушильной камеры 100-400 литров. Конструктивные особенности сегментированных концентраторов солнечной энергии позволяют реализовать независимые каналы для нагрева воздуха, и накопления энергии в тепло аккумуляторе, что предоставляет дополнительные возможности в использовании и управлении этими ресурсами.
  3. Нет никаких противопоказаний для построения как стационарных, так и мобильных солнечных сушилок мощностью 20 — 40 кВт и более. Но такие мощные (особенно стационарные) системы должны быть гибридными, то есть иметь возможность работы и от традиционных источников энергии в периоды отсутствия солнечного сияния.

Приведу две цитаты из недавней работы, опубликованной в интернете на языке оригинала: «Сушка зерна в период послеуборочной обработки — Наиболее эффективное средство обеспечения его сохранности.» «Затраты на энергоносители при сушке в общей себестоимости зерна могут достигать до 24%".

В Украине собирают миллионы тонн зерновых культур. И почти четверть себестоимости — это затраты на сушку для обеспечения надежного хранения. Все хорошо знают, что во время жатвы, как правило, стоит хорошая солнечная погода. Поэтому, если даже вполовину уменьшить затраты на сушку, использовав энергию солнца, то это можно рассматривать как существенную инвестицию в агросектор.

Приведу расчеты также из источника интернет, тепло- массообменных процессов при сушке зерна, которые уверенно указывают на возможность промышленного использования солнечной энергии даже в больших фермерских хозяйствах. Так, для достижения производительности сушки 17 тонн за 8 часов, необходимая мощность около 60 кВт. Такую сушилку, используя технологию сегментированных концентраторов, можно создать на базе длинномерной фуры, и сушить зерно в любом удобном месте, хоть на току, хоть в поле, хоть в другом фермерском хозяйстве. Учитывая то, что концентраторы солнечной энергии — это универсальные источники тепловой энергии, то с наступлением холодов этот комплекс можно использовать, или для отопления помещения, или для горячего водообеспечения, или для других задач.

Попытки по использованию концентрированной солнечной энергии для сушки сельскохозяйственной продукции осуществлялись и ранее. Такая информация также есть в интернет. Но неудачный выбор конструкции концентратора не дал толчок для дальнейшего развития этого важного для нашей страны направлении.

В раздумьях время течет быстро. Жатва — не за горами. Надо действовать.

На фото автор рядом с сушилкой на основе концентратора солнечной энергии . Выставка «АГРОПОРТ-2018» г. Харьков

Спасибо за прочтение. smileyЕсли вам понравилось, пожалуйста, поделитесь с друзьями и в комментариях черкните пару слов своего мнения