Căldură şi curent pentru Ucraina din motoarele de tancuri şi avioane interceptate de la ruşi

0
0
blog

Motoarele din tancurile ruseşti lăsate în drum pe fronturile eroilor ucraineni au, în majoritate, motoare Diesel cu 12 cilindri, cu puteri care depăşesc 1000 de cai-putere fiecare.

 Peste cerul ucrainean, gazele de ardere ale unui avion de luptă rusesc sunt suflate cu un debit de 76 de kilograme pe secundă în turbină, la temperaturi de peste 1400 de grade Celsius. 

Va veni şi ziua în care cohorte de specialişti cu inima şi suflet, din Ucraina, din România, din Europa şi din tot restul lumii civilizate, vor transforma sutele de motoare de tancuri şi de avioane pierdute de ruşi pe fronturile dintre Kiev, Liov, Mariupol şi Odesa în surse de căldură şi electricitate, pe tot teritoriul ucrainean, hrănindu-le cu dioxidul de carbon plutind încă greu în aer, combinat cu hidrogen livrat de Linde, Air Liquide şi Ballard Power. 

Energia electrică şi căldura sunt generate în prezent, în cele mai noi tipuri de centrale la nivel mondial, împreună (sisteme de cogenerare de energie electrică şi termică). Deosebit de eficiente sunt centralele combinate compacte, modularizate, plasate chiar în zona industrială sau rezidenţială în care este necesară căldura respectivă.

Ca exemplu, în Germania există în prezent circa 34 de mii de asemenea centrale de tip BKHW (Blockheizkraftwerk) de putere mică, sub 10 kW, 16 mii de centrale cu puteri între 10 - 50 kW şi aproximativ 5 mii cu puteri peste 50 kW. Într-o centrală de putere medie raportul este, în general, de 5-10 kW putere electrică la 50 kW putere calorifică.

Principiul de funcţionare a acestor centrale este, în fond, simplu: un motor termic acţionează un generator de curent electric, la sarcină şi turaţie constantă. Căldura transmisă de motorul termic apei de răcire a acestuia, dar şi cea rămasă în gazele arse evacuate sunt recuperate în schimbătoare de căldură care o trimit mai departe în circuite de termoficare sau de apă caldă.  

Pentru generarea de curent electric pot fi folosite, în principiu, toate felurile de maşini termice: motoare cu aprindere prin scânteie, motoare Diesel, motoare turboreactoare, dar şi motoare Stirling, cu ardere externă.

blog

Primul mare avantaj al acestui mod de utilizare este funcţionarea motorului respectiv la sarcină şi turaţie constantă, ceea ce permite reglarea exactă a aspiraţiei şi a curgerii aerului în motor, a schimbului de gaze în camera de ardere, a jetului de combustibil injectat şi al amestecului acestuia cu aerul. Actualmente poate fi constatată o tendinţă clară de utilizare, drept combustibil, a biogazului, fie acesta (încă) şi în amestec cu gazul natural. Bineînţeles că pot fi folosite, aşa cum este cazul la nenumărate generatoare de curent din multe ţări ale lumii, şi benzina, motorina, kerosenul sau diverse feluri de uleiuri (rapiţă, soia, in, cocos, palmier, bumbac). 

Avantajul principal apare însă în legătură cu folosirea căldurii „pierdute” de motorul termic pentru încălzirea apei în alte circuite, fie de termoficare, fie de uz menajer. 

Prin comparaţie, în centralele electrice clasice, acţionate de motoare cu piston, cu ardere internă, aproximativ 30% din căldura degajată prin ardere este transmisă fluidului de răcire a motorului, alte 30% fiind eliminate cu gazele arse, prin eşapament. Un motor termic are aşadar un randament (raportul dintre energia utilizată efectiv, ca lucru mecanic, şi cea dezvoltată de amestecul combustibil-aer prin ardere) de 30-40%, valorile superioare fiind specifice motoarelor cu autoaprindere (Diesel). Folosind însă şi căldura emisă de motor în alte circuite, definiţia de „energie utilizată” se schimbă, această nemaifiind doar lucru mecanic pentru antrenarea unui generator, ci şi o sursă de căldură în sine. În acest mod, eficienţa unui motor termic ajunge la valori de 85-90%!

blog

Un exemplu edificator: Într-o centrală de acest tip, care a fost pusă în funcţiune în anul 2020 într-un oraş cu 250.000 de locuitori, în Germania, cinci motoare cu piston, cu gabaritul (dar nu neapărat cu tehnica) motoarelor din tancurile ruseşti care au invadat Ucraina, sunt folosite pentru a genera 150 megawaţi de energie electrică şi 130 megawaţi de energie termică. Pentru alimentarea suficientă cu energie termică a oraşului respectiv au fost instalate şi trei cazane suplimentare. Atât motoarele cât şi cazanele sunt alimentate cu un amestec de biogaz şi gaz natural. În comparaţie cu centralele termice tradiţionale pe bază de cărbune, emisiile de dioxid de carbon au fost reduse în proporţie de 40%!

Aşadar, un motor de tanc rusesc poate fi folosit la cogenerarea de energie, atât electrică, cât şi termică, reciclând în plus şi energia cedată pentru răcirea motorului şi cea a gazelor de eşapament. 

Dar cu un motor de tip Saturn al unui avion de luptă Sukhoi, înţepenit pe un ogor ucrainean, ce s-ar putea face? În primul rând, tot cogenerare de energie: Pe axa compresorului poate fi montat un generator de curent. Una la mâna. La celălalt capăt, ajutajul suflă peste 70 de kilograme de gaze arse pe secundă, cu temperaturi de peste o mie de grade Celsius. Îmi vine în minte cazanul din baie al bunicii. Sărăcuţa, cu aşa un vânt nebun şi pârjolitor nu ar mai fi avut nevoie de cărbuni pe dedesubt. Dar nu ar mai fi avut nici cazan!

Bun, renunţăm la cărbuni, facem cazanul cu mult mai mare şi mult mai rezistent. Acum turbomotorul poate scuipa peste el flăcări, atât cât vrea. Dar de aici înainte, idea devine tot mai interesantă: electricitate în aval şi căldură în amontele motorului, sună bine, cogenerare modernă. Dar nu ar fi păcat de un asemenea flux de căldură? Ce-ar fi, în afară de a-l fi suflat pe cazanul de apă caldă, să-l punem şi la dispoziţia unui alt ciclu termodinamic, într-un circuit de sine stătător, folosind un alt agent (respectiv fluid) de lucru decât aerul din turboreactor, acesta fiind chiar apa din cazan! De ce să o trimitem numai caloriferelor? Hai să o încingem până devine complet gazoasă, adică abur uscat. Aşa putem antrena o mare turbină cu abur, pentru a produce mult, foarte mult curent electric. Aşadar, în circuitul cu aer/combustibil generăm curent şi căldură, în circuitul cu apă devenită abur, într-un alt fel de ciclu termodinamic, producem căldură şi foarte mult curent.

blog

Mai pe şleau, am pus un turboreactor să genereze căldură sub cazanul termocentralei, în loc de cărbune sau gaz.

În loc de kerosen, în camerele de ardere ale unui asemenea turboreactor poate fi injectat un combustibil regenerativ sau unul sintetic, de exemplu SAF (Sustainable Aviation Fuels). Unul dintre aceştia ar putea fi HEFA (compus din esteri hidroprocesaţi şi acizi graşi), care au fost menţionaţi în articolul trecut (Scăpaţi de energia otrăvită a ruşilor).

Câteva diferenţe între suflul de gaze de eşapament dintr-o centrală de cogenerare cu motor cu piston şi cel provenit dintr-un turboreactor, sunt evidente:

  • Eficienţa transferului de căldură de la gazele fierbinţi la cazan este cu mult mai mare în cazul turboreactorului, datorită atât vitezei, cât şi a debitului de gaze arse, acest transfer fiind în totalitate de tip convectiv.
  • Temperatura gazelor de ardere degajate din ajutajul turboreactorului, în general de 1400 - 1600°C, este mult mai mare decât temperatura fluxului de gaze de eşapament din motorul cu piston, acela fiind de numai 550°C până la 650°C, ceea ce măreşte, din nou, fluxul de căldură transmis. 
  • Ciclul cu abur poate fi „împins” prin mai multe trepte de răcire intermediară la comprimare şi de încălzire intermediară în timpul destinderii aburului spre zona de randament termodinamic maxim, a unui ciclu Carnot între aceleaşi temperaturi extreme. Centralele electrice moderne cu un ciclu de acest fel ating în prezent randamente practic duble în comparaţie cu termocentralele clasice pe cărbune.

Iar ruşii ar face bine ca la următoarea lor mare şi ţanţoşă paradă militară de „Ziua Pobedei” să plaseze la sol o duzină de avioane de vânătoare Suhoi direct în faţa tribunei din Piaţa Roşie, injectând în camerele de ardere ale acestora apă în loc de kerosen.

Învârtind arborii turboreactoarelor respective cu motoare electrice în loc de generatoare, ce va ieşi prin ajutaje, oare? Nu, nu gaze înflăcărate, ci aer foarte, foarte rece, amintind de Siberia. Poate aşa se vor mai răcori şi minţile decoraţilor din tribună!

Mai multe - Opinii

Ultimele știri

adevarul de weekend jpeg anunt adevarul jpeg

Cele mai citite