Kaasukattila sähkögeneraattorilla: laite, toimintaperiaate, yleiskuva parhaista tuotemerkeistä

Huolellinen asenne energiavaroihin sanelee ensisijaisesti sillä, että melkein kaikki luonnonvarat eivät ole äärettömiä. Kaikentyyppisten polttoaineiden taloudellinen käyttö vaatii uusien järjestelmien kehittämistä tai vanhojen radikaalia nykyaikaistamista.

Joten sähkögeneraattorilla varustettu kaasukattila on yksi hybridijärjestelmien tyypeistä, jotka mahdollistavat sinisen polttoaineen hävittämisen älykkäästi. Esittelemme sinulle sähköenergian ja lämpöenergian tuottajalaitteiden toimintaperiaatteen. Esittelyssä tyypillisiä hybridi aggregaattien malleja.

Tehokas energiankulutus

Jopa tavallinen kadun mies, jolla on asennettu kaasukattila kodien lämmitykseen, voi ihmetellä lämpöenergian käytön järkevyyttä. Itse asiassa, kun kaikki poltetaan kaasua kattilassa, kaikkea tuotettua lämpöä käytetään.

Osa lämmöstä häviää korjaamattomasti aina, kun lämmitysjärjestelmä toimii. Tämä tapahtuu yleensä silloin, kun palamistuotteet päästävät kattilasta ilmakehään. Itse asiassa tämä on menetetty energia, jota voitaisiin käyttää.

Mistä tarkalleen on kyse? Tietoja mahdollisuudesta käyttää hukkaantuvaa lämpöä turhaan sähköenergian tuotantoon.

Perustuen siihen, että lämmityskattilajärjestelmä on jo optimoitu tehokkuuden maksimoimiseksi, "päästöenergia" muodostaa silti merkittävän osan energiasta, joka vapautuu polttoaineen palaessa

Polttoainetyypit voivat olla erilaisia, alkaen banaalisista polttopuista ja kaikenlaisista briketeistä, päättyen taloudellisimpiin vaihtoehtoihin: pääkaasu, jossa koostumuksessa on pääosin metaania, keinotekoinen sininen polttoaine ja propaani-butaani nesteytetyt seokset.

Vaikuttaa siltä, ​​että tämä on kaukana ”Amerikan löytämisestä”, mutta itse asiassa Robert Stirlingin vuonna 1943 kehittämä tekniikka tai pikemminkin asennus on olemassa. Sen suunnitteluominaisuudet ja toimintaperiaate antavat meille mahdollisuuden liittää tämä järjestelmä polttomoottoreihin.

Miksi sitten ei käytetty tätä asennusta niin kauan? Vastaus on yksinkertainen - tekniikan teoreettinen kehitys viime vuosisadan 40-luvulla osoittautui käytännössä erittäin hankalaksi.

Kehityksen aikana olemassa olleet tekniikat ja materiaalit eivät antaneet mahdollisuutta pienentää asennuksen kokoa, ja nykyiset menetelmät sähkön tuottamiseksi olivat kustannustehokkaampia.

Hukkaan käytetyn lämmön sähköksi käsittelevän laitteen sisällyttäminen kaasukattilan piiriin voi lisätä merkittävästi kaasunjalostuslaitoksen tehokkuutta

Mikä voi saada meidät tänään ajattelemaan tarkempaa suhtautumista resursseihin, joita ei luokitella uusiutuviin? Nyt koko maailmassa on yhteinen ongelma - tekniikan kehitys johtaa väistämättä sähköenergian kulutuksen kasvuun.

Kulutuksen kasvu tapahtuu niin nopeasti, että verkkoyhtiöillä ei ole aikaa nykyaikaistaa sähköenergian siirtojärjestelmiä, tuotannosta puhumattakaan. Tämä tilanne johtaa väistämättä siihen, että virtalähdejärjestelmien elementit rikkoutuvat, ja joissain tapauksissa tämä voi tapahtua kateellisella säännöllisyydellä.

Nykyaikaiset lämmityskattilat on varustettu ohjausjärjestelmillä, jotka ovat myös haihtuvia. Kiertovesipumppu, anturit, automaatio, paneeli itse tarvitsevat sähköä. Koko laitekokonaisuus voi vain aiheuttaa hälytyksen toiminnan ylläpitämiseksi sähkökatkon aikana.

Pakkolämmitysjärjestelmiä ei voida käynnistää ilman sähköä. Virran katkaiseminen lämmityskaudella on heille lähes tuhoisaa. Paitsi, että tämä johtaa väistämättä huoneen nopeaseen jäähdytykseen, pitkäaikaisella tyhjäkäynnillä virtapiiri voi jäätyä.

Lämmitysjärjestelmän pitkittynyt poissaolo kylmällä vuodenaikalla aiheuttaa lämmitysjärjestelmän jäätymisen, siihen jäätyyppejä ja seurauksena laitteiden ja lämmitysputkien vaurioituminen

Olemassa olevat vakioratkaisut ongelmaan - asennus keskeytymättömät virtalähteetkaikenlaisten muunnusgeneraattorien (kaasu, bentso, dieselgeneraattorit tai ei-perinteiset lähteet - tuuligeneraattorit tai mini-TPP, vesivoimalaitokset).

Mutta tämä ratkaisu on kaikkea muuta kuin hyväksyttävää kaikille, koska monien ihmisten on vaikea varata tilaa itsenäisen sähköntoimittajan asentamista varten.

Jos yksittäisten talojen asukkaat voivat silti varata tilaa generaattorille, niin monikerroksiseen rakennukseen asennus on melkein mahdotonta. Siten käy ilmi, että yksilöllisillä lämmitysjärjestelmillä varustettujen kerrostalojen asukkaat kärsivät ensin, kun valot sammutetaan.

Siksi ensinnäkin yritykset, jotka valmistavat komponentteja lämmitysjärjestelmien kokoonpanoon, ihmettelivät lämmön täysimääräistä käyttöä, jota lämmitysjärjestelmä "vapauttaa". Ajattelimme kuinka hyödyntää hyödytöntä ainetta sähkön tuotannossa.

Tunnettujen tekniikoiden joukosta kehittäjät valitsivat ”unohdetun” Stirling-yksikön; nykyaikaiset tekniikat mahdollistavat sen tehokkuuden parantamisen ja kompaktien mittojen säilyttämisen.

Stirling-moottorin toimintaperiaate on moottorin männän liike ylös ja alas. Moottori käy melkein hiljaa eikä aiheuta laitteiden tärinää

Stirling-yksikön toimintaperiaate perustuu käyttönesteen lämmitykseen ja jäähdytykseen, mikä puolestaan ​​käyttää mekaanista metriä, joka tuottaa sähköenergiaa.

Injektoitu kaasu sijaitsee männän sisällä (suljettuna), kun sitä kuumennetaan, kaasumainen väliaine laajenee ja liikuttaa mäntää yhteen suuntaan, jäähdyttimessä jäähdytyksen jälkeen se puristetaan ja liikuttaa mäntää toiseen suuntaan.

Katsaus generaattorilla varustettujen kattiloiden valmistajista

Tarkastellaan erityisiä esimerkkejä nykyisistä kotitalouksien kattiloiden järjestelmästä, jossa pakokaasujen (palamistuotteiden) käytön periaate sähkön tuotannossa on toteutettu menestyksekkäästi. Etelä-korealainen yritys NAVIEN on onnistuneesti ottanut yllä mainitun tekniikan käyttöön HYBRIGEN SE -brändin kattilassa.

Kattilassa käytetään Stirling-moottoria, joka passitietojen mukaan tuottaa käytön aikana sähköä, jonka kapasiteetti on 1000W (tai 1kW) ja jännite 12V. Kehittäjät väittävät, että tuotettua sähköä voidaan käyttää kodinkoneiden virrankäyttöön.

Tällaisen tehon pitäisi olla riittävä kotitalousjääkaapin (noin 0,1 kW), henkilökohtaisen tietokoneen (noin 0,4 kW), LCD-TV: n (noin 0,2 kW) ja jopa 12 LED-lampun, joiden teho on 25 wattia, virran kytkemiseen.

Navien hybrigen se -kattila integroidulla Stirling-generaattorilla ja moottorilla. Kattilan käytön aikana syntyy päätoimintojen lisäksi suuruudeltaan 1000 W sähköä

Eurooppalaisista valmistajista Viessmann harjoittaa alan kehitystä. Viessmannilla on mahdollisuus esitellä kaksi mallia Vitotwin 300W ja Vitotwin 350F -sarjan kattiloita kuluttajan valinnan mukaan.

Vitotwin 300W oli ensimmäinen kehitys tähän suuntaan. Sen muotoilu on melko kompakti ja näyttää hyvin samanlaiselta kuin tavallinen seinälle asennettava kaasukattila. Totta, juuri ensimmäisen mallin käytön aikana tunnistettiin "heikot" kohdat Stirling-järjestelmän moottorin toiminnassa.

Suurin ongelma oli lämmön poisto, laitteen perusta on lämmitys ja jäähdytys. eli kehittäjät kohtasivat saman ongelman kuin Stirling viime vuosisadan neljäkymmentäluvulla - tehokas jäähdytys, joka voidaan saavuttaa vain merkittävissä jäähdyttimen kokoissa.

Siksi Vitotwin 350F -kattilamalli ilmestyi, joka sisälsi sähkögeneraattorilla varustetun kaasukattilan lisäksi myös integroidun 175 litran kattilan.

Kuuman veden varastosäiliö on lattiaan asennettuna sekä laitteiden että saniteettitarkoituksiin valmistetun nesteen painon vuoksi

Tässä tapauksessa ongelma Stirling-yksikön männän jäähdytysongelman vuoksi vedessä höyrykattila. Päätös johti kuitenkin siihen, että asennuksen kokonaismitat ja paino kasvoivat. Tällaista järjestelmää ei voida enää asentaa seinälle kuin tavallista kaasulämmitintä, ja se voidaan asentaa vain lattiaan.

Viessmann-kattilat tarjoavat mahdollisuuden syöttää kattiloiden käyttöjärjestelmiä ulkoisesta lähteestä, ts. keskusvirtaverkoista. Viessmann sijoitti laitteen omiin tarpeisiinsa (kattilayksiköiden toimintaan) vastaavana laitteena ilman mahdollisuutta valita ylimääräistä sähköä kotitalouskäyttöön.

Vitotwin F350 -järjestelmä - kattila, jossa on 175 litran vedenlämmityskattila. Järjestelmä antaa sinun lämmittää huoneen, tuottaa kuumaa vettä ja tuottaa sähköenergiaa.

Lämmitysjärjestelmään rakennettujen generaattoreiden käytön tehokkuuden vertaamiseksi. Kannattaa harkita kattilaa, jonka ovat kehittäneet TERMOFOR-yritykset (Valkovenäjän tasavalta) ja Krioterm-yritys (Venäjä, Pietari).

Niitä ei kannata harkita, koska ne voivat jotenkin kilpailla yllä olevien järjestelmien kanssa, vaan verrata toimintaperiaatteita ja sähköenergian tuotannon tehokkuutta. Nämä kattilat käyttävät polttoaineena vain polttopuuta puristettu sahanpuru tai puupohjaisia ​​brikettejä, joten niitä ei voida asettaa tasan NAVIEN- ja Viessmann-malleihin.

Kattila, nimeltään "Indigirka lämmitysuuni", on keskittynyt pitkäaikaiseen lämmitykseen polttopuulla jne., Mutta se on varustettu kahdella TEG 30-12 -tyyppisellä lämpöenergian generaattorilla. Ne sijaitsevat yksikön sivuseinämässä. Generaattorien teho on pieni, ts.Kaiken kaikkiaan ne pystyvät tuottamaan vain 50-60W jännitteellä 12V.

Indigirka-uunin perussuunnittelu mahdollistaa huoneen lämmittämisen ja keittämisen myös polttimella. Järjestelmää täydennetään kahdella 12 V: n lämpögeneraattorilla, jonka teho on 50-60 W.

Tässä kattilassa on käytetty Zebek-menetelmää, joka perustuu EMF: n muodostumiseen suljetussa sähköpiirissä. Se koostuu kahdesta erilaisesta materiaalityypistä ja ylläpitää kosketuspisteitä eri lämpötiloissa. eli Kehittäjät käyttävät myös kattilan tuottamaa lämpöä sähköenergian tuottamiseen.

Kattilan suorituskyvyn vertailu

Vertaamalla esitettyjä kattilatyyppejä, jotka eivät vain lämmitä tilaa (lämmitä lämmönsiirtoaineen), mutta myös tuottaa sähköä tuotetun lämmön avulla, toiminnan aikana tulee kiinnittää huomiota tärkeisiin näkökohtiin.

Sekä NAVIEN että Viessmann asettavat kattilansa asettaen esiin kiistattomat edut - prosessin täydellisen automatisoinnin, huoltotarpeiden puuttumisen ja häiriöiden puuttumisen kokonaan puuttumisen jälkeen ostajan työn aloittamisen jälkeen.

Näiden kattiloiden käyttämiseksi tarvitaan vain järjestelmän vakaa toiminta: vakaan kaasun saatavuus (onko kyse tavaratoimituksista, sylinteriasennuksesta nesteytetyllä kaasulla tai kaasusäiliö). Vastaavasti kattiloiden toimintaan käytetään kotitalouskaasua, joka palamisen jälkeen ei aiheuta haittaa ympäristölle.

Periaatteessa melkein sama voidaan sanoa Indigirka-kiukaasta, vain polttoainetyyppi ei tässä ole kaasu, vaan polttopuut, pelletit tai puristetut sahanpurut.

Kokonaispoissaolo automaatiojoka vaatii sähköä. Sähköenergian tuotantojärjestelmä ja itse kattila eivät vaikuta toistensa toimintaan, ts. jos sähköntuotantojärjestelmä vikaantuu, kattila jatkaa toimintojensa suorittamista.

Kaikki nämä kaasukäyttöiset lämmitysyksiköt, joiden polttimien alla Stirling-moottorit sijaitsevat, tuottavat sähköenergiaa, jota voidaan käyttää erilaisiin tarkoituksiin.

NAVIEN- ja Viessmann-kattilat eivät voi ylpeillä sellaisista, koska Stirling-järjestelmän moottori on rakennettu suoraan kattilan suunnitteluun. Mutta kuinka kustannustehokkaita nämä järjestelmät ovat ja kuinka kauan maksaa samanlainen kattila? Tätä asiaa olisi käsiteltävä yksityiskohtaisesti.

Tarkasteltavien järjestelmien kannattavuus

Ensi silmäyksellä NAVIENin ja Viessmannin kattilat ovat melkein minilämpövoimalaitoksia yksityisessä talossa tai jopa asunnossa.

Suurista kokonaismitoista huolimatta kyvyn tuottaa sähköenergiaa yksinkertaisesti kattilan avulla lämmittämällä kattilaa tai lämmittämällä huoneita pitäisi kehottaa ostajaa epäröimään perustamaan tällainen "tekniikan ihme".

NAVIEN-kattilan tarkemman tarkastelun yhteydessä syntyy kuitenkin kysymyksiä, joihin on vastattava. Ilmoitetulla 1 kW: n teholla (vapaa voima, jota voit käyttää oman harkintasi mukaan) kattila kuluttaa sähköä melko huomattavasti järjestelmän toiminnan aikana.

Mitä tarkoitat? Ainakin automaation toiminta, vaikka tarvitaan vähän virtaa, mutta sitä tarvitaan tuulettimen ja kiertovesipumpun toimimiseksi. Luettelossa luetellut laitteet eivät voi vain menestyksekkäästi kuluttaa tätä kilowattia energiaa, mutta se ei välttämättä riitä, kun järjestelmä on “hajautettu”.

Kaavio Vissmann Vitotwin 350F -lämmitysjärjestelmästä 175 litran kattilassa. Järjestelmä mahdollistaa sekä sähkön käytön ulkoisesta lähteestä että ylimääräisen tuotetun sähkön siirtämisen yhteiseen verkkoon

Täsmälleen samat kysymykset nousevat esiin Viessmann-kattiloiden kanssa, mutta ainakaan mahdollisuutta hakea sähköä omiin tarpeisiin ei tässä ilmoitettu. Vain mahdollisuus järjestelmän itsenäiseen toimintaan ilman ulkoista syöttöä ei ollut.

Vaikka kehittäjät ilmoittavat heti, että "järjestelmä saattaa vaatia ylimääräistä sähkövoimaa huippukuormituksella". Väitetyn 3500 kWh vuodessa tuotetun sähkön taustalla tämä vivahte on jo epävarma, ja yksinkertaisten ja yksinkertaisten laskelmien avulla saamme seuraavan:

3500: 6 (tavanomaisen lämmityskauden kuukaudet): 30 (keskimäärin 30 kalenteripäivää): 24 (24 tuntia päivässä) = 0,81 kW * tunti.

eli Kattila tuottaa noin 800W vakaa (vakio) toiminta, mutta kuinka paljon järjestelmä itse kuluttaa käytön aikana? Ehkä samat, joita 800W tuottaa, ja mahdollisesti enemmän.

Lisäksi sähköä syntyy vain polttimen käytön aikana. eli Se vaatii joko järjestelmän jatkuvaa toimintaa tai kaikki on hiukan erilaista kuin järjestelmän kehittäjät sanovat.

Mihin nämä laskelmat johtivat? Puulämmitteinen kattilajärjestelmä antaa todella 50 W * h (tai 0,05 kW * h), jota voidaan käyttää tabletin, puhelimen jne. Lataamiseen. jopa banaaliselle "valmiustilan LED-lampulle". Toisin kuin kahden maailmankuulun yrityksen kehitys, mutta kuvailtu kehitys näyttää selvästi enemmän hyvältä markkinointiliikkeeltä eikä enempää.

Näiden järjestelmien hinnoittelupolitiikassa on yleensä vaikea arvioida jotain. Koska jopa valmistajat Viessmann ja NAVIEN väittävät heti, että laitteet "eivät vaadi huoltoa". Käännetty yksinkertaiselle kielelle - se rikkoi, mikä tarkoittaa, että laite on vaihdettava kokonaan.

Tämä voi koskea paitsi koko järjestelmää, myös yksittäisiä yksiköitä: Stirling-moottoria, kaasupoltinjärjestelmää jne. Tuloksena on melko vaikuttava määrä. Perustuu siihen tosiasiaan, että näiden järjestelmien keskimääräinen hinta on noin 12 tuhatta. Euroa tai 13,5 tuhatta dollaria. Kattilan malli generaattorilla, niin vain järjestelmien valmistaja voi voittaa tällaisessa tilanteessa.

Indigirka-uuni ei voi lainkaan osallistua vertailuun, ei pelkästään sen vuoksi, että polttoainetyyppi ei ole kaasua eikä hinta ole vertailukelpoinen (15 kertaa vähemmän), vaan koska uunia ei ole sijoitettu kotitalouskäyttöön, vaan enemmän matkoihin, retkille jne. n.

Jos Euroopassa tilanne energian kantajilla vaikuttaa merkittävästi kuluttajien valintaan (lämmitystä tai energian toimitusjärjestelmiä valittaessa) talouden ja ympäristöystävällisyyden kannalta, EU: n jäsenvaltiot edistävät tätä tukemalla tällaisten järjestelmien toteuttamista.

Venäjän kotimaiselle kuluttajalle tällaiset järjestelmät ovat todennäköisesti liian kalliita sekä alun perin ”järjestelmä + asennus” että käytön aikana.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Stirling-moottorin toimintaperiaate kaasukattilan varustamisessa:

Kaasukattilan osoittaminen sähkögeneraattorilla:

Esimerkki puuhella, jossa on sähkögeneraattori vertailuun kaasuyksikköön:

Muista, että eurooppalaiset energiaa tuottavat yritykset ovat melko uskollisia energiansäästölaitteiden "valmistajille".

Venäjällä kotitalousasiakkaiden mahdollisuutta tuottaa ja siirtää sähköenergiaa verkkoon ei ole vain laki, eikä myöskään verkkoyritykset ole tyytyväisiä siihen. Siksi esitetyillä järjestelmillä ei todennäköisesti ole vakavia mahdollisuuksia käyttää niitä Venäjän federaatiossa tänään.

Kommentoi tutkittavaksi lähetettyä artikkelia alla olevassa lomakkeessa, kysy kysymyksiä, lähetä valokuva aiheesta. Kerro meille kattiloista, jotka tuntevat sähköntuotantojärjestelmät. Jaa hyödyllisiä tietoja, jotka ovat hyödyllisiä sivuston kävijöille.