Como hacer una cogeneracion domestica
Tengo una vivienda aislada y me he planteado hacer un blog para poder exponer mis ideas de ahorro energetico y poder contactar con gente interesada en estos temas, consiguendo de esta forma desarrollar un proyecto que ya esta en marcha.
Parto de la base de que no me puedo permitir una acometida de 220 volt hasta la vivienda, debido a su alto precio, asi que he tenido que buscar alternativas.
Los problemas a resolver son:
Energia electrica
Agua fria
Agua caliente
Calefaccion.
Los ire tratando por orden
La energia electrica
Necesidades:
Alumbrado, bomba de agua, equipo de musica+pc , electrodomesticos, herramientas incluyendo radial, taladros y soldadura electrica.
He dividido los consumos en tres grupos:
Los que puedo alimentar en continua
Los que puedo alimentar en alterna generada a traves de continua
Los que necesito alimentar directamente de un alternador, por su alto consumo.
Dentro del primer grupo, tengo fundamentalmente el alumbrado y el equipo de musica.
Utilizo regletas para fluorescentes standar alimentadas a 24 voltios en continua, y en algun sitio concreto bombillas de camion de posicion de 24 volt y 5 watios.La reforma del equipo de musica para hacerlo trabajar a este voltage es simple y economica.
Dentro del segundo grupo tengo algunos electrodomesticos, ventiladores y uno de los motores del pozo.
Parto de unas baterias estacionarias de base tipo opz de 24 volt y 600ah en 100 horas ( o 450 ah en 10 horas).A estas baterias tengo conectado un convertidor de 2500watt a 220 volt de onda senoidal modificada marca fraron(realmente es onda cuadrada filtrada, aunque le llamen asi) de nueva tecnologia, no lleva transformador, (400€) el rendimiento es bueno y funciona por ahora todo lo que le he conectado (dentro de su limite de potencia, evidentemente), incluso las bombillas de bajo consumo, que curiosamente no funcionaban en un convertidor de onda senoidal pura marca Solener que use antes del actual.
Puede con el arranque de un motor sumergible de 1.5 hp de jaula de ardilla, lo cual es loable, ya que presentan picos de arranque bastante grandes.Los motores con escobillas no representan tanto problema.El convertidor incluye proteccion por sobrepotencia, sobretemperatura y voltaje alto/bajo.
En el tercer grupo incluyo la soldadura electrica (5 kw) , compresores, otra bomba para el pozo, cargadores para las baterias, lavadora, y enchufes de fuerza para maquinaria.
He optado por un generador diesel de 22 kw trifasico con motor lamborghini de 3000 cc a 150o revoluciones.
El motor estaba refrigerado por un radiador de agua que he suprimido, substituyendolo por un acumulador de 500 litros tank in tank que me da agua caliente para la casa.
He automatizado el arranque de generador, que compre totalmente manual por un tema economico, con un plc logo de siemens.
Este plc me controla las salidas de contacto, calentadores, arranque y parada, diversas electrovalvulas, chivatos de aviso y motores de circulacion en funcion a unas entradas.
Fundamentalmente el ciclo que hace es el siguiente:
Enciende el generador cuando baja la temperatura del acumulador y lo para a otra temperatura establecida.Tambien lo enciende si el voltaje de la baterias baja de un valor establecido durante un tiempo programado.Un mando a distancia via radio puede hacer encendidos por un tiempo concreto.Si estos encendidos se prolongan, la temperatura del agua en el acumulador sube demasiado, asi que una electrovalvula descarga este exceso de acs para usarla de riego a los arboles.La temperatura del motor esta controlada por un termostato digitalmarca cromoelectra, de los usados en las camaras frigorificas ( 60 €), y aparte tiene uno de seguridad directo a la elecrovalvula de apagado del gasoil.Otro cromoelectra vigila la temperatura del acumulador, y una segunda sonda (son de doble sonda) la temperatura exterior, para vaciar automaticamente un deposito exterior situado en una torre autoconstruida a 10 metros de altura con el fin de que no reviente en invierno con las bajas temperaturas.Tengo chivato de rotura de correa del alternador que usa el generador para cargar la bateria del arranque conectado al plc para que me genere una situacion de averia e impedir el arranque.Tambien se para si no produce alterna el generador al cabo de dos segundos despues del arranque, si la electrovalvula de purga no hace bajar la temperatura en 1 min, si se calienta demasiado la culata, si se cumplen 150 horas si mantenimiento (el contador de horas se resetea manualmente )o si intenta arrancar tres veces seguidas y no lo consigue.Auxilio a la bomba de circulacion de agua mecanica que trae el motor con una bomba de circulacion roca 1035 con la finalidad de reducir el diferencial termico de la culata al deposito de acs.
Cuando arranca el motor el remanente de agua caliente del deposito colabora a que la culata se caliente muy rapidamente y asi hacer trabajar el motor frio el menor tiempo posible.
Tambien he construido un recuperador de calor de los humos de escape.
Lo hize con una vieja caldera de fundicion, y consigo reducir los humos de escape a unos 120 grados, aprovechando todo ese calor para calentar el agua, aumentando el rendimiento de esta cogeneracion casera.
El cargador automatico de baterias esta compuesto por dos transformadores, el grande de 65 amp de carga a 24 volt con posibilidad de reducirse a 15 amp cambiando la tension a una toma del primario, y un tranformador pequeño de 25 amp con posibilidad de reducirse a 5 amp.Unos reles controlados por otro plc logo hacen las conmutaciones propias en base al voltaje de las baterias, parametrizado en una de las dos entradas analogicas que tiene el logo.Este mismo plc genera un consumo calentando con una resistencia electrica el agua del acumulador si considera que el voltaje las baterias estan llegando a un limite peligroso.Esto es muy util porque tengo 1 kw de placas solares fotovoltaicas conectado a las baterias, y tambien un molino de viento.Los reguladores de carga tiran la corriente cuando la bateria esta llena, yo prefiero usar esa energia para calentar agua y evitar que encienda el generador.Tambien, aparte de las resistencias, se genera un riego automatico que hace que la bomba conectada al convertidor arranque y proteja de esta forma las baterias de una carga excesiva.
El generador gasta 2 litros hora de dieselEl sistema lleva trabajando ya tres años y el consumo medio anual es de 200 litros de gasoil ( 100 horas anuales)El primer año gaste mucha mas debido a que necesitaba usar la soldadura con frecuencia por la construccion de la casa.El generador esta en una habitacion subterranea para que no moleste el ruido, y el escape conducido a la punta de la torre por los gases de combustion.Ya que salen bastante frios despues de un primer tramo de tuberia de hierro interior (donde todavia aprovecho el calor residual) pude usar plastico para estos menesteres, con el ahorro correspondiente.La entrada de aire para la combustion tb es conducida.
El agua fria :
Tengo dos bombas sumergibles, una en cada pozo.El sentido de tener dos pozos es porque en uno de ellos tengo agua muy pura, que salio a una profundidad respetable (30 metros) pero el caudal es solo de 500 litros hora.Esta es el agua que uso en la casa.El otro pozo tiene un gran caudal ( 6000 litros hora) pero es agua superficial que se contamina cuando abonan los campos cercanos.Esta la uso para regar.El motor del pozo dedicado a uso domestico esta alimentado por el convertidor.
Un sistema de reles conectado al plc de carga de las baterias conmuta a la corriente del generador esta alimentacion cuando el generador arranca.Tambien abre en ese momento una electrovalvula para que se llene el deposito aprovechando la corriente sobrante del generador.El deposito puede alimentar los grifos de casa por gravedad, con 10 metros da un kgr por cm cuadrado, aunque habitualmente se alimenta a 3 kgr/cm2 directamente del pozo.Solo entra cuando las sondas de nivel paran el motor sumergible, o si las baterias estan excesivamente bajas y se apaga el convertidor ( esto solo pasa si hubo un consumo anormal, por ejemplo, alguien deja un grifo abierto toda la noche).En general esa agua del deposito se va a usar para regar la zona cercana a la casa.Ademas el agua directa del pozo esta mas fria y sabe mejor.El pozo de riego se alimenta de corriente del generador.Hay cuatro circuitos de riego que se activan con otro logo (y van tres) de forma secuencial, con tiempos adaptados a las necesidades de riego.ademas por una de las dos entradas analogicas mido conductividad del suelo para inhibir el riego cuando llueve.
Me gustan los logos porque son bastante economicos (100 € cada uno), se programan sin pc, tienen muchas posibilidades y son realmente duros, nunca me ha fallado uno de los que monte y ya son bastantes.Ademas tienen salida por rele (5 amp) y se montan directamente en carril din.Para hacer modificaciones son muy sencillos, asi añado cualquier idea que tenga casi sobre la marcha.
El agua caliente:
Utilizo un tank in tank de inox (un deposito de doble pared de inox =1400€) conectado al agua de refrigeracion de la culata del diesel del generador, en serie con el recuperador del calor latente en los humos.Este circuito no va presurizado, es abierto, utilizo una cisterna de wc a dos metros de altura que me hace las funciones de vaso de expansion abierto y relleno automatico.Ademas a los tank in tank no le gusta nada que presurices el deposito exterior, pueden arrugar el interior y estropearse (maximo 1 kgr y si te pasas no cubre la garantia).La superficie de intercambio es grande, intercambia facil unas 35000 kcal que es mas de lo que me produce el motor.
El diferencial termico del deposito a la culata es de unos 12 grados cuando se estabiliza.
La resistencia de apoyo apenas calienta, ya que tengo poco sobrante en las placas+aerogenerador debido al riego automatico, pero es una buena manera de evitar que las baterias se sobrevolten en un momento determinado..Toda la instalacion es de polietileno o inox, el agua en esta zona es bastante agresiva y el acero esmaltado no da resultado.
Tengo separacion de aguas grises y las reciclo para regar.
La fosa septica es de digestion y la salida despues de la drena esta totalmente limpia y tambien va para riego.Como refrigeracion en la vivienda utilizo riego directo al tejado, con un termostato, se enciende automatico cuando sube la temperatura.
El agua del tejado tambien la uso para regar, asi no desperdicio nada.Unos ventiladores en el falso techo evitan que el calor baje a las habitaciones, con un consumo muy reducido.Tambien tengo un aire acondicionado que rara vez enciendo porque no me hace falta, consume 600 watt (es pequeño) que es un gasto continuo considerable.Cuando lo enciendo suelo tener las placas fotovoltaicas trabajando a tope, asi que puedo alimentarlo sin problemas.
calefaccion:
Aqui hace bastante frio.y el gasto en calefaccion es grande.
La cantidad de acs que genero no podria asumir ese gasto.Asi que opte por lo mas economico: leña.Tengo una estufa tipo ardenesa, con horno, doble combustion en barato (es de chapa) con ladrillos refractarios en su interior.La tengo conectada a una tuberia de inox de doble pared para evitar la condensacion ya que consigo temperaturas de humos muy bajas gracias a su alto rendimiento.Es imprescindible secar mucho la leña para evitar tener que limpiar la chimenea frecuentemente.Tambien puedo usar calefactores electricos cuando me arranca el generador, pero como son arrancadas cortas (30 min) solo lo uso para calentar el cuarto de baño despues de ducharme.
En el dormitorio hize con un quemador estanco de calentar las cabinas de los trailers ( y un logo, van cuatro)un calefactor diesel de 5 kw que va muy bien salvo porque el ventilador mete algo de ruido, pero tiene la ventaja sobre la leña que puedo programar su encendido y me tiene la casa caliente cuando llego.La ardenesa si la cargas bien y le cierras el tiro aguanta 12 horas calentando y 20 horas sin apagarse, lo que me da bastante margen.Si uso carbon aguanta mas pero huele algo.Por si acaso tengo un detector de monoxido en la habitacion.Otra cosa que ayuda a calentar es la nevera de butano.La meti en una especie de armario con dos salidas, una interior y otra exterior.En verano la conduzco al exterior y en invierno dejo que me caliente, se nota bastante.La casa es de estructura metalica con madera por dentro y por fuera, con aislante en el medio.Parte de ella es reciclada, es un tipo de construccion rapido y barato, con un grado de aislamiento razonable.
Tambien tengo una estufa de placas ceramicas con arranque electrico y seguridad por termopar en la habitacion de invitados.En realidad es una estufa de exterior, pero al añadirle un conducto de evacuacion conducido la uso en interior.Hay que tener en cuenta que es necesario dejarle una entrada de aire para la combustion.
Me gustaria contactar con personas que hayan hecho algun tipo de cogeneracion casera o sistemas de ahorro energetico baratos para intercambiar ideas.
Parto de la base de que no me puedo permitir una acometida de 220 volt hasta la vivienda, debido a su alto precio, asi que he tenido que buscar alternativas.
Los problemas a resolver son:
Energia electrica
Agua fria
Agua caliente
Calefaccion.
Los ire tratando por orden
La energia electrica
Necesidades:
Alumbrado, bomba de agua, equipo de musica+pc , electrodomesticos, herramientas incluyendo radial, taladros y soldadura electrica.
He dividido los consumos en tres grupos:
Los que puedo alimentar en continua
Los que puedo alimentar en alterna generada a traves de continua
Los que necesito alimentar directamente de un alternador, por su alto consumo.
Dentro del primer grupo, tengo fundamentalmente el alumbrado y el equipo de musica.
Utilizo regletas para fluorescentes standar alimentadas a 24 voltios en continua, y en algun sitio concreto bombillas de camion de posicion de 24 volt y 5 watios.La reforma del equipo de musica para hacerlo trabajar a este voltage es simple y economica.
Dentro del segundo grupo tengo algunos electrodomesticos, ventiladores y uno de los motores del pozo.
Parto de unas baterias estacionarias de base tipo opz de 24 volt y 600ah en 100 horas ( o 450 ah en 10 horas).A estas baterias tengo conectado un convertidor de 2500watt a 220 volt de onda senoidal modificada marca fraron(realmente es onda cuadrada filtrada, aunque le llamen asi) de nueva tecnologia, no lleva transformador, (400€) el rendimiento es bueno y funciona por ahora todo lo que le he conectado (dentro de su limite de potencia, evidentemente), incluso las bombillas de bajo consumo, que curiosamente no funcionaban en un convertidor de onda senoidal pura marca Solener que use antes del actual.
Puede con el arranque de un motor sumergible de 1.5 hp de jaula de ardilla, lo cual es loable, ya que presentan picos de arranque bastante grandes.Los motores con escobillas no representan tanto problema.El convertidor incluye proteccion por sobrepotencia, sobretemperatura y voltaje alto/bajo.
En el tercer grupo incluyo la soldadura electrica (5 kw) , compresores, otra bomba para el pozo, cargadores para las baterias, lavadora, y enchufes de fuerza para maquinaria.
He optado por un generador diesel de 22 kw trifasico con motor lamborghini de 3000 cc a 150o revoluciones.
El motor estaba refrigerado por un radiador de agua que he suprimido, substituyendolo por un acumulador de 500 litros tank in tank que me da agua caliente para la casa.
He automatizado el arranque de generador, que compre totalmente manual por un tema economico, con un plc logo de siemens.
Este plc me controla las salidas de contacto, calentadores, arranque y parada, diversas electrovalvulas, chivatos de aviso y motores de circulacion en funcion a unas entradas.
Fundamentalmente el ciclo que hace es el siguiente:
Enciende el generador cuando baja la temperatura del acumulador y lo para a otra temperatura establecida.Tambien lo enciende si el voltaje de la baterias baja de un valor establecido durante un tiempo programado.Un mando a distancia via radio puede hacer encendidos por un tiempo concreto.Si estos encendidos se prolongan, la temperatura del agua en el acumulador sube demasiado, asi que una electrovalvula descarga este exceso de acs para usarla de riego a los arboles.La temperatura del motor esta controlada por un termostato digitalmarca cromoelectra, de los usados en las camaras frigorificas ( 60 €), y aparte tiene uno de seguridad directo a la elecrovalvula de apagado del gasoil.Otro cromoelectra vigila la temperatura del acumulador, y una segunda sonda (son de doble sonda) la temperatura exterior, para vaciar automaticamente un deposito exterior situado en una torre autoconstruida a 10 metros de altura con el fin de que no reviente en invierno con las bajas temperaturas.Tengo chivato de rotura de correa del alternador que usa el generador para cargar la bateria del arranque conectado al plc para que me genere una situacion de averia e impedir el arranque.Tambien se para si no produce alterna el generador al cabo de dos segundos despues del arranque, si la electrovalvula de purga no hace bajar la temperatura en 1 min, si se calienta demasiado la culata, si se cumplen 150 horas si mantenimiento (el contador de horas se resetea manualmente )o si intenta arrancar tres veces seguidas y no lo consigue.Auxilio a la bomba de circulacion de agua mecanica que trae el motor con una bomba de circulacion roca 1035 con la finalidad de reducir el diferencial termico de la culata al deposito de acs.
Cuando arranca el motor el remanente de agua caliente del deposito colabora a que la culata se caliente muy rapidamente y asi hacer trabajar el motor frio el menor tiempo posible.
Tambien he construido un recuperador de calor de los humos de escape.
Lo hize con una vieja caldera de fundicion, y consigo reducir los humos de escape a unos 120 grados, aprovechando todo ese calor para calentar el agua, aumentando el rendimiento de esta cogeneracion casera.
El cargador automatico de baterias esta compuesto por dos transformadores, el grande de 65 amp de carga a 24 volt con posibilidad de reducirse a 15 amp cambiando la tension a una toma del primario, y un tranformador pequeño de 25 amp con posibilidad de reducirse a 5 amp.Unos reles controlados por otro plc logo hacen las conmutaciones propias en base al voltaje de las baterias, parametrizado en una de las dos entradas analogicas que tiene el logo.Este mismo plc genera un consumo calentando con una resistencia electrica el agua del acumulador si considera que el voltaje las baterias estan llegando a un limite peligroso.Esto es muy util porque tengo 1 kw de placas solares fotovoltaicas conectado a las baterias, y tambien un molino de viento.Los reguladores de carga tiran la corriente cuando la bateria esta llena, yo prefiero usar esa energia para calentar agua y evitar que encienda el generador.Tambien, aparte de las resistencias, se genera un riego automatico que hace que la bomba conectada al convertidor arranque y proteja de esta forma las baterias de una carga excesiva.
El generador gasta 2 litros hora de dieselEl sistema lleva trabajando ya tres años y el consumo medio anual es de 200 litros de gasoil ( 100 horas anuales)El primer año gaste mucha mas debido a que necesitaba usar la soldadura con frecuencia por la construccion de la casa.El generador esta en una habitacion subterranea para que no moleste el ruido, y el escape conducido a la punta de la torre por los gases de combustion.Ya que salen bastante frios despues de un primer tramo de tuberia de hierro interior (donde todavia aprovecho el calor residual) pude usar plastico para estos menesteres, con el ahorro correspondiente.La entrada de aire para la combustion tb es conducida.
El agua fria :
Tengo dos bombas sumergibles, una en cada pozo.El sentido de tener dos pozos es porque en uno de ellos tengo agua muy pura, que salio a una profundidad respetable (30 metros) pero el caudal es solo de 500 litros hora.Esta es el agua que uso en la casa.El otro pozo tiene un gran caudal ( 6000 litros hora) pero es agua superficial que se contamina cuando abonan los campos cercanos.Esta la uso para regar.El motor del pozo dedicado a uso domestico esta alimentado por el convertidor.
Un sistema de reles conectado al plc de carga de las baterias conmuta a la corriente del generador esta alimentacion cuando el generador arranca.Tambien abre en ese momento una electrovalvula para que se llene el deposito aprovechando la corriente sobrante del generador.El deposito puede alimentar los grifos de casa por gravedad, con 10 metros da un kgr por cm cuadrado, aunque habitualmente se alimenta a 3 kgr/cm2 directamente del pozo.Solo entra cuando las sondas de nivel paran el motor sumergible, o si las baterias estan excesivamente bajas y se apaga el convertidor ( esto solo pasa si hubo un consumo anormal, por ejemplo, alguien deja un grifo abierto toda la noche).En general esa agua del deposito se va a usar para regar la zona cercana a la casa.Ademas el agua directa del pozo esta mas fria y sabe mejor.El pozo de riego se alimenta de corriente del generador.Hay cuatro circuitos de riego que se activan con otro logo (y van tres) de forma secuencial, con tiempos adaptados a las necesidades de riego.ademas por una de las dos entradas analogicas mido conductividad del suelo para inhibir el riego cuando llueve.
Me gustan los logos porque son bastante economicos (100 € cada uno), se programan sin pc, tienen muchas posibilidades y son realmente duros, nunca me ha fallado uno de los que monte y ya son bastantes.Ademas tienen salida por rele (5 amp) y se montan directamente en carril din.Para hacer modificaciones son muy sencillos, asi añado cualquier idea que tenga casi sobre la marcha.
El agua caliente:
Utilizo un tank in tank de inox (un deposito de doble pared de inox =1400€) conectado al agua de refrigeracion de la culata del diesel del generador, en serie con el recuperador del calor latente en los humos.Este circuito no va presurizado, es abierto, utilizo una cisterna de wc a dos metros de altura que me hace las funciones de vaso de expansion abierto y relleno automatico.Ademas a los tank in tank no le gusta nada que presurices el deposito exterior, pueden arrugar el interior y estropearse (maximo 1 kgr y si te pasas no cubre la garantia).La superficie de intercambio es grande, intercambia facil unas 35000 kcal que es mas de lo que me produce el motor.
El diferencial termico del deposito a la culata es de unos 12 grados cuando se estabiliza.
La resistencia de apoyo apenas calienta, ya que tengo poco sobrante en las placas+aerogenerador debido al riego automatico, pero es una buena manera de evitar que las baterias se sobrevolten en un momento determinado..Toda la instalacion es de polietileno o inox, el agua en esta zona es bastante agresiva y el acero esmaltado no da resultado.
Tengo separacion de aguas grises y las reciclo para regar.
La fosa septica es de digestion y la salida despues de la drena esta totalmente limpia y tambien va para riego.Como refrigeracion en la vivienda utilizo riego directo al tejado, con un termostato, se enciende automatico cuando sube la temperatura.
El agua del tejado tambien la uso para regar, asi no desperdicio nada.Unos ventiladores en el falso techo evitan que el calor baje a las habitaciones, con un consumo muy reducido.Tambien tengo un aire acondicionado que rara vez enciendo porque no me hace falta, consume 600 watt (es pequeño) que es un gasto continuo considerable.Cuando lo enciendo suelo tener las placas fotovoltaicas trabajando a tope, asi que puedo alimentarlo sin problemas.
calefaccion:
Aqui hace bastante frio.y el gasto en calefaccion es grande.
La cantidad de acs que genero no podria asumir ese gasto.Asi que opte por lo mas economico: leña.Tengo una estufa tipo ardenesa, con horno, doble combustion en barato (es de chapa) con ladrillos refractarios en su interior.La tengo conectada a una tuberia de inox de doble pared para evitar la condensacion ya que consigo temperaturas de humos muy bajas gracias a su alto rendimiento.Es imprescindible secar mucho la leña para evitar tener que limpiar la chimenea frecuentemente.Tambien puedo usar calefactores electricos cuando me arranca el generador, pero como son arrancadas cortas (30 min) solo lo uso para calentar el cuarto de baño despues de ducharme.
En el dormitorio hize con un quemador estanco de calentar las cabinas de los trailers ( y un logo, van cuatro)un calefactor diesel de 5 kw que va muy bien salvo porque el ventilador mete algo de ruido, pero tiene la ventaja sobre la leña que puedo programar su encendido y me tiene la casa caliente cuando llego.La ardenesa si la cargas bien y le cierras el tiro aguanta 12 horas calentando y 20 horas sin apagarse, lo que me da bastante margen.Si uso carbon aguanta mas pero huele algo.Por si acaso tengo un detector de monoxido en la habitacion.Otra cosa que ayuda a calentar es la nevera de butano.La meti en una especie de armario con dos salidas, una interior y otra exterior.En verano la conduzco al exterior y en invierno dejo que me caliente, se nota bastante.La casa es de estructura metalica con madera por dentro y por fuera, con aislante en el medio.Parte de ella es reciclada, es un tipo de construccion rapido y barato, con un grado de aislamiento razonable.
Tambien tengo una estufa de placas ceramicas con arranque electrico y seguridad por termopar en la habitacion de invitados.En realidad es una estufa de exterior, pero al añadirle un conducto de evacuacion conducido la uso en interior.Hay que tener en cuenta que es necesario dejarle una entrada de aire para la combustion.
Me gustaria contactar con personas que hayan hecho algun tipo de cogeneracion casera o sistemas de ahorro energetico baratos para intercambiar ideas.
posted by durk at 7:31 p. m.
3 comments
