غلاية غاز بمولد كهربائي: جهاز ، مبدأ التشغيل ، نظرة عامة على أفضل العلامات التجارية

إن الموقف الدقيق تجاه موارد الطاقة تمليه في المقام الأول حقيقة أن جميع الموارد الطبيعية تقريبًا ليست بلا حدود. يتطلب الاستخدام الاقتصادي لجميع أنواع الوقود تطوير أنظمة جديدة أو تحديث جذري للأنظمة الموجودة.

لذا ، فإن غلاية الغاز بمولد كهربائي هي أحد أنواع الأنظمة الهجينة التي تجعل من الممكن التخلص من الوقود الأزرق بذكاء. سوف نقدم لك مبدأ تشغيل المعدات التي تولد الطاقة الكهربائية إلى جانب الطاقة الحرارية. دعونا نقدم نماذج نموذجية من المجاميع الهجينة.

استهلاك الطاقة بكفاءة

حتى رجل عادي في الشارع لديه غلاية غاز مثبتة لتدفئة المنازل قد يتساءل عن عقلانية استخدام الطاقة الحرارية. في الواقع ، بعد كل شيء ، عند حرق الغاز في غلاية ، يتم استخدام بعيدًا عن كل الحرارة المتولدة.

دائمًا عندما يعمل نظام التدفئة ، يتم فقدان بعض الحرارة بشكل لا رجعة فيه. يحدث هذا عادة عندما تنبعث منتجات الاحتراق من المرجل إلى الغلاف الجوي. في الواقع ، هذه طاقة ضائعة يمكن استخدامها.

ما هو بالضبط؟ حول امكانية استخدام الحرارة المهدرة في انتاج الطاقة الكهربائية دون جدوى.

استنادًا إلى حقيقة أن نظام غلاية التدفئة تم تحسينه بالفعل من أجل زيادة الكفاءة إلى أقصى حد ، لا تزال الطاقة "المنبعثة" تشكل جزءًا كبيرًا من الطاقة التي يتم إطلاقها أثناء احتراق الوقود

يمكن أن تكون أنواع الوقود مختلفة ، بدءًا من الحطب العادي وجميع أنواع القوالب ، وتنتهي بالخيارات الأكثر اقتصادا: الغاز الرئيسي مع غلبة الميثان في التركيبة ، والوقود الأزرق الاصطناعي ومخاليط البروبان والبيوتان المسال.

قد يبدو أن هذا بعيد كل البعد عن "اكتشاف أمريكا" ، لكن في الواقع ، التكنولوجيا التي طورها روبرت ستيرلنج عام 1943 ، أو بالأحرى ، التثبيت موجود. تسمح لنا ميزات التصميم ومبدأ التشغيل الأساسي بإسناد هذا النظام إلى محركات الاحتراق الداخلي.

لماذا إذن لم يستخدم هذا التثبيت لوقت طويل؟ الجواب بسيط - التطور النظري للتكنولوجيا في الأربعينيات من القرن الماضي تبين أنه مرهق للغاية في الممارسة العملية.

لم تسمح التقنيات والمواد الموجودة في وقت التطوير بتقليل حجم التركيب ، وكانت الطرق الحالية لتوليد الطاقة الكهربائية أكثر فعالية من حيث التكلفة.

يمكن أن يؤدي تضمين غلاية غاز في جهاز يعالج الحرارة المستخدمة بشكل مهدر في الكهرباء إلى زيادة كفاءة مصنع معالجة الغاز بشكل كبير

ما الذي يجعلنا نفكر اليوم في موقف أكثر حذراً تجاه الموارد غير المصنفة على أنها قابلة للتجديد؟ الآن هناك مشكلة مشتركة في جميع أنحاء العالم - سيؤدي تطوير التقنيات حتمًا إلى زيادة استهلاك الطاقة الكهربائية.

إن الزيادة في الاستهلاك تحدث بوتيرة سريعة بحيث لا تملك شركات الشبكة الوقت لتحديث أنظمة نقل الطاقة الكهربائية ، ناهيك عن الإنتاج. يؤدي هذا الموقف حتمًا إلى حقيقة أن عناصر أنظمة الإمداد بالطاقة تفشل ، وفي بعض الحالات يمكن أن يحدث هذا بشكل منتظم يحسد عليه.

تم تجهيز مراجل التدفئة الحديثة بأنظمة تحكم متقلبة أيضًا. مضخة الدوران ، وأجهزة الاستشعار ، والأتمتة ، واللوحة نفسها بحاجة إلى الطاقة الكهربائية. لا يمكن أن تتسبب مجموعة الأجهزة بالكامل إلا في تنبيه للحفاظ على التشغيل أثناء انقطاع التيار الكهربائي.

لا يمكن بدء أنظمة التدفئة القسرية بدون كهرباء. إن قطع التيار الكهربائي خلال موسم التدفئة يكاد يكون كارثياً بالنسبة لهم. ليس ذلك فحسب ، سيؤدي هذا حتمًا إلى التبريد السريع للغرفة ، مع التدفئة الخاملة على المدى الطويل ، يمكن أن تتجمد الدائرة.

يؤدي الغياب المطول لنظام التسخين في موسم البرد إلى تجميد نظام التسخين ، وتظهر فيه سدادات الثلج ، ونتيجة لذلك ، تلف المعدات وأنابيب التدفئة بسبب الكسر

الحلول القياسية القياسية للمسألة - التثبيت إمدادات الطاقة غير المنقطعةمولدات من جميع أنواع التعديلات (مولدات غاز ، بنزو ، ديزل أو مصادر غير تقليدية - مولدات طاقة الرياح أو محطات TPP صغيرة ، محطات توليد الطاقة الكهرومائية).

لكن هذا الحل غير مقبول على الإطلاق للجميع ، حيث يجد الكثير من الناس صعوبة في تخصيص مساحة لتركيب مورد كهرباء مستقل.

إذا كان لا يزال بإمكان سكان المنازل الفردية تخصيص مساحة لمولد ، فعندئذٍ من المستحيل تقريبًا للتركيب في مبنى متعدد الطوابق. وبالتالي ، اتضح أن سكان المباني السكنية ذات أنظمة التدفئة الفردية هم أول من يعاني عند إطفاء الأنوار.

هذا هو السبب في أن الشركات التي تنتج مكونات لتجميع أنظمة التدفئة تساءلت أولاً عن الاستخدام الكامل للحرارة التي "ينبعث منها" نظام التدفئة. فكرنا في كيفية استخدام المادة عديمة الفائدة في توليد الكهرباء.

من التقنيات المعروفة ، اختار المطورون وحدة ستيرلنغ "المنسية جيدًا" ؛ التقنيات الحديثة تسمح بزيادة كفاءتها ، مع الحفاظ على الأبعاد المدمجة.

مبدأ تشغيل محرك ستيرلنغ هو حركة مكبس المحرك صعودا وهبوطا. يعمل المحرك بصمت تقريبًا ولا يسبب اهتزازات للمعدات

يعتمد مبدأ تشغيل وحدة "ستيرلنغ" على استخدام سائل التبريد وتبريده ، والذي بدوره يحرك آلية تولد طاقة كهربائية.

يقع الغاز المحقون داخل المكبس (مغلق) ، عند تسخينه ، يتوسع الوسط الغازي ويحرك المكبس في اتجاه واحد ، بعد تبريده في المبرد يتم ضغطه وتحريك المكبس في الاتجاه الآخر.

نظرة عامة على الشركات المصنعة للغلايات ذات المولد

دعونا نلقي نظرة على أمثلة محددة لنظام الغلايات المنزلية الموجودة اليوم ، والتي تم فيها تطبيق مبدأ استخدام غازات العادم (منتجات الاحتراق) لإنتاج الكهرباء بنجاح. نفذت شركة NAVIEN الكورية الجنوبية بنجاح التكنولوجيا المذكورة أعلاه في غلاية للعلامة التجارية HYBRIGEN SE.

تستخدم الغلاية محرك ستيرلينغ ، والذي ، وفقًا لبيانات جواز السفر ، يولد الكهرباء بسعة 1000 واط (أو 1 كيلو واط) وبجهد 12 فولت أثناء التشغيل. يدعي المطورون أن الكهرباء المولدة يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة المنزلية.

يجب أن تكون هذه الطاقة كافية لتشغيل ثلاجة منزلية (حوالي 0.1 كيلو واط) ، وجهاز كمبيوتر شخصي (حوالي 0.4 كيلو واط) ، وتلفزيون LCD (حوالي 0.2 كيلو واط) وما يصل إلى 12 مصباح LED بقوة 25 واط لكل منها.

غلاية Navien hybrigen se مع مولد ومحرك Stirling مدمج. أثناء تشغيل الغلاية ، بالإضافة إلى الوظائف الرئيسية ، يتم توليد الكهرباء بترتيب 1000 واط من الطاقة

من الشركات المصنعة الأوروبية ، تشارك Viessmann في التطوير في هذا المجال. لدى Viessmann الفرصة لتقديم نموذجين من غلايات سلسلة Vitotwin 300W و Vitotwin 350F لاختيار المستهلك.

كان Vitotwin 300W أول تطور في هذا الاتجاه. لديها تصميم مضغوط إلى حد ما وتبدو مشابهة جدًا للمعتاد غلاية غاز مثبتة على الحائط. صحيح أنه خلال تشغيل النموذج الأول تم تحديد البقع "الضعيفة" في تشغيل محرك نظام ستيرلنغ.

كانت المشكلة الأكبر هي إزالة الحرارة ، وأساس الجهاز هو التدفئة والتبريد. على سبيل المثال واجه المطورون نفس المشكلة التي واجهتها Stirling في الأربعينيات من القرن الماضي - التبريد الفعال ، والذي لا يمكن تحقيقه إلا بأحجام كبيرة من المبرد.

هذا هو السبب في ظهور نموذج الغلاية Vitotwin 350F ، والذي تضمن ليس فقط غلاية غازية مع مولد كهرباء ، ولكن أيضًا غلاية متكاملة سعة 175 لترًا.

يتم تركيب خزان تخزين الماء الساخن على الأرض بسبب الوزن الثقيل لكل من المعدات نفسها والسائل المحضر للأغراض الصحية

في هذه الحالة ، مشكلة مشكلة تبريد مكبس وحدة ستيرلنغ بسبب الماء في مرجل. ومع ذلك ، أدى القرار إلى حقيقة أن الأبعاد الكلية ووزن التثبيت زاد. لم يعد من الممكن تركيب هذا النظام على الحائط مثل غلاية الغاز العادية ويمكن تركيبه على الأرض فقط.

توفر غلايات Viessmann إمكانية تغذية أنظمة تشغيل الغلايات من مصدر خارجي ، أي من شبكات الإمداد المركزية. وضع Viessmann المعدات كجهاز يوفر احتياجاته الخاصة (تشغيل وحدات الغلايات) دون إمكانية اختيار فائض من الكهرباء للاستهلاك المحلي.

نظام Vitotwin F350 - غلاية مع غلاية تسخين المياه 175 لتر. يسمح لك النظام بتسخين الغرفة ، ويوفر الماء الساخن ويولد الطاقة الكهربائية.

من أجل أن تكون قادرًا على مقارنة فعالية استخدام المولدات المدمجة في نظام التدفئة. يجدر النظر في المرجل ، الذي تم تطويره من قبل شركات TERMOFOR (جمهورية روسيا البيضاء) وشركة Krioterm (روسيا ، سانت بطرسبرغ).

يجدر النظر فيها ليس لأنها يمكن أن تتنافس بطريقة ما مع الأنظمة المذكورة أعلاه ، ولكن لمقارنة مبادئ التشغيل وكفاءة توليد الطاقة الكهربائية. تستخدم هذه الغلايات الحطب كوقود فقط نشارة الخشب المضغوط أو قوالب مصنوعة من الخشب ، لذلك لا يمكن وضعها على قدم المساواة مع نماذج NAVIEN و Viessmann.

تركز الغلاية ، المسماة "فرن تسخين Indigirka" ، على التدفئة طويلة المدى باستخدام الحطب ، وما إلى ذلك ، ولكنها مجهزة بمولدين للكهرباء الحرارية من نوع TEG 30-12. تقع على الجدار الجانبي للوحدة. قوة المولدات صغيرة ، أيفي المجموع ، فهي قادرة على توليد 50-60 واط فقط بجهد 12 فولت.

لا يسمح التصميم الأساسي لموقد Indigirka بتسخين الغرفة فحسب ، بل أيضًا الطهي على الموقد. يتم استكمال النظام بمولدين حراريين بجهد 12 فولت بقوة 50-60 واط.

في هذا المرجل ، تم استخدام طريقة Zebek ، بناءً على تكوين EMF في دائرة كهربائية مغلقة. يتكون من نوعين مختلفين من المواد ويحافظ على نقاط الاتصال عند درجات حرارة مختلفة. على سبيل المثال يستخدم المطورون أيضًا الحرارة المتولدة من المرجل لتوليد الطاقة الكهربائية.

مقارنة أداء الغلاية

مقارنة بين أنواع الغلايات المعروضة والتي لا تسخن الغرفة فقط (الحرارة المبرد) ، ولكن أيضًا توليد الكهرباء من خلال استخدام الحرارة المولدة ، يجب الانتباه إلى الجوانب المهمة أثناء التشغيل.

يقوم كل من NAVIEN و Viessmann بوضع غلاياتهما ، مما يشير إلى مزايا لا شك فيها - أتمتة كاملة للعملية ، وغياب الحاجة إلى إصلاحات الخدمة والغياب التام للتداخل بعد التكليف من قبل المشتري.

لتشغيل هذه الغلايات ، لا يلزم سوى التشغيل المستقر للنظام ؛ توفر الغاز المستقر (سواء كان توصيلات جذع أو تركيب أسطوانة مع غاز مسال أو خزان الغاز) وبناءً على ذلك ، يتم استخدام الغاز المنزلي لتشغيل المراجل ، والذي بعد الاحتراق لا يسبب أي ضرر على البيئة.

من حيث المبدأ ، يمكن قول الشيء نفسه تقريبًا عن موقد التدفئة Indigirka ، فقط نوع الوقود هنا ليس الغاز ، ولكن الحطب أو الكريات أو نشارة الخشب المضغوط.

الغياب التام آليمما يتطلب كهرباء. لا يؤثر نظام توليد الطاقة الكهربائية والغلاية نفسها على تشغيل بعضها البعض ، أي في حالة فشل نظام توليد الطاقة ، تستمر الغلاية في أداء وظائفها.

جميع وحدات التسخين التي تعمل بالغاز ، تحت الشعلات التي توجد فيها محركات ستيرلنغ ، تنتج طاقة كهربائية يمكن استخدامها لأغراض مختلفة.

لن تتمكن غلايات NAVIEN و Viessmann من التفاخر بمثل هذا ، نظرًا لأن محرك نظام Stirling مدمج مباشرة في تصميم الغلاية. ولكن ما مدى فعالية هذه الأنظمة من حيث التكلفة وبعد كم من الوقت ستؤتي الغلاية المماثلة؟ يجب معالجة هذه المسألة بالتفصيل.

ربحية النظم المدروسة

للوهلة الأولى ، فإن غلايات NAVIEN و Viessmann عبارة عن محطات طاقة حرارية صغيرة تقريبًا في منزل خاص أو حتى شقة.

على الرغم من الأبعاد الكلية الكبيرة ، فإن القدرة على إنتاج الطاقة الكهربائية ببساطة باستخدام غلاية لتسخين غلاية أو لتسخين الغرف يجب أن يدفع المشتري دون تردد إلى إنشاء مثل هذه "معجزة التكنولوجيا".

ولكن عند الفحص الدقيق لمرجل NAVIEN ، تبرز أسئلة تحتاج إلى إجابة. مع الطاقة المعلنة 1 كيلو واط (الطاقة المجانية ، التي يمكنك استخدامها حسب تقديرك) ، تستهلك الغلاية الكهرباء بشكل ملحوظ أثناء تشغيل النظام.

ماذا تقصد؟ على الأقل تشغيل الأتمتة ، حتى إذا كانت هناك حاجة إلى القليل من الطاقة ، ولكن هناك حاجة إليها حتى تعمل المروحة ومضخة الدوران. لا يمكن أن تستهلك الأجهزة المدرجة في القائمة هذا الكيلووات من الطاقة بنجاح فحسب ، ولكنها قد لا تكون كافية عند "تشتيت" النظام.

رسم تخطيطي لنظام التدفئة Vissmann Vitotwin 350F مع غلاية أرضية 175 لتر. يسمح النظام باستخدام كل من الكهرباء من مصدر خارجي ونقل الكهرباء المولدة الزائدة إلى شبكة مشتركة

تنشأ نفس الأسئلة بالضبط مع غلايات Viessmann ، ولكن على الأقل لم يتم ذكر إمكانية استخراج الكهرباء لتلبية احتياجات المرء الخاصة. تم النص فقط على إمكانية التشغيل المستقل للنظام في حالة عدم وجود إمدادات خارجية.

على الرغم من أن المطورين يشيرون على الفور إلى أن "النظام قد يتطلب طاقة كهربائية إضافية في أحمال الذروة." على خلفية 3500 كيلو واط ساعة من الكهرباء المولدة سنويًا ، فإن هذا الفروق الدقيقة موضع شك بالفعل ، ومن خلال الحسابات البسيطة والبسيطة نحصل على ما يلي:

3500: 6 (أشهر موسم التدفئة القياسي): 30 (30 يومًا تقويميًا في المتوسط): 24 (24 ساعة في اليوم) = 0.81 كيلو واط * ساعة.

على سبيل المثال تنتج الغلاية حوالي 800 واط مع تشغيل ثابت (ثابت) ، ولكن كم يستهلك النظام نفسه أثناء التشغيل؟ ربما نفس تلك التي تنتجها 800W ، وربما أكثر.

بالإضافة إلى ذلك ، يتم توليد الكهرباء فقط أثناء تشغيل الموقد. على سبيل المثال إنه يتطلب إما التشغيل المستمر للنظام ، أو أن كل شيء مختلف قليلاً عما يقوله مطورو النظام.

ما الذي أدت إليه هذه الحسابات؟ يعطي نظام الغلايات الذي يعمل بالحطب حقًا 50 وات * (أو 0.05 كيلو وات * ساعة) ، والتي يمكن استخدامها لإعادة شحن الجهاز اللوحي والهاتف وما إلى ذلك. حتى بالنسبة لمصابيح LED الاحتياطية العادية. على النقيض من تطور شركتين عالميتين ، إلا أن التطور الموصوف يبدو بشكل واضح وكأنه خطوة تسويقية جيدة ، وليس أكثر من ذلك.

أما بالنسبة لسياسة التسعير لهذه الأنظمة ، فمن الصعب بشكل عام تقييم شيء ما هنا. بما أن الشركات المصنعة Viessmann و NAVIEN تنص على الفور على أن المعدات "لا تتطلب صيانة". ترجمت إلى لغة بسيطة - اندلعت ، مما يعني أنك بحاجة إلى استبدال الوحدة بالكامل.

قد لا يتعلق هذا بالنظام بأكمله فحسب ، بل بالوحدات الفردية: محرك ستيرلنغ ، ونظام حرق الغاز ، وما إلى ذلك. والنتيجة هي مبلغ مثير للإعجاب إلى حد ما. بناءً على حقيقة أن متوسط ​​سعر هذه الأنظمة يبلغ حوالي 12 ألفًا. اليورو أو 13.5 ألف دولار. مخطط المرجل مع المولد ، ثم فقط الشركة المصنعة للأنظمة يمكنها الفوز في مثل هذه الحالة.

لا يمكن لموقد Indigirka المشاركة في المقارنة على الإطلاق ، ليس فقط لأن نوع الوقود ليس غازًا ، والسعر غير قابل للمقارنة (أقل 15 مرة) ، ولكن لأن الموقد ليس في وضع للاستخدام المنزلي ، ولكن أكثر للسفر ، والبعثات ، إلخ. .p.

إذا كان الوضع مع حاملات الطاقة في أوروبا يؤثر بشكل كبير على اختيار المستهلكين (عند اختيار أنظمة التدفئة أو إمدادات الطاقة) من وجهة نظر الكفاءة والود البيئي ، فإن دول الاتحاد الأوروبي تحفز ذلك من خلال دعم تنفيذ هذه الأنظمة.

بالنسبة للمستهلك المحلي في روسيا ، من المرجح أن تكون هذه الأنظمة باهظة الثمن في البداية "تثبيت النظام" وأثناء التشغيل.

استنتاجات وفيديو مفيد حول الموضوع

مبدأ تشغيل محرك ستيرلنغ ، وتجهيز غلاية الغاز:

شرح غلاية الغاز بمولد كهرباء:

مثال على موقد الحطب مع مولد الكهرباء للمقارنة مع وحدة الغاز:

لا تنس أن الشركات الأوروبية المولدة للطاقة موالية تمامًا لـ "الشركات المصنعة" للمعدات الموفرة للطاقة.

في روسيا ، فإن إمكانية توليد ونقل الطاقة الكهربائية إلى الشبكة من قبل مستهلك منزلي ليس فقط ثابتًا بموجب القانون ، ولكن أيضًا لا يرحب به شركات الشبكة. لذلك ، من غير المحتمل أن يكون للأنظمة المعروضة فرص جدية لاستخدامها في الاتحاد الروسي اليوم.

يرجى التعليق على المقالة المقدمة للنظر فيها في نموذج الحظر أدناه ، وطرح الأسئلة ، ونشر صورة حول الموضوع. أخبرنا عن المراجل المألوفة بأنظمة توليد الطاقة. شارك المعلومات المفيدة المفيدة لزوار الموقع.