Gaskessel mit elektrischem Generator: Gerät, Funktionsprinzip, Überblick über die besten Marken

Eine sorgfältige Einstellung zu Energieressourcen wird in erster Linie dadurch bestimmt, dass fast alle natürlichen Ressourcen nicht unendlich sind. Die wirtschaftliche Verwendung aller Arten von Kraftstoff erfordert die Entwicklung neuer Systeme oder eine radikale Modernisierung bestehender Systeme.

Ein Gaskessel mit elektrischem Generator ist also eine der Arten von Hybridsystemen, die es ermöglichen, blauen Brennstoff intelligent zu entsorgen. Wir führen Sie in das Funktionsprinzip von Geräten ein, die neben Wärmeenergie auch elektrische Energie erzeugen. Lassen Sie uns typische Modelle von Hybridaggregaten vorstellen.

Effizienter Energieverbrauch

Selbst ein gewöhnlicher Mann auf der Straße, der einen Gaskessel zum Heizen von Häusern installiert hat, mag sich über die Rationalität der Nutzung von Wärmeenergie wundern. Schließlich wird beim Verbrennen von Gas in einem Kessel weit entfernt von der gesamten erzeugten Wärme verwendet.

Immer wenn das Heizsystem funktioniert, geht ein Teil der Wärme unwiederbringlich verloren. Dies geschieht normalerweise, wenn die Verbrennungsprodukte vom Kessel in die Atmosphäre abgegeben werden. In der Tat ist dies eine verlorene Energie, die verwendet werden könnte.

Worum geht es genau? Über die Möglichkeit der vergeblichen Nutzung von Abwärme bei der Erzeugung elektrischer Energie.

Aufgrund der Tatsache, dass das Heizkesselsystem bereits optimiert ist, um den Wirkungsgrad zu maximieren, macht die "emittierte" Energie immer noch einen erheblichen Teil der Energie aus, die bei der Brennstoffverbrennung freigesetzt wird

Die Brennstofftypen können unterschiedlich sein, angefangen bei banalem Brennholz und allen Arten von Briketts bis hin zu den wirtschaftlichsten Optionen: Hauptgas mit einem überwiegenden Anteil an Methan in der Zusammensetzung, künstlicher blauer Brennstoff und Propan-Butan-verflüssigte Gemische.

Es mag den Anschein haben, dass dies weit von der „Entdeckung Amerikas“ entfernt ist, aber tatsächlich existiert die Technologie, die 1943 von Robert Stirling entwickelt wurde, oder vielmehr die Installation. Aufgrund seiner Konstruktionsmerkmale und des grundlegenden Funktionsprinzips können wir dieses System Verbrennungsmotoren zuordnen.

Warum wurde diese Installation dann so lange nicht verwendet? Die Antwort ist einfach: Die theoretische Entwicklung der Technologie in den vierziger Jahren des letzten Jahrhunderts erwies sich in der Praxis als sehr umständlich.

Die zum Zeitpunkt der Entwicklung vorhandenen Technologien und Materialien ermöglichten keine Reduzierung der Installationsgröße, und die vorhandenen Methoden zur Erzeugung elektrischer Energie waren kostengünstiger.

Die Aufnahme eines Geräts, das verschwenderisch verbrauchte Wärme zu Elektrizität verarbeitet, in den Kreislauf eines Gaskessels kann die Effizienz einer Gasaufbereitungsanlage erheblich steigern

Was kann uns heute dazu bringen, über eine vorsichtigere Haltung gegenüber Ressourcen nachzudenken, die nicht als erneuerbar eingestuft sind? Jetzt gibt es weltweit ein gemeinsames Problem: Die Entwicklung von Technologien wird zwangsläufig zu einem Anstieg des Verbrauchs elektrischer Energie führen.

Der Verbrauchsanstieg erfolgt so schnell, dass die Netzunternehmen keine Zeit haben, die Übertragungssysteme für elektrische Energie zu modernisieren, ganz zu schweigen von der Produktion. Diese Situation führt unweigerlich dazu, dass die Elemente von Stromversorgungssystemen ausfallen, und in einigen Fällen kann dies mit beneidenswerter Regelmäßigkeit geschehen.

Moderne Heizkessel sind mit auch flüchtigen Steuerungssystemen ausgestattet. Die Umwälzpumpe, die Sensoren, die Automatisierung und das Panel selbst benötigen elektrischen Strom. Der gesamte Gerätesatz kann nur einen Alarm auslösen, um die Funktionsfähigkeit während eines Stromausfalls aufrechtzuerhalten.

Zwangsheizsysteme können nicht ohne Strom gestartet werden. Das Ausschalten des Stroms während der Heizperiode ist für sie fast katastrophal. Nicht nur das, dies führt unweigerlich zu einer schnellen Abkühlung des Raums, bei langfristiger Leerlaufheizung kann der Stromkreis einfrieren.

Ein längeres Fehlen des Heizsystems in der kalten Jahreszeit führt zum Einfrieren des Heizsystems, zu Eisstopfen und damit zu Schäden an der Ausrüstung und den Heizungsrohren aufgrund eines Bruchs

Bestehende Standardlösungen für das Problem - Installation unterbrechungsfreie StromversorgungenGeneratoren aller Arten von Modifikationen (Gas-, Benzo-, Dieselgeneratoren oder nicht traditionelle Quellen - Windgeneratoren oder Mini-TPPs, Wasserkraftwerke).

Diese Lösung ist jedoch bei weitem nicht für alle akzeptabel, da es vielen Menschen schwer fällt, Platz für die Installation eines autonomen Stromversorgers zuzuweisen.

Wenn die Bewohner einzelner Häuser noch Platz für einen Generator zur Verfügung stellen können, ist die Installation in einem mehrstöckigen Gebäude nahezu unmöglich. So stellt sich heraus, dass Bewohner von Mehrfamilienhäusern mit individuellen Heizsystemen als erste leiden, wenn das Licht ausgeschaltet wird.

Aus diesem Grund haben sich Unternehmen, die Komponenten für die Montage von Heizsystemen herstellen, zunächst über die volle Nutzung der Wärme Gedanken gemacht, die vom Heizsystem "abgegeben" wird. Wir haben darüber nachgedacht, wie wir die nutzlose Substanz bei der Stromerzeugung verwenden können.

Aus bekannten Technologien wählten die Entwickler die „vergessene“ Stirling-Einheit. Moderne Technologien ermöglichen die Steigerung ihrer Effizienz bei gleichzeitiger Beibehaltung kompakter Abmessungen.

Das Funktionsprinzip des Stirlingmotors ist die Bewegung des Motorkolbens auf und ab. Der Motor läuft fast geräuschlos und verursacht keine Gerätevibrationen

Das Funktionsprinzip der Stirling-Einheit basiert auf der Erwärmung und Kühlung des Arbeitsmediums, das wiederum einen Mechanismus antreibt, der elektrische Energie erzeugt.

Das eingespritzte Gas befindet sich im Inneren des Kolbens (geschlossen). Beim Erhitzen dehnt sich das gasförmige Medium aus und bewegt den Kolben in eine Richtung. Nach dem Abkühlen im Kühler wird es komprimiert und bewegt den Kolben in die andere Richtung.

Übersicht der Hersteller von Kesseln mit Generator

Schauen wir uns konkrete Beispiele für das heutige System der Haushaltskessel an, bei dem das Prinzip der Verwendung von Abgasen (Verbrennungsprodukten) zur Stromerzeugung erfolgreich umgesetzt wurde. Das südkoreanische Unternehmen NAVIEN hat die oben genannte Technologie erfolgreich in einem Kessel der Marke HYBRIGEN SE implementiert.

Der Kessel verwendet einen Stirlingmotor, der laut Passdaten während des Betriebs Strom mit einer Leistung von 1000 W (oder 1 kW) und einer Spannung von 12 V erzeugt. Die Entwickler behaupten, dass der erzeugte Strom zur Stromversorgung von Haushaltsgeräten verwendet werden kann.

Diese Leistung sollte ausreichen, um einen Haushaltskühlschrank (ca. 0,1 kW), einen Personal Computer (ca. 0,4 kW), einen LCD-Fernseher (ca. 0,2 kW) und bis zu 12 LED-Lampen mit einer Leistung von jeweils 25 Watt mit Strom zu versorgen.

Navien Hybrigen Se Kessel mit integriertem Stirling Generator und Motor. Während des Betriebs des Kessels wird zusätzlich zu den Hauptfunktionen Strom in der Größenordnung von 1000 W erzeugt

Von europäischen Herstellern ist Viessmann in der Entwicklung in diesem Bereich tätig. Viessmann hat die Möglichkeit, dem Verbraucher zwei Modelle der Kessel der Baureihen Vitotwin 300W und Vitotwin 350F vorzustellen.

Der Vitotwin 300W war die erste Entwicklung in diese Richtung. Es hat ein ziemlich kompaktes Design und sieht dem üblichen sehr ähnlich Wandgaskessel. Zwar wurden während des Betriebs des ersten Modells die "Schwachstellen" im Betrieb des Stirling-Systemmotors identifiziert.

Das größte Problem war die Wärmeabfuhr, die Basis des Gerätes ist Heizen und Kühlen. Das heißt, Die Entwickler hatten das gleiche Problem wie Stirling in den vierziger Jahren des letzten Jahrhunderts - eine effiziente Kühlung, die nur mit signifikanten Größen des Kühlers erreicht werden kann.

Aus diesem Grund erschien das Kesselmodell Vitotwin 350F, das nicht nur einen Gaskessel mit Stromgenerator, sondern auch einen integrierten 175-Liter-Kessel enthielt.

Der Warmwasserspeicher ist aufgrund des hohen Gewichts sowohl der Ausrüstung selbst als auch der für sanitäre Zwecke vorbereiteten Flüssigkeit bodenmontiert

In diesem Fall ist das Problem mit dem Problem der Kühlung des Kolbens der Stirling-Einheit aufgrund von Wasser in Kessel. Die Entscheidung führte jedoch dazu, dass die Gesamtabmessungen und das Gewicht der Anlage zunahmen. Ein solches System kann nicht mehr wie ein gewöhnlicher Gaskessel an der Wand montiert werden und kann nur noch am Boden montiert werden.

Viessmann-Kessel bieten die Möglichkeit, die Kesselbetriebssysteme von einer externen Quelle, d. H. von zentralen Stromversorgungsnetzen. Viessmann positionierte das Gerät als ein Gerät, das seine eigenen Bedürfnisse erfüllt (Betrieb von Kesseleinheiten), ohne die Möglichkeit, überschüssigen Strom für den Hausverbrauch auszuwählen.

Vitotwin F350 System - ein Kessel mit einem 175l Wasserkocher. Das System ermöglicht es Ihnen, den Raum zu heizen, heißes Wasser bereitzustellen und elektrische Energie zu erzeugen.

Um die Effektivität des Einsatzes von in das Heizsystem eingebauten Generatoren vergleichen zu können. Erwägenswert ist der Kessel, der von den Unternehmen TERMOFOR (Republik Belarus) und Krioterm (Russland, St. Petersburg) entwickelt wurde.

Es lohnt sich, sie nicht in Betracht zu ziehen, weil sie irgendwie mit den oben genannten Systemen konkurrieren können, sondern um die Funktionsprinzipien und die Effizienz der Erzeugung elektrischer Energie zu vergleichen. Diese Kessel verwenden nur Brennholz als Brennstoff Sägemehl gepresst oder Briketts auf Holzbasis, so dass sie nicht mit den Modellen von NAVIEN und Viessmann gleichgesetzt werden können.

Der Kessel mit der Bezeichnung "Indigirka-Heizofen" konzentriert sich auf die Langzeitheizung mit Brennholz usw., ist jedoch mit zwei thermischen Stromerzeugern vom Typ TEG 30-12 ausgestattet. Sie befinden sich an der Seitenwand des Geräts. Die Leistung der Generatoren ist gering, d.h.Insgesamt können sie nur 50-60 W mit einer Spannung von 12 V erzeugen.

Das grundlegende Design des Indigirka-Ofens ermöglicht nicht nur das Heizen des Raums, sondern auch das Kochen auf dem Brenner. Das System wird durch zwei Wärmeerzeuger mit 12 V und einer Leistung von 50-60 W ergänzt.

In diesem Kessel wurde das Zebek-Verfahren verwendet, das auf der Bildung einer EMF in einem geschlossenen Stromkreis basiert. Es besteht aus zwei unterschiedlichen Materialtypen und hält Kontaktpunkte bei unterschiedlichen Temperaturen. Das heißt, Entwickler nutzen die vom Kessel erzeugte Wärme auch zur Erzeugung elektrischer Energie.

Vergleich der Kesselleistung

Vergleich der vorgestellten Kesseltypen, die nicht nur den Raum heizen (heizen) Kühlmittel), sondern auch durch die Nutzung der erzeugten Wärme Strom erzeugen, sollten wichtige Aspekte während des Betriebs berücksichtigt werden.

Sowohl NAVIEN als auch Viessmann positionieren ihre Kessel und weisen auf die unbestrittenen Vorteile hin - die vollständige Automatisierung des Prozesses, das Fehlen von Servicereparaturen und das völlige Fehlen von Störungen nach Arbeitsbeginn seitens des Käufers.

Für den Betrieb dieser Kessel ist nur ein stabiler Betrieb des Systems erforderlich, eine stabile Gasverfügbarkeit (ob es sich um Kofferraumlieferungen, eine Flascheninstallation mit Flüssiggas oder handelt Gastank) Dementsprechend wird für den Betrieb von Kesseln Haushaltsgas verwendet, das nach der Verbrennung keine Umweltbelastung darstellt.

Im Prinzip kann man fast dasselbe über den Indigirka-Heizofen sagen, nur die Art des Brennstoffs ist hier nicht Gas, sondern Brennholz, Pellets oder gepresstes Sägemehl.

Totale Abwesenheit Automatikdas braucht Strom. Das System zur Erzeugung elektrischer Energie und der Kessel selbst beeinflussen den Betrieb voneinander nicht, d.h. Bei Ausfall des Stromerzeugungssystems erfüllt der Kessel weiterhin seine Funktionen.

Alle diese Gasheizgeräte, unter deren Brennern sich Stirlingmotoren befinden, erzeugen elektrische Energie, die für verschiedene Zwecke genutzt werden kann.

NAVIEN- und Viessmann-Kessel können sich solcher nicht rühmen, da der Motor des Stirling-Systems direkt in die Kesselkonstruktion eingebaut ist. Aber wie kostengünstig sind solche Systeme und nach wie langer Zeit zahlt sich ein ähnlicher Kessel aus? Dieses Problem sollte im Detail behandelt werden.

Rentabilität der betrachteten Systeme

Auf den ersten Blick sind die Kessel von NAVIEN und Viessmann fast Mini-Wärmekraftwerke in einem Privathaus oder sogar einer Wohnung.

Trotz der großen Gesamtabmessungen sollte die Fähigkeit, elektrische Energie einfach durch Verwendung eines Kessels zum Heizen eines Kessels oder zum Heizen von Räumen zu erzeugen, den Käufer ohne zu zögern dazu veranlassen, ein solches „Wunder der Technologie“ zu errichten.

Bei näherer Betrachtung des NAVIEN-Kessels ergeben sich jedoch Fragen, die beantwortet werden müssen. Mit der angegebenen Leistung von 1 kW (freie Leistung, die Sie nach eigenem Ermessen nutzen können) verbraucht der Kessel während des Betriebs des Systems deutlich Strom.

Was meinst du Zumindest der Betrieb der Automatisierung, auch wenn ein wenig Leistung benötigt wird, aber es wird benötigt, damit der Lüfter und die Umwälzpumpe funktionieren. Die aufgelisteten Geräte können insgesamt nicht nur dieses Kilowatt Energie erfolgreich verbrauchen, sondern es reicht möglicherweise nicht aus, wenn das System „verteilt“ ist.

Schematische Darstellung des Vissmann Vitotwin 350F Heizungssystems mit einem 175l Bodenkessel. Das System ermöglicht sowohl die Verwendung von Strom aus einer externen Quelle als auch die Übertragung von überschüssigem Strom in ein gemeinsames Netz

Genau die gleichen Fragen stellen sich bei Viessmann-Kesseln, aber zumindest die Möglichkeit, Strom für den eigenen Bedarf zu gewinnen, wurde hier nicht angegeben. Es wurde nur die Möglichkeit eines autonomen Betriebs des Systems ohne externe Versorgung festgelegt.

Obwohl Entwickler sofort darauf hinweisen, dass "das System bei Spitzenlasten möglicherweise zusätzliche elektrische Energie benötigt". Vor dem Hintergrund der behaupteten 3500 kWh erzeugten Stroms pro Jahr ist diese Nuance bereits zweifelhaft, und durch einfache Berechnungen erhalten wir Folgendes:

3500: 6 (Monate der Standardheizperiode): 30 (durchschnittlich 30 Kalendertage): 24 (24 Stunden am Tag) = 0,81 kW * Stunde.

Das heißt, Der Kessel erzeugt ungefähr 800 W bei stabilem (konstantem) Betrieb, aber wie viel verbraucht das System selbst während des Betriebs? Vielleicht die gleichen, die von 800 W produziert werden, und möglicherweise mehr.

Außerdem wird Strom nur während des Betriebs des Brenners erzeugt. Das heißt, Es erfordert entweder einen kontinuierlichen Betrieb des Systems oder alles ist ein wenig anders als die Entwickler des Systems sagen.

Wozu führten diese Berechnungen? Das Holzkesselsystem liefert wirklich 50 W * h (oder 0,05 kW * h), mit denen ein Tablet, ein Telefon usw. aufgeladen werden kann. auch für die banale "Standby-LED-Glühbirne". Im Gegensatz zur Entwicklung zweier weltberühmter Unternehmen sieht die beschriebene Entwicklung aber eindeutig eher nach einem guten Marketing-Schachzug aus und nicht mehr.

In Bezug auf die Preispolitik für diese Systeme ist es im Allgemeinen schwierig, hier etwas zu bewerten. Da auch die Hersteller Viessmann und NAVIEN sofort festlegen, dass die Geräte "wartungsfrei" sind. In eine einfache Sprache übersetzt - es ist kaputt gegangen, was bedeutet, dass Sie das Gerät vollständig ersetzen müssen.

Dies kann nicht nur das gesamte System betreffen, sondern auch einzelne Einheiten: den Stirlingmotor, das Gasbrennersystem usw. Das Ergebnis ist eine ziemlich beeindruckende Menge. Basierend auf der Tatsache, dass der Durchschnittspreis für diese Systeme etwa 12 Tausend beträgt. Euro oder 13,5 Tausend $. Das Schema des Kessels mit dem Generator, dann kann nur der Hersteller von Systemen in einer solchen Situation gewinnen.

Der Indigirka-Ofen kann überhaupt nicht am Vergleich teilnehmen, nicht nur, weil die Art des Brennstoffs kein Gas ist und der Preis nicht vergleichbar ist (15-mal weniger), sondern weil der Ofen nicht für den Hausgebrauch positioniert ist, sondern mehr für Reisen, Expeditionen usw. .p.

Wenn in Europa die Situation mit Energieträgern die Wahl der Verbraucher (bei der Wahl von Heizungs- oder Energieversorgungssystemen) unter dem Gesichtspunkt der Effizienz und Umweltfreundlichkeit erheblich beeinflusst, stimulieren die EU-Staaten dies, indem sie die Implementierung solcher Systeme subventionieren.

Für den inländischen Verbraucher in Russland sind solche Systeme wahrscheinlich sowohl zu Beginn „System + Installation“ als auch während des Betriebs zu teuer.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Das Funktionsprinzip des Stirlingmotors, Ausstattung eines Gaskessels:

Vorführung des Gaskessels mit Stromgenerator:

Ein Beispiel für einen Holzofen mit Stromgenerator zum Vergleich mit einer Gaseinheit:

Vergessen Sie nicht, dass europäische Energieerzeuger den "Herstellern" energiesparender Geräte gegenüber sehr loyal sind.

In Russland ist die Möglichkeit, von einem Haushaltsverbraucher elektrische Energie zu erzeugen und an das Stromnetz zu übertragen, nicht nur gesetzlich festgelegt, sondern wird auch von den Netzunternehmen nicht begrüßt. Daher ist es unwahrscheinlich, dass die vorgestellten Systeme heute ernsthafte Chancen haben, in der Russischen Föderation eingesetzt zu werden.

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