Plinski kotel z električnim generatorjem: naprava, princip delovanja, pregled najboljših blagovnih znamk

Skrben odnos do energetskih virov narekuje predvsem dejstvo, da skoraj vse naravne rezerve niso neskončne.Varčna poraba vseh vrst goriv zahteva razvoj novih sistemov ali korenito posodobitev obstoječih.

Tako je plinski kotel z električnim generatorjem ena od vrst hibridnih sistemov, ki vam omogočajo inteligentno upravljanje modrega goriva. Predstavili vam bomo princip delovanja opreme, ki poleg toplotne energije proizvaja tudi električno energijo. Predstavljajmo si tipične modele hibridnih enot.

Učinkovita poraba energije

Tudi povprečen človek, ki ima za ogrevanje doma nameščen plinski kotel, se lahko sprašuje o racionalni rabi toplotne energije. Dejansko se pri zgorevanju plina v kotlu ne uporabi vsa proizvedena toplota.

Ko ogrevalni sistem deluje, se del toplote vedno nepovratno izgubi. To se običajno zgodi, ko se produkti izgorevanja iz kotla sproščajo v ozračje. Pravzaprav je to izgubljena energija, ki bi jo lahko porabili.

O čem točno govorimo? O možnostih izrabe odpadne »odpadle« toplote pri proizvodnji električne energije.

Če predpostavimo, da je sistem ogrevalnega kotla že optimiziran za maksimiranje učinkovitosti, potem "zavržena" energija še vedno predstavlja znaten delež energije, ki se sprosti pri zgorevanju goriva.

Vrste goriva so lahko različne, začenši z banalnim drvem in vsemi vrstami briketov, konča z najbolj ekonomičnimi možnostmi: glavni plin s prevlado metana v svoji sestavi, umetno modro gorivo in mešanice utekočinjenega propan-butana.

Morda se zdi, da to še zdaleč ni "odkritje Amerike", v resnici pa tehnologija, oziroma instalacija, ki jo je leta 1943 razvil Robert Stirling, obstaja. Zaradi konstrukcijskih značilnosti in osnovnega principa delovanja je ta sistem mogoče uvrstiti med motorje z notranjim zgorevanjem.

Zakaj potem ta namestitev ni bila uporabljena tako dolgo časa? Odgovor je preprost – teoretični razvoj tehnologije v štiridesetih letih prejšnjega stoletja se je v praksi izkazal za zelo okornega.

Tehnologije in materiali, ki so obstajali v času razvoja, niso omogočali zmanjšanja velikosti instalacije, obstoječi načini proizvodnje električne energije pa so bili stroškovno učinkovitejši.

Vključitev naprave v tokokrog plinskega kotla, ki pretvarja izgubljeno toploto v električno energijo, lahko bistveno poveča učinkovitost naprave za predelavo plina.

Kaj nas danes lahko spodbudi k razmišljanju o bolj skrbnem odnosu do virov, ki ne sodijo med obnovljive? Dandanes je povsod po svetu skupna težava - razvoj tehnologije neizogibno vodi v povečanje porabe električne energije.

Povečanje porabe se dogaja tako hitro, da omrežna podjetja nimajo časa za posodobitev sistemov za prenos električne energije, da o proizvodnji niti ne govorimo.Ta situacija neizogibno vodi do dejstva, da elementi napajalnih sistemov ne uspejo, v nekaterih primerih pa se to lahko zgodi z zavidljivo pravilnostjo.

Sodobni ogrevalni kotli so opremljeni z regulacijskimi sistemi, ki so tudi energijsko odvisni. Obtočna črpalka, senzorji, avtomatizacija in sama plošča potrebujejo napajanje. Celoten nabor naprav ne more povzročiti skrbi za ohranjanje funkcionalnosti med izpadom električne energije.

Sistemov prisilnega ogrevanja ni mogoče izvajati brez električne energije. Izpad elektrike v kurilni sezoni je zanje skorajda katastrofalen. Ne samo, da bo to neizogibno povzročilo hitro hlajenje prostora, ampak če ogrevanje ne deluje dlje časa, lahko tokokrog zamrzne.

Dolgotrajna odsotnost ogrevalnega sistema v hladni sezoni vodi do zmrzovanja ogrevalnega sistema, pojava ledenih čepov v njem in na koncu do poškodb opreme in ogrevalnih cevi zaradi loma.

Standardne obstoječe možnosti za rešitev težave - namestitev neprekinjeni napajalniki, generatorji različnih modifikacij (plinski, bencinski, dizelski generatorji ali netradicionalni viri - vetrni generatorji ali mini termoelektrarne, hidroelektrarne).

Toda ta rešitev ni sprejemljiva za vse, saj mnogi težko dodelijo prostor za namestitev avtonomnega dobavitelja električne energije.

Medtem ko prebivalci individualnih hiš še vedno lahko dodelijo prostor za generator, je to skoraj nemogoče za namestitev v večnadstropni stavbi. Tako se izkaže, da ob izpadu elektrike najprej trpijo stanovalci večstanovanjskih hiš z individualnimi sistemi ogrevanja.

Zato so si najprej podjetja, ki proizvajajo komponente za sestavo ogrevalnih sistemov, zastavila vprašanje, kako v celoti izkoristiti toploto, ki jo ogrevalni sistem »odvrže«. Razmišljali smo, kako bi to odpadno snov uporabili za proizvodnjo električne energije.

Od znanih tehnologij so razvijalci izbrali "dobro pozabljeno" namestitev Stirling, sodobne tehnologije omogočajo povečanje njegove učinkovitosti ob ohranjanju kompaktne velikosti.

Načelo delovanja Stirlingovega motorja je gibanje bata motorja navzdol in navzgor. Motor deluje skoraj tiho in ne povzroča tresljajev opreme

Načelo delovanja Stirlingove naprave temelji na uporabi ogrevanja in hlajenja delovne tekočine, ki posledično aktivira mehanizem, ki proizvaja električno energijo.

Znotraj bata (zaprt) je črpan plin; pri segrevanju se plinasti medij razširi in premakne bat v eno smer; po ohlajanju v hladilniku se skrči in premakne bat v drugo smer.

Pregled proizvajalcev kotlov z generatorji

Oglejmo si konkretne primere domačih kotlovskih sistemov, ki obstajajo danes, v katerih je bilo uspešno izvedeno načelo uporabe izpušnih plinov (produktov zgorevanja) za proizvodnjo električne energije. Južnokorejsko podjetje NAVIEN je omenjeno tehnologijo uspešno implementiralo v kotel znamke HYBRIGEN SE.

Kotel uporablja Stirlingov motor, ki po podatkih potnega lista med delovanjem proizvaja električno energijo z močjo 1000W (ali 1kW) in napetostjo 12V. Razvijalci trdijo, da se proizvedena električna energija lahko uporablja za napajanje gospodinjskih aparatov.

Ta moč naj bi zadoščala za napajanje gospodinjskega hladilnika (približno 0,1 kW), osebnega računalnika (približno 0,4 kW), LCD televizorja (približno 0,2 kW) in do 12 LED sijalk z močjo po 25 W.

Kotel serije hybrigen se proizvajalca Navien z vgrajenim generatorjem in Stirlingovim motorjem. Med delovanjem kotla poleg svojih glavnih funkcij proizvaja električna energija približno 1000 W moči.

Od evropskih proizvajalcev se v to smer razvija Viessmann. Viessmann ima možnost ponuditi potrošnikom izbiro dveh modelov kotlov serije Vitotwin 300W in Vitotwin 350F.

Vitotwin 300W je bil prvi razvoj v tej smeri. Odlikuje ga dokaj kompakten dizajn in je po videzu zelo podoben običajnemu stenski plinski kotel. Res je, da so bile med delovanjem prvega modela ugotovljene "šibke" točke v delovanju Stirlingovega motorja.

Največja težava se je izkazala pri odvajanju toplote, osnova delovanja naprave je ogrevanje in hlajenje. Tisti. razvijalci so se soočili z isto težavo, s katero se je Stirling soočal v štiridesetih letih prejšnjega stoletja - učinkovito hlajenje, ki ga je mogoče doseči le s precejšnjo velikostjo hladilnika.

Zato se je pojavil model kotla Vitotwin 350F, ki ni vključeval le plinskega kotla z generatorjem električne energije, temveč tudi vgrajen 175-litrski kotel.

Zalogovnik tople vode je izdelan v talni izvedbi zaradi velike teže tako same opreme kot tekočine, pripravljene za sanitarne namene.

V tem primeru gre za problem hlajenja bata Stirlingove naprave zaradi vstopa vode kotel. Vendar pa je odločitev povzročila povečanje skupnih dimenzij in teže namestitve. Takega sistema ni več mogoče montirati na steno kot klasičen plinski kotel in ga je mogoče namestiti le na tla.

Kotli Viessmann zagotavljajo možnost napajanja obratovalnih sistemov kotla iz zunanjega vira, tj. iz centralnega elektroenergetskega omrežja. Podjetje Viessmann je opremo postavilo kot napravo, ki zagotavlja lastne potrebe (delovanje kotlovskih enot) brez možnosti izbire presežne električne energije za domačo porabo.

Sistem Vitotwin F350 je kotel s kotlom za ogrevanje vode s prostornino 175 litrov. Sistem omogoča ogrevanje prostora, zagotavlja toplo vodo in proizvaja električno energijo

Za primerjavo učinkovitosti uporabe generatorjev, vgrajenih v ogrevalni sistem. Vredno je razmisliti o kotlu, ki sta ga razvili podjetji TERMOFOR (Republika Belorusija) in podjetje Kryotherm (Rusija, Sankt Peterburg).

Upoštevati jih je vredno ne zato, ker bi lahko nekako konkurirali zgornjim sistemom, temveč zaradi primerjave principov delovanja in učinkovitosti pridobivanja električne energije. Ti kotli kot gorivo uporabljajo le les, stisnjena žagovina ali lesnih briketov, zato jih ni mogoče enačiti z modeli NAVIEN in Viessmann.

Kotel, imenovan “Ogrevalna peč “Indigirka”, je namenjen dolgotrajnemu ogrevanju na drva ipd., vendar je opremljen z dvema termogeneratorjema tipa TEG 30-12. Nahajajo se na stranski steni enote. Moč generatorjev je majhna, tj. skupno lahko ustvarijo le 50-60 W pri 12 V.

Osnovna zasnova peči Indigirka vam omogoča ne samo ogrevanje prostora, temveč tudi kuhanje hrane na gorilniku. Sistem dopolnjujeta dva 12V generatorja toplote z močjo 50-60W.

V tem kotlu je bila uporabljena Seebeckova metoda, ki temelji na nastanku emf v zaprtem električnem krogu. Sestavljen je iz dveh različnih vrst materiala in ohranja kontaktne točke pri različnih temperaturah. Tisti. razvijalci uporabljajo tudi toploto, ki jo ustvari kotel, za proizvodnjo električne energije.

Primerjava učinkovitosti kotla

Če primerjamo predstavljene vrste kotlov, ki ne samo ogrevajo prostor (toplota hladilna tekočina), ampak tudi proizvajajo električno energijo z uporabo proizvedene toplote, je treba med delovanjem paziti na pomembne vidike.

Tako podjetje NAVIEN kot podjetje Viessmann postavljata svoje kotle in poudarjata nedvomne prednosti - popolno avtomatizacijo procesa, odsotnost servisnih popravil in na splošno popolno pomanjkanje posegov po zagonu s strani kupca.

Za delovanje teh kotlov je potrebno le stabilno delovanje sistema in stabilna razpoložljivost plina (pa naj gre za glavne dovode, ustekleničeno instalacijo z utekočinjenim plinom oz. držalo za plin). Skladno s tem se za delovanje kotlov uporablja gospodinjski plin, ki po zgorevanju ne predstavlja nikakršne škode za okolje.

Načeloma lahko skoraj enako rečemo o ogrevalni peči Indigirka, le vrsta goriva tukaj ni plin, temveč drva, peleti ali stisnjena žagovina.

Popolna odsotnost avtomatizacijaki zahteva elektriko. Sistem za proizvodnjo električne energije in sam kotel ne vplivata drug na drugega na delovanje, tj.Če sistem za proizvodnjo električne energije odpove, kotel še naprej opravlja svoje funkcije.

Vse te grelne enote za predelavo plina s Stirlingovimi motorji pod gorilniki proizvajajo električno energijo, ki se lahko uporablja za različne namene.

Kotli NAVIEN in Viessmann se s tem ne morejo pohvaliti, saj je Stirlingov motor vgrajen neposredno v konstrukcijo kotla. Toda kako donosni so takšni sistemi in koliko časa bo trajalo, da se bo tak kotel povrnil? To vprašanje je vredno podrobno razumeti.

Dobičkonosnost obravnavanih sistemov

Na prvi pogled so kotli NAVIEN in Viessmann praktično mini termoelektrarne v zasebni hiši ali celo stanovanju.

Kljub velikim skupnim dimenzijam bi morala sposobnost proizvodnje električne energije zgolj z uporabo kotla za ogrevanje kotla ali ogrevanje prostorov spodbuditi kupca, da brez oklevanja vgradi tak "čudež tehnike".

Toda ob natančnejšem pregledu kotla NAVIEN se pojavijo vprašanja, ki zahtevajo odgovore. Z deklarirano močjo 1 kW (brezplačna moč, ki jo lahko uporabljate po lastni presoji) kotel precej opazno porabi električno energijo, ko sistem deluje.

Kaj je mišljeno? Vsaj avtomatizacija deluje, čeprav je potrebna majhna moč, vendar je potrebna za delovanje ventilatorja in obtočne črpalke. Naštete naprave skupaj ne morejo le uspešno porabiti tega kilovata energije, ampak morda ne bo dovolj pri "overclockingu" sistema.

Shematski prikaz ogrevalnega sistema Vissmann Vitotwin 350F s talnim kotlom 175 litrov.Sistem omogoča tako uporabo električne energije iz zunanjega vira kot tudi distribucijo presežkov proizvedene električne energije v splošno omrežje

Povsem enaka vprašanja se porajajo pri kotlih Viessmann, le da tukaj vsaj ni bila navedena možnost pridobivanja električne energije za lastne potrebe. Predvidena je bila le možnost avtonomnega delovanja sistema v odsotnosti zunanjega napajanja.

Čeprav razvijalci takoj poudarijo, da "sistem lahko zahteva dodatno električno energijo pri največjih obremenitvah." Glede na prijavljenih 3500 kWh proizvedene električne energije na leto je ta odtenek že dvomljiv, vendar s preprostimi in preprostimi izračuni dobimo naslednje:

3500:6 (meseci standardne ogrevalne sezone): 30 (povprečno 30 koledarskih dni): 24 (24 ur na dan) = 0,81 kW*h.

Tisti. Kotel med stabilnim (konstantnim) delovanjem proizvede okoli 800 W, koliko pa porabi sam sistem med delovanjem? Morda isti, ki proizvedejo 800 W, morda več.

Poleg tega se električna energija proizvaja samo med delovanjem gorilnika. Tisti. Ali je potrebno stalno delovanje sistema ali pa je vse nekoliko drugače od tistega, kar pravijo razvijalci sistema.

Do česa so pripeljali ti izračuni? Sistem kotla na drva dejansko proizvede svojih 50Wh (ali 0,05kWh), ki jih lahko uporabimo za polnjenje tablice, telefona itd. tudi za banalno "službeno LED žarnico". V nasprotju z razvojem dveh svetovno znanih podjetij je opisani razvoj očitno videti bolj kot dober marketinški trik in nič drugega.

Kar zadeva cenovno politiko teh sistemov, je na splošno težko kar koli oceniti.Kajti tudi proizvodni podjetji Viessmann in NAVIEN takoj določita, da oprema »ne potrebuje vzdrževanja«. Prevedeno v preprost jezik, je pokvarjen, kar pomeni, da je treba enoto v celoti zamenjati.

To morda ne velja za celoten sistem, temveč za posamezne komponente: Stirlingov motor, sistem plinskega gorilnika itd. Rezultat bo precej impresiven znesek. Ob predpostavki, da je povprečna cena za te sisteme okoli 12 tisoč. evrov ali 13,5 tisoč $. Shema delovanja kotla z generatorjem, potem lahko v takšni situaciji zmaga le proizvajalec sistema.

Peč Indigirka sploh ne more sodelovati v primerjavi, ne samo zato, ker vrsta goriva ni plin in cena ni primerljiva (15-krat nižja), temveč zato, ker peč ni postavljena za domačo uporabo, ampak bolj za potovanja, odprave itd. .P.

Če v Evropi energetska situacija precej pomembno vpliva na izbiro potrošnikov (pri izbiri ogrevalnih ali energetskih sistemov) z vidika učinkovitosti in okolju prijaznosti, pa države EU to spodbujajo s subvencioniranjem uvedbe tovrstnih sistemov.

Za gospodinjske odjemalce v Rusiji bodo takšni sistemi najverjetneje predragi, tako na začetku "sistem + namestitev" kot med delovanjem.

Zaključki in uporaben video na to temo

Načelo delovanja Stirlingovega motorja, ki opremlja plinski kotel:

Prikaz delovanja plinskega kotla z generatorjem električne energije:

Primer peči na drva z generatorjem električne energije za primerjavo s plinsko enoto:

Ne pozabite, da so evropska podjetja za proizvodnjo energije precej zvesta "proizvajalcem" opreme za varčevanje z energijo.

V Rusiji možnost proizvodnje in prenosa električne energije v omrežje s strani gospodinjskih porabnikov ne samo, da ni zakonsko zapisana, temveč je tudi omrežna podjetja ne pozdravljajo. Zato je malo verjetno, da bodo predstavljeni sistemi danes imeli resne možnosti za uporabo v Ruski federaciji.

Prosimo, komentirajte članek, predložen v obravnavo, v spodnjem blok obrazcu, postavite vprašanja, objavite fotografije na temo. Povejte nam, če poznate kotle in sisteme za proizvodnjo električne energije. Delite koristne informacije, ki bodo koristne za obiskovalce spletnega mesta.