Caldera de gas con generador eléctrico: dispositivo, principio de funcionamiento, revisión de las mejores marcas.
Una actitud cuidadosa hacia los recursos energéticos viene dictada principalmente por el hecho de que casi todas las reservas naturales no son infinitas.El consumo económico de todo tipo de combustible requiere el desarrollo de nuevos sistemas o una modernización radical de los existentes.
Así, una caldera de gas con generador eléctrico es uno de los tipos de sistemas híbridos que permiten gestionar de forma inteligente el combustible azul. Le presentaremos el principio de funcionamiento de los equipos que producen energía eléctrica junto con energía térmica. Imaginemos modelos típicos de unidades híbridas.
El contenido del artículo:
Consumo energético eficiente
Incluso el ciudadano medio que tiene instalada una caldera de gas para calentar su hogar puede preguntarse sobre el uso racional de la energía térmica. De hecho, cuando se quema gas en una caldera, no se utiliza todo el calor generado.
Cuando un sistema de calefacción funciona, una parte del calor siempre se pierde irremediablemente. Esto suele suceder cuando los productos de combustión se liberan de la caldera a la atmósfera. De hecho, se trata de energía desperdiciada que podría haberse aprovechado.
¿De qué estamos hablando exactamente? Sobre la posibilidad de utilizar el calor “desperdiciado” en la producción de energía eléctrica.
Los tipos de combustible pueden ser diferentes, desde leña banal y todo tipo de briquetas, hasta las opciones más económicas: gas principal con predominio de metano en su composición, combustible azul artificial y mezclas licuadas de propano-butano.
Puede parecer que esto está lejos del "descubrimiento de América", pero de hecho, la tecnología, o más bien la instalación, desarrollada en 1943 por Robert Stirling, existe. Sus características de diseño y principio de funcionamiento básico permiten atribuir este sistema a la categoría de motor de combustión interna.
¿Por qué entonces esta instalación no fue utilizada durante tanto tiempo? La respuesta es simple: el desarrollo teórico de la tecnología en los años cuarenta del siglo pasado resultó ser muy complicado en la práctica.
Las tecnologías y materiales existentes en el momento del desarrollo no permitían reducir el tamaño de la instalación y los métodos existentes de producción de energía eléctrica eran más rentables.
¿Qué puede hacernos pensar hoy en una actitud más cuidadosa hacia los recursos que no están clasificados como renovables? Hoy en día existe un problema común en todo el mundo: el desarrollo de la tecnología conduce inevitablemente a un aumento en el consumo de energía eléctrica.
El aumento del consumo se produce a un ritmo tan rápido que las empresas de redes no tienen tiempo para modernizar los sistemas de transmisión de energía eléctrica, por no hablar de la producción.Esta situación conduce inevitablemente al hecho de que fallan elementos de los sistemas de suministro de energía y, en algunos casos, esto puede suceder con una regularidad envidiable.
Las calderas de calefacción modernas están equipadas con sistemas de control que también dependen de la energía. La bomba de circulación, los sensores, la automatización y el propio panel necesitan energía. Todo el conjunto de dispositivos no puede dejar de causar preocupación por mantener la funcionalidad durante un corte de energía.
No es posible hacer funcionar sistemas de calefacción forzada sin electricidad. Un corte de energía durante la temporada de calefacción es casi catastrófico para ellos. Esto no sólo conducirá inevitablemente a un rápido enfriamiento de la habitación, sino que si la calefacción no funciona durante mucho tiempo, el circuito puede congelarse.
Opciones estándar existentes para resolver el problema: instalación fuente de poder ininterrumpida, generadores de diversas modificaciones (generadores de gas, gasolina, diésel o fuentes no tradicionales: generadores eólicos o minicentrales térmicas, centrales hidroeléctricas).
Pero esta solución no es aceptable para todos, ya que a muchos les resulta difícil asignar espacio para instalar un proveedor de electricidad autónomo.
Mientras que los residentes de casas individuales aún pueden reservar espacio para un generador, esto es casi imposible en un edificio de varias plantas. Así, resulta que los residentes de edificios de apartamentos con sistemas de calefacción individuales son los primeros en sufrir cuando se corta la luz.
Por eso, en primer lugar, las empresas que fabrican componentes para el montaje de sistemas de calefacción se han planteado la cuestión de aprovechar al máximo el calor "desperdiciado" por el sistema de calefacción. Pensamos en cómo utilizar esta sustancia desperdiciada para generar electricidad.
De las tecnologías conocidas, los desarrolladores eligieron la instalación Stirling "bien olvidada", las tecnologías modernas permiten aumentar su eficiencia manteniendo un tamaño compacto.
El principio de funcionamiento de la instalación Stirling se basa en el uso de calentamiento y enfriamiento del fluido de trabajo, que a su vez activa un mecanismo que genera energía eléctrica.
Dentro del pistón (cerrado) hay un gas bombeado; cuando se calienta, el medio gaseoso se expande y mueve el pistón en una dirección; después de enfriarse en el refrigerador, se contrae y mueve el pistón en la otra dirección.
Revisión de fabricantes de calderas con generadores.
Veamos ejemplos específicos de sistemas de calderas domésticas que existen en la actualidad, en los que se ha implementado con éxito el principio de utilizar gases de escape (productos de combustión) para producir electricidad. La empresa surcoreana NAVIEN ha implementado con éxito la tecnología anterior en una caldera de la marca HYBRIGEN SE.
La caldera utiliza un motor Stirling que, según los datos del pasaporte, genera electricidad con una potencia de 1000W (o 1kW) y un voltaje de 12V durante el funcionamiento. Los desarrolladores afirman que la electricidad generada se puede utilizar para alimentar electrodomésticos.
Esta potencia debería ser suficiente para alimentar un frigorífico doméstico (aproximadamente 0,1 kW), un ordenador personal (aproximadamente 0,4 kW), un televisor LCD (aproximadamente 0,2 kW) y hasta 12 bombillas LED de 25 W cada una.
Entre los fabricantes europeos, Viessmann avanza en esta dirección. Viessmann tiene la oportunidad de ofrecer a los consumidores la posibilidad de elegir entre dos modelos de calderas de las series Vitotwin 300W y Vitotwin 350F.
La Vitotwin 300W fue el primer desarrollo en esta dirección. Se distingue por un diseño bastante compacto y en apariencia es muy similar a un convencional. caldera de gas de pared. Es cierto que fue durante el funcionamiento del primer modelo cuando se identificaron los puntos "débiles" en el funcionamiento del motor Stirling.
El mayor problema resultó ser la eliminación del calor; la base del funcionamiento del dispositivo es la calefacción y la refrigeración. Aquellos. Los desarrolladores enfrentaron el mismo problema que Stirling en los años cuarenta del siglo pasado: un enfriamiento efectivo, que solo se puede lograr con un tamaño significativo del refrigerador.
Por eso apareció el modelo de caldera Vitotwin 350F, que incluía no solo una caldera de gas con generador eléctrico, sino también una caldera incorporada de 175 litros.
En este caso, la cuestión del enfriamiento del pistón de la instalación Stirling debido al agua en caldera. Sin embargo, la decisión supuso un aumento de las dimensiones totales y del peso de la instalación. Un sistema de este tipo ya no se puede montar en la pared como una caldera de gas convencional, sino que sólo se puede montar en el suelo.
Las calderas Viessmann ofrecen la posibilidad de alimentar los sistemas de funcionamiento de la caldera desde una fuente externa, es decir, de las redes centrales de suministro de energía. La empresa Viessmann posicionó el equipo como un dispositivo que satisface sus propias necesidades (funcionamiento de unidades de caldera) sin posibilidad de seleccionar el exceso de electricidad para el consumo doméstico.
Para comparar la eficiencia del uso de generadores integrados en el sistema de calefacción. Vale la pena considerar la caldera, que fue desarrollada por las empresas TERMOFOR (República de Bielorrusia) y Kryotherm (Rusia, San Petersburgo).
Vale la pena considerarlos no porque de alguna manera puedan competir con los sistemas anteriores, sino para comparar los principios de funcionamiento y la eficiencia de la generación de energía eléctrica. Estas calderas utilizan únicamente leña como combustible, aserrín prensado o briquetas de madera, por lo que no se pueden equiparar a los modelos de NAVIEN y Viessmann.
La caldera, llamada “Estufa de calefacción “Indigirka”, está destinada al calentamiento a largo plazo con leña, etc., pero está equipada con dos generadores de electricidad térmica del tipo TEG 30-12. Están ubicados en la pared lateral de la unidad. La potencia de los generadores es pequeña, es decir. en total sólo son capaces de generar 50-60W a 12V.
En esta caldera se utilizó el método Seebeck, basado en la formación de una fem en un circuito eléctrico cerrado. Consta de dos tipos diferentes de material y mantiene puntos de contacto a diferentes temperaturas. Aquellos. Los promotores también utilizan el calor generado por la caldera para generar energía eléctrica.
Comparación de eficiencia de calderas
Comparando los tipos presentados de calderas, que no solo calientan la habitación (calor refrigerante), pero también generar electricidad mediante el uso del calor generado, se debe prestar atención a aspectos importantes durante el funcionamiento.
Tanto la empresa NAVIEN como la empresa Viessmann posicionan sus calderas destacando las ventajas indudables: automatización completa del proceso, ausencia de reparaciones técnicas y, en general, ausencia total de intervención después de la puesta en servicio por parte del comprador.
Para el funcionamiento de estas calderas basta con un funcionamiento estable del sistema y una disponibilidad estable de gas (ya sea suministro principal, instalación de envasado con gas licuado o contenedor de gas). En consecuencia, para el funcionamiento de las calderas se utiliza gas doméstico, que tras la combustión no supone ningún daño para el medio ambiente.
En principio, se puede decir casi lo mismo de la estufa Indigirka, sólo que el tipo de combustible aquí no es gas, sino leña, pellets o aserrín prensado.
Ausencia total automatizaciónque requiere electricidad. El sistema de generación de energía eléctrica y la propia caldera no afectan el funcionamiento del otro, es decir.Si falla el sistema de producción de electricidad, la caldera sigue realizando sus funciones.
Las calderas de NAVIEN y Viessmann no pueden presumir de ello, ya que el motor Stirling está integrado directamente en el diseño de la caldera. Pero, ¿qué tan rentables son estos sistemas y cuánto tiempo tardará una caldera de este tipo en amortizarse? Vale la pena comprender este tema en detalle.
Rentabilidad de los sistemas considerados.
A primera vista, las calderas de NAVIEN y Viessmann son prácticamente minicentrales térmicas en una casa privada o incluso en un apartamento.
Incluso a pesar de las grandes dimensiones totales, la capacidad de producir energía eléctrica simplemente usando una caldera para calentar una caldera o calentar habitaciones debería impulsar al comprador a instalar tal "milagro de la tecnología" sin dudarlo.
Pero tras un examen más detenido de la caldera NAVIEN surgen preguntas que requieren respuesta. Con una potencia declarada de 1 kW (potencia gratuita que puede utilizar a su discreción), la caldera consume electricidad de forma bastante notable cuando el sistema está en funcionamiento.
¿Qué se quiere decir? Como mínimo, la automatización funciona, aunque se necesita un poco de energía, pero es necesaria para que funcionen el ventilador y la bomba de circulación. En total, los dispositivos enumerados no solo pueden consumir con éxito este kilovatio de energía, sino que también pueden no ser suficientes al "overclockear" el sistema.
Exactamente las mismas preguntas surgen con respecto a las calderas Viessmann, pero al menos aquí no se mencionó la posibilidad de extraer electricidad para las propias necesidades. Sólo se estipuló la posibilidad de funcionamiento autónomo del sistema en ausencia de suministro externo.
Aunque los desarrolladores señalan inmediatamente que “el sistema puede requerir energía eléctrica adicional en picos de carga”. En el contexto de los 3500 kWh de electricidad producidos por año declarados, este matiz ya está en duda, pero mediante cálculos simples y simples obtenemos lo siguiente:
3500:6 (meses de la temporada de calefacción estándar): 30 (30 días naturales en promedio): 24 (24 horas en un día) = 0,81 kW*hora.
Aquellos. La caldera produce alrededor de 800 W durante el funcionamiento estable (constante), pero ¿cuánto consume el sistema durante el funcionamiento? Quizás los mismos, que produzcan 800W, o quizás más.
Además, la electricidad se genera únicamente durante el funcionamiento del quemador. Aquellos. O se requiere un funcionamiento constante del sistema o todo es un poco diferente de lo que dicen los desarrolladores del sistema.
¿A qué llevaron estos cálculos? El sistema de caldera de leña produce en realidad 50 Wh (o 0,05 kWh), que se pueden utilizar para recargar una tableta, un teléfono, etc. incluso para una banal “bombilla LED de servicio”. A diferencia de los desarrollos de dos empresas de fama mundial, los desarrollos descritos parecen más bien una buena estrategia de marketing y nada más.
En cuanto a la política de precios de estos sistemas, en general es difícil evaluar algo.Porque incluso los fabricantes Viessmann y NAVIEN estipulan inmediatamente que el equipo "no requiere mantenimiento". Traducido al lenguaje sencillo, está roto, lo que significa que la unidad necesita ser reemplazada por completo.
Es posible que esto no se aplique a todo el sistema, sino a componentes individuales: el motor Stirling, el sistema de quemador de gas, etc. El resultado será una cantidad bastante impresionante. Suponiendo que el precio medio de estos sistemas sea de unos 12 mil. euros o 13,5 mil $. El esquema de funcionamiento de una caldera con un generador, entonces, en tal situación, solo el fabricante del sistema puede ganar.
La estufa Indigirka no puede participar en la comparación en absoluto, no solo porque el tipo de combustible no es gas y el precio no es comparable (15 veces menos), sino porque la estufa no está colocada para uso doméstico, sino más bien para viajes. expediciones, etc. .P.
Si en Europa la situación energética influye de manera bastante significativa en la elección de los consumidores (a la hora de elegir sistemas de calefacción o suministro de energía) desde el punto de vista de la eficiencia y el respeto al medio ambiente, entonces los estados de la UE estimulan esto subsidiando la implementación de dichos sistemas.
Para los consumidores domésticos en Rusia, estos sistemas probablemente resultarán demasiado caros, tanto inicialmente como “sistema + instalación” como durante el funcionamiento.
Conclusiones y vídeo útil sobre el tema.
El principio de funcionamiento de un motor Stirling equipado con una caldera de gas:
Demostración del funcionamiento de una caldera de gas con generador eléctrico:
Un ejemplo de estufa de leña con generador de electricidad para comparar con una unidad de gas:
No olvidemos que las empresas generadoras de energía europeas son bastante leales a los "fabricantes" de equipos de ahorro de energía.
En Rusia, la posibilidad de que los consumidores domésticos generen y transmitan energía eléctrica a la red no sólo no está prevista por la ley, sino que tampoco es bien recibida por las empresas de la red. Por lo tanto, es poco probable que los sistemas presentados tengan grandes posibilidades de ser utilizados en la Federación de Rusia en la actualidad.
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