Kolik vody vyrobi 1kWh elektřiny?

[mypower.cz]

Napadla mě taková možná zajímavá myšlenka Představme si kotel s vodou napojeny na pistovy parni stroj a ten na alternator. Kolik vody potrebujeme odparit na to aby parni stroj skrz generator vyrobil 1kWh el.energie? Dá se to vubec nejak spocitat? Teplo do toho nepocitejme, dejme tomu ze mame dostatek dreva a beztak s nim topime v zimě. Zajimave by bylo zjistit jak dimenzovat zasobnik na vodu. Jestli trebas 1L vody je schopen do uplneho odpareni vyrobit 1kWh, tak to by bylo zajimave Ne ze by bylo vody nedostatek, ale otazka je spise pouze kvuli predstave ohledne velikosti nadoby na vodu v pomeru k moznemu mnozstvi vyrobene energie touto parní cestou.

[? drama]

Napadla mě taková možná zajímavá myšlenka Představme si kotel s vodou napojeny na pistovy parni stroj a ten na alternator. Kolik vody potrebujeme odparit na to aby parni stroj skrz generator vyrobil 1kWh el.energie? Dá se to vubec nejak spocitat? Teplo do toho nepocitejme, dejme tomu ze mame dostatek dreva a beztak s nim topime v zimě. Zajimave by bylo zjistit jak dimenzovat zasobnik na vodu. Jestli trebas 1L vody je schopen do uplneho odpareni vyrobit 1kWh, tak to by bylo zajimave Ne ze by bylo vody nedostatek, ale otazka je spise pouze kvuli predstave ohledne velikosti nadoby na vodu v pomeru k moznemu mnozstvi vyrobene energie touto parní cestou.

Ta otázka není úplně šťastně položena. Podívejte se na http://cs.wikipedia.org/wiki/Carnot%C5%AFv_cyklus. Jde o součin tlaku a objemu. Tlak bývá kritický, ne objem.

[Martin]

Pokud si dobře pamatuju, z jednoho litru vody se odpaří asi 1000 litrů tzv. syté páry o teplotě asi 120°C. Pokud uvedete do varu vodu v zásobníku - kotli, část se z ní odpaří, vytvoří tlak, který způsobí zvýšení bodu varu vody, která zůstane v kapalném stavu, dokud tlak neklesne upuštěním páry. Pak voda, která je přehřátá na třeba 120°C začne vlivem poklesu bodu varu okamžitě vřít, čímž vytvoří páru a vyrovná tlakový deficit. Velikost nádoby je třeba zvolit podle velikosti motoru parního stroje, tak, aby tam byla pořád dostatečná zásoba přehřáté vody a pára se stačila vytvářet. Takže pokud dáte do hrnce jen litr vody, po odpaření části vody a zvětšení volného prostoru v hrnci to přestane fungovat. Takže čím větší kotel, tím déle to pojede a vysušit ho úplně nelze, pokud bude málo vody a hodně prostoru, potřebný tlak už se nevytvoří.
Ale čistě teoreticky - jeden litr vody z kotle ubude, pokud parní motorek o obsahu 50 cm³ při otáčkách 500 l/min poběží 40 minut. Samozřejmě počítáno beze ztrát v potrubí atd. Pokud by se vám podařilo cestou k motoru tu sytou páru ještě ohřívat a vytvořit tak přehřátou páru, která může mít třeba 500°C, její objem by se ještě zvýšil.

[? Gmouse]

Možná špatná úvaha, ale když na to půjdu selským rozumem, tak při účinnosti parního stroje 10% budu na každou vyrobenou kW budu potřebovat 10 x tolik energie.

[? drama]

Jak to přesně je se skupenstvími je krásně vidět na p-T fázovém diagramu: http://cs.wikipedia.org/wiki/F%C3%A1zov%C3%BD_diagram pokud nejsme limitováni tlakem ani teplotou můžeme naakumulovat nekonečné množství energie, alespoň z pohledu klasické fyziky a tím pádem vyrobit nekonečné množství energie z jednoho litru vody. V praxi je ovšem limit jak teploty tak tlaku.

[? drama]

Možná špatná úvaha, ale když na to půjdu selským rozumem, tak při účinnosti parního stroje 10% budu na každou vyrobenou kW budu potřebovat 10 x tolik energie.

To je jistě pravda. Výhodou může být, že ty "ztráty" jsou vlastně primární cíl, tj. ohřev místností.

[Martin]

Dobrá úvaha, účinnost parního motoru je okolo 30%, vynásobená 50% účinností parního kotle je celková účinnost parního stroje je asi 15%. Pokud je potřeba na ohřátí 1.litru vody o 1°C 4,18kJ (1kCal), pak na ohřátí litru vody o 110°C potřebujeme 460kJ a podle vztahu 1 kWh = 3 600 kJ to znamená 0,12kWh. Při účinnosti parního stroje 15% a alternátoru 50% je celková účinnost zařízení 7,5%, takže:
Z jednoho litru vody se parním strojem s alternátorem dá vyrobit 0,009kWh elektrické energie a spotřebujete na to 460kJ tepla nebo 0,12kWh energie.

[? drama]

Ta červená věta je ovšem správně jen při předpokladech uvedených nad ní. Z jednoho litru se dá při jiných podmínkách vyrobit zase jiné množství elektřiny.

[Martin]

Samozřejmě. Parní stroj je asi nejblbější způsob na výrobu elektřiny, ale jen díky mizerné účinnosti, takže pokud má někdo velké přebytky tepla, proč to nezkusit. Navíc to vyrovnává nedostatek elktřiny z FV v zimě - v zimě se topí v kotli kvůli topení a parní stroječek v kotelně se automaticky rozběhne a dobíjí baterky. Navíc je mnohem tišší než spalovací motor a pokud má takový externí přísun tepla, emituje jen vodní páru.

[tomas]

Každá přeměna energie (teplo na elektřinu) něco stojí a moc možností jak to realizovat na trhu není. Ovšem ztráty nebo účinnost bych v tomto případě moc nehrotil, protože stejně nakonec všechna ztracená energie (tření, netěsnosti atd..) i ta elektřina skončí jako tepelná energie a když je nutno zároveň i vytápět, tak vlastně žádné ztráty nejsou.
Pokud by byla účinnost přeměny tepla na elektřinu 7,5% potom by jsme měli z běžného 10kW krbu nebo kotle 750W elektřiny (Dámy a pánové nechci se Vás dotknout, ale kdo z vás to má? ). Ale nakonec pořád budeme mít i těch 100% (pokud nepočítáme komínové ztráty a nedopal) tepelné energie po spotřebování vyrobené elektřiny.
Pokud by byla na trhu parní centrála do cca 1kW za cenu cca benzínové centrály (technicky je to asi stejně složité), i když jen s účinností 7,5% a mít dostatek dřeva (les), tak bych do toho šel, protože by to řešilo nedostatek solární energie v zimě, teplou vodu a teplo. Otázka je, jestli by nebyl dřevoplyn výhodnější.

[? matej]

Anebo se vydat cestou Stirlingova motoru - výroba pohybové energie z tepla s účinností 15-30%.

http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_engine
http://www.infiniacorp.com/howitworks.html

[? Gmouse]

Ono je to všechno spíš akademická debata. Přiznejme si otevřeně kdo má doma kotel na tuha paliva (dřevo) který by bez významných změn dokázal přivést k varu dostatečně velký kotlík s vodou.

[? drama]

Ono je to všechno spíš akademická debata. Přiznejme si otevřeně kdo má doma kotel na tuha paliva (dřevo) který by bez významných změn dokázal přivést k varu dostatečně velký kotlík s vodou.

Pro mě to akademická debata není. Vytápím CBčkovými Jotulami s nominálním výkonem 5,5 kW a vodu ohřívám plynem. Marně se snažím něco neexperimentálního a funkčního, co by mi vyrábělo elektřinu v řádu stovek wattů.

[? drama]

Anebo se vydat cestou Stirlingova motoru - výroba pohybové energie z tepla s účinností 15-30%.

http://en.wikipedia.org/wiki/Stirling_engine
http://www.infiniacorp.com/howitworks.html

O tom se tu psalo nedávno. Prodávané motory jsou pořád experimentální, drahé a potřebují zabudovat přímo do topeniště a vyžadují teplotu kolem 750 stupňů.

[? Gmouse]

Ono je to všechno spíš akademická debata. Přiznejme si otevřeně kdo má doma kotel na tuha paliva (dřevo) který by bez významných změn dokázal přivést k varu dostatečně velký kotlík s vodou.

Pro mě to akademická debata není. Vytápím CBčkovými Jotulami s nominálním výkonem 5,5 kW a vodu ohřívám plynem. Marně se snažím něco neexperimentálního a funkčního, co by mi vyrábělo elektřinu v řádu stovek wattů.

Něco jsem četl o použití Peltierových článků. Možná by se par wattů vyrobit dalo.

[? drama]

Peltierovy články jsou ty TEGy, o kterých se tu nedávno psalo...

[? brin]

Stirlingovy motory jsou krásné, moderní a bohužel pro naše účely zcela nepoužitelné. Vyplatí se pouze pro masové aplikace a ve velkých výkonech. Jejich výroba je brutálně drahá a jsou pomaloběžné, tedy je potřeba další zpřevodování, složité konstrukce apod.

[? vmax2]

http://petrsedyabcd.blog.cz/pro-dospele parni motor

[? honzasl]

Sice staré téma, ale když už jsem na to narazil: Parní lokomotiva spotřebuje na 1 t uhlí asi 4,5 m3 vody, tj. 4,5 l/kg uhlí.
Pokud máme uhlí 29 MJ/kg, tj. 8 kWh/kg, pří účinnosti stroje 10 % potřebujeme na 1 kWh mechanické energie 1,25 Kg uhlí a tedy 5,625 l vody. Plus nějaká účinnost alternátoru atd:

Odpověď zní: cca 6 l vody na 1 kWh elektřiny.

Doufám, že tam nemám někde chybu.

Zdroj: http://www.hermanicka.wz.cz/html/muzeum/expoStoker.html

[? střídač_N]

........pří účinnosti stroje 10 % ........

Takovou účinnost se dosahovalo u velkých strojů. V malém ta účinnost bude o hodně menší. Odhaduji, že tak naximálně 5%.