Dujų katilas su elektros generatoriumi: prietaisas, veikimo principas, geriausių prekių ženklų apžvalga

Kruopštų požiūrį į energetinius išteklius pirmiausia lemia tai, kad beveik visi gamtos ištekliai nėra begaliniai. Ekonomiškas visų rūšių degalų naudojimas reikalauja naujų sistemų kūrimo arba esminių modernizavimo.

Taigi, dujinis katilas su elektros generatoriumi yra viena iš hibridinių sistemų rūšių, leidžiančių protingai atsikratyti mėlynojo kuro. Mes supažindinsime jus su įrangos, gaminančios elektrą kartu su šilumine energija, veikimo principu. Leiskite pristatyti tipinius hibridinių užpildų modelius.

Efektyvus energijos suvartojimas

Net paprastas gatvės žmogus, turintis namų šildymui įrengtą dujinį katilą, gali pasidomėti, ar racionalu naudoti šiluminę energiją. Iš tikrųjų, deginant dujas katile, sunaudojama toli gražu ne visa pagaminta šiluma.

Visada, kai veikia šildymo sistema, dalis šilumos negrįžtamai prarandama. Paprastai tai atsitinka, kai degimo produktai išmetami iš katilo į atmosferą. Tiesą sakant, tai yra prarasta energija, kurią būtų galima panaudoti.

Apie ką tai tiksliai? Apie galimybę švaistyti šilumą veltui bus naudojama gaminant elektros energiją.

Remiantis tuo, kad šildymo katilo sistema jau yra optimizuota siekiant maksimalaus efektyvumo, „išmetama“ energija vis tiek sudaro didelę dalį energijos, kuri išsiskiria deginant kurą.

Kuro rūšys gali būti skirtingos, pradedant nuo banalių malkų ir visų rūšių briketų, baigiant ekonomiškiausiais variantais: pagrindinėmis dujomis, kurių sudėtyje vyrauja metanas, dirbtiniu mėlynu kuru ir propano-butano suskystintais mišiniais.

Gali atrodyti, kad tai toli gražu nėra „Amerikos atradimas“, tačiau iš tikrųjų 1943 m. Roberto Stirlingo sukurta technologija veikiau egzistuoja. Jos konstrukcijos ypatybės ir pagrindinis veikimo principas leidžia šią sistemą priskirti vidaus degimo varikliams.

Kodėl gi tokį ilgą laiką nesinaudojo šia instaliacija? Atsakymas paprastas - praėjusio amžiaus keturiasdešimtųjų dešimtmečių teorinė technologijos plėtra praktikoje pasirodė labai sudėtinga.

Kūrimo metu egzistavusios technologijos ir medžiagos neleido sumažinti įrenginio dydžio, o esami elektros energijos generavimo metodai buvo ekonomiškesni.

Į dujinio katilo įtraukimą įtaisą, kuris nenaudingai panaudotą šilumą perdirba į elektrą, galima žymiai padidinti dujų perdirbimo įrenginio efektyvumą.

Kas gali priversti mus šiandien galvoti apie atsargesnį požiūrį į išteklius, kurie nėra klasifikuojami kaip atsinaujinantys? Dabar visame pasaulyje yra bendra problema - plėtojant technologijas neišvengiamai padidės elektros energijos suvartojimas.

Vartojimo augimas vyksta tokiu greičiu, kad tinklo įmonės neturi laiko modernizuoti elektros energijos perdavimo sistemų, jau nekalbant apie gamybą. Ši situacija neišvengiamai lemia tai, kad sugenda maitinimo sistemų elementai, o kai kuriais atvejais tai gali atsitikti pavydėtinu tvarkingumu.

Šiuolaikiniai šildymo katilai yra aprūpinti valdymo sistemomis, kurios taip pat yra nepastovios. Cirkuliaciniam siurbliui, jutikliams, automatikai, pačiam skydui reikia elektros energijos. Visas prietaisų rinkinys tik gali sukelti aliarmą, kad būtų išlaikytas veikimas elektros energijos tiekimo nutraukimo metu.

Priverstinio šildymo sistemos negali būti paleistos be elektros. Jiems išjungti energiją šildymo sezono metu yra beveik pražūtinga. Ne tik tai neišvengiamai lems greitą kambario aušinimą, ilgai veikiant tuščiąja eiga, grandinė gali užšalti.

Dėl ilgo šildymo sistemos nebuvimo šaltuoju metų laiku šildymo sistema užšąla, joje atsiranda ledo kamščiai ir dėl to nutrūksta įranga ir šildymo vamzdžiai.

Standartiniai esami problemos sprendimai - diegimas nepertraukiamo maitinimo šaltiniaivisų rūšių modifikacijų generatoriai (dujų, benzo, dyzeliniai generatoriai arba netradiciniai šaltiniai - vėjo generatoriai ar mini TPP, hidroelektrinės).

Tačiau šis sprendimas toli gražu nėra priimtinas visiems, nes daugeliui žmonių sunku skirti vietos autonominiam elektros tiekėjui įrengti.

Jei individualių namų gyventojai vis tiek gali skirti vietos generatoriui, tada montuoti daugiaaukščiame pastate tai beveik neįmanoma. Taigi paaiškėja, kad daugiabučių namų, kuriuose įrengtos individualios šildymo sistemos, gyventojai kenčia pirmiausia, kai išjungiami žibintai.

Štai kodėl įmonės, gaminančios komponentus šildymo sistemoms surinkti, pirmiausia pasidomėjo, ar visiškai išnaudojama šiluma, kurią „skleidžia“ šildymo sistema. Galvojome, kaip gaminti nenaudingas medžiagas elektros energijai gaminti.

Iš gerai žinomų technologijų kūrėjai pasirinko „gerai pamirštą“ Stirlingo įrenginį, o šiuolaikinės technologijos leidžia padidinti jo efektyvumą, išlaikant kompaktiškus matmenis.

Stirlingo variklio veikimo principas yra variklio stūmoklio judėjimas aukštyn ir žemyn. Variklis veikia beveik tyliai ir nesukelia įrangos vibracijos

Stirlingo įrenginio veikimo principas yra pagrįstas darbinio skysčio šildymu ir aušinimu, kuris savo ruožtu varo mechanizmą, kuris generuoja elektros energiją.

Įpurškiamos dujos yra stūmoklio viduje (uždarytos), kai šildomos, dujinė terpė išsiplečia ir judina stūmoklį viena kryptimi, po aušinimo aušintuve yra suspausta ir stumia stūmoklį kita kryptimi.

Katilų su generatoriumi gamintojų apžvalga

Pažvelkime į konkrečius šiandien egzistuojančių buitinių katilų sistemos pavyzdžius, kuriuose sėkmingai įgyvendintas principas naudoti išmetamąsias dujas (degimo produktus) elektros energijai gaminti. Pietų Korėjos įmonė NAVIEN sėkmingai įdiegė aukščiau nurodytą technologiją prekės ženklo HYBRIGEN SE katile.

Katilas naudoja Stirlingo variklį, kuris, remiantis paso duomenimis, darbo metu sukuria elektrą, kurios galia yra 1000W (arba 1kW), o įtampa - 12V. Kūrėjai teigia, kad pagaminta elektra gali būti naudojama buitiniams prietaisams maitinti.

Tokios galios turėtų pakakti buitiniam šaldytuvui (apie 0,1 kW), asmeniniam kompiuteriui (apie 0,4 kW), skystųjų kristalų televizoriui (apie 0,2 kW) ir iki 12 LED lempučių, kurių kiekvienos galia yra 25 vatai, maitinti.

„Navien“ hibrigeninis katilas su integruotu „Stirling“ generatoriumi ir varikliu. Katilo eksploatavimo metu, be pagrindinių funkcijų, elektra gaminama 1000W tvarka

Iš Europos gamintojų „Viessmann“ užsiima šios srities plėtra. „Viessmann“ turi galimybę vartotojui pateikti du „Vitotwin 300W“ ir „Vitotwin 350F“ serijos katilų modelius.

„Vitotwin 300W“ buvo pirmasis šios krypties tobulinimas. Jis turi gana kompaktišką dizainą ir atrodo labai panašus į įprastą sieninis dujinis katilas. Tiesa, būtent pirmojo modelio veikimo metu buvo nustatytos „silpnosios“ Stirlingo sistemos variklio veikimo vietos.

Didžiausia problema buvo šilumos pašalinimas, prietaiso pagrindas yra šildymas ir aušinimas. T. y. kūrėjai susidūrė su ta pačia problema, su kuria Stirlingas susidūrė praėjusio amžiaus keturiasdešimtaisiais dešimtmečiais, - efektyvus aušinimas, kurį galima pasiekti tik esant dideliems aušintuvo dydžiams.

Būtent todėl pasirodė „Vitotwin 350F“ katilo modelis, kurį sudarė ne tik dujinis katilas su elektros generatoriumi, bet ir integruotas 175 litrų katilas.

Karšto vandens rezervuaras yra sumontuotas ant grindų dėl pačios įrangos ir sanitariniams tikslams paruošto skysčio sunkaus svorio

Šiuo atveju problema, susijusi su Stirlingo mazgo stūmoklio aušinimu dėl vandens įleidimo katilas. Tačiau sprendimas lėmė, kad padidėjo bendrieji įrenginio matmenys ir svoris. Tokia sistema nebegali būti montuojama ant sienos kaip įprastas dujinis katilas ir gali būti montuojama tik ant grindų.

„Viessmann“ katilai suteikia galimybę tiekti katilo veikimo sistemas iš išorinio šaltinio, t. iš centrinių maitinimo tinklų. „Viessmann“ nustatė, kad įranga yra įrenginys, tenkinantis savo poreikius (katilinių eksploatacija), be galimybės pasirinkti elektros energijos perteklių vidaus vartojimui.

Vitotwin F350 sistema - katilas su 175 l vandens šildymo katilu. Sistema leidžia šildyti kambarį, tiekia karštą vandenį ir generuoja elektros energiją.

Kad būtų galima palyginti šildymo sistemoje įmontuotų generatorių naudojimo efektyvumą. Verta apsvarstyti katilą, kurį sukūrė įmonės TERMOFOR (Baltarusijos Respublika) ir įmonė „Krioterm“ (Rusija, Sankt Peterburgas).

Verta juos apsvarstyti ne todėl, kad jie gali kažkaip konkuruoti su aukščiau nurodytomis sistemomis, o palyginti veikimo principus ir elektros energijos generavimo efektyvumą. Šie katilai kaip kuras naudoja tik malkas presuotos pjuvenos arba briketai iš medžio, todėl jų negalima dėti ant NAVIEN ir Viessmann modelių.

Katilas, vadinamas „Indigirka šildymo krosnimi“, yra skirtas ilgalaikiam šildymui mediena ir kt., Tačiau jame yra du TEG 30–12 tipo šiluminės energijos generatoriai. Jie yra įrenginio šoninėje sienoje. Generatorių galia nedidelė, t.y.iš viso jie sugeba generuoti tik 50–60 W, esant 12 V įtampai.

Pagrindinė „Indigirka“ viryklės konstrukcija leidžia ne tik šildyti kambarį, bet ir gaminti maistą ant degiklio. Sistemą papildo du 12 V šilumos generatoriai, kurių galia 50-60 W.

Šiame katile buvo naudojamas Zebek metodas, pagrįstas EML susidarymu uždaroje elektros grandinėje. Jį sudaro du skirtingi medžiagų tipai ir kontaktiniai taškai palaiko skirtingą temperatūrą. T. y. kūrėjai taip pat naudoja katilo generuojamą šilumą elektros energijai gaminti.

Katilo našumo palyginimas

Palyginus pateiktus katilų tipus, kurie ne tik šildo patalpą (šildo aušinimo skystis), bet taip pat gamina elektrą naudojant generuojamą šilumą, eksploatacijos metu reikėtų atkreipti dėmesį į svarbius aspektus.

Tiek „NAVIEN“, tiek „Viessmann“ pozicionuoja savo katilus, nurodydami neabejotinus pranašumus - visišką proceso automatizavimą, tai, kad nereikia remonto paslaugų ir visiškai nėra trukdžių, po to, kai pirkėjas atidavė eksploataciją.

Šiems katilams eksploatuoti reikalingas tik stabilus sistemos veikimas, stabilus dujų tiekimas (nesvarbu, ar tai bagažinės tiekimas, balionų įrengimas suskystintomis dujomis, ar dujų bakas) Atitinkamai, katilams eksploatuoti naudojamos buitinės dujos, kurios po degimo nedaro jokios žalos aplinkai.

Iš principo beveik tą patį galima pasakyti ir apie „Indigirka“ šildymo krosnį, tik kuro rūšis čia nėra dujos, o malkos, granulės ar presuotos pjuvenos.

Visiškas nebuvimas automatikakuriam reikalinga elektra. Elektros energijos generavimo sistema ir pats katilas neturi įtakos vienas kito veikimui, t. sugedus elektros energijos generavimo sistemai, katilas ir toliau vykdo savo funkcijas.

Visi šie dujiniai šildymo blokai, kurių degikliuose yra Stirlingo varikliai, gamina elektros energiją, kurią galima naudoti įvairiems tikslams.

NAVIEN ir Viessmann katilai tokiu pasigirti negalės, nes „Stirling“ sistemos variklis yra įmontuotas tiesiai į katilo projektą. Tačiau kiek tokios sistemos yra ekonomiškos ir kiek laiko panašus katilas atsipirks? Šis klausimas turėtų būti išsamiai išnagrinėtas.

Nagrinėjamų sistemų pelningumas

Iš pirmo žvilgsnio, NAVIEN ir Viessmann katilai yra beveik mini šiluminės elektrinės privačiame name ar net bute.

Nepaisant didelių matmenų, galimybė gaminti elektros energiją tiesiog naudojant katilą katilui šildyti ar patalpoms šildyti turėtų paskatinti pirkėją nedvejojant sukurti tokį „technologijos stebuklą“.

Tačiau atidžiau apžiūrėjus NAVIEN katilą, kyla klausimų, į kuriuos reikia atsakyti. Kai deklaruojama 1 kW galia (laisva galia, kurią galite naudoti savo nuožiūra), katilas sistemos veikimo metu gana pastebimai sunaudoja elektrą.

Ką turite omenyje? Bent jau automatikos veikimas, net jei reikia šiek tiek energijos, tačiau jis reikalingas, kad ventiliatorius ir cirkuliacinis siurblys veiktų. Iš viso išvardyti prietaisai gali ne tik sėkmingai sunaudoti šį kilovatų energijos, bet ir to gali nepakakti, kai sistema yra „išsklaidyta“.

„Vissmann Vitotwin 350F“ šildymo sistemos su 175 l grindų katilu schema. Sistema leidžia tiek naudoti energiją iš išorinio šaltinio, tiek generuoti elektros energijos perteklių į bendrą tinklą

Tie patys klausimai iškyla ir su „Viessmann“ katilais, tačiau čia nebuvo nurodyta bent jau galimybė išgauti elektrą savo reikmėms. Buvo numatyta tik autonominio sistemos veikimo galimybė, nesant išorinio tiekimo.

Nors kūrėjai iš karto nurodo, kad „sistemai gali prireikti papildomos elektros energijos esant didžiausioms apkrovoms“. Atsižvelgiant į tai, kad per metus pagaminama 3500 kWh elektros energijos, šis niuansas jau kelia abejonių, o atlikdami paprastus ir paprastus skaičiavimus gauname:

3500: 6 (standartinio šildymo sezono mėnesiai): 30 (vidutiniškai 30 kalendorinių dienų): 24 (24 valandos per dieną) = 0,81 kW * valanda.

T. y. Katilas pagamina apie 800 W su stabiliu (pastoviu) darbu, tačiau kiek pati sistema sunaudoja veikimo metu? Galbūt tie patys, kuriuos gamina 800W, o galbūt ir daugiau.

Be to, elektra gaminama tik degiklio veikimo metu. T. y. Tam reikia arba nuolatinio sistemos veikimo, arba viskas yra šiek tiek kitaip, nei sako sistemos kūrėjai.

Kas lėmė šiuos skaičiavimus? Mediena kūrenamų katilų sistema iš tikrųjų suteikia savo 50W * h (arba 0,05 kW * h), kurią galima panaudoti planšetiniam kompiuteriui, telefonui ir kt. Įkrauti. net banaliai „budėjimo LED lemputei“. Priešingai nei dviejų pasaulyje garsių kompanijų vystymasis, tačiau aprašytas vystymasis akivaizdžiai atrodo kaip geras rinkodaros žingsnis ir nieko daugiau.

Kalbant apie šių sistemų kainų politiką, čia apskritai sunku ką nors įvertinti. Kadangi net gamintojai „Viessmann“ ir „NAVIEN“ iš karto tvirtina, kad įrangai „nereikia priežiūros“. Išvertus į paprastą kalbą - jis sugedo, o tai reiškia, kad reikia visiškai pakeisti įrenginį.

Tai gali būti susiję ne tik su visa sistema, bet ir su atskirais mazgais: Stirlingo varikliu, dujų degiklio sistema ir kt. Rezultatas yra gana įspūdinga suma. Remiantis tuo, kad vidutinė šių sistemų kaina yra apie 12 tūkst. Eurų arba 13,5 tūkst. Katilo su generatoriumi schema, tada tokioje situacijoje gali laimėti tik sistemų gamintojas.

Krosnelė „Indigirka“ iš viso negali dalyvauti palyginime ne tik todėl, kad degalų rūšis nėra dujos, o kaina nėra palyginama (15 kartų mažiau), bet todėl, kad viryklė nėra skirta buitiniam naudojimui, o daugiau kelionėms, ekspedicijoms ir pan. .p.

Jei Europoje padėtis energijos nešikliais daro didelę įtaką vartotojų pasirinkimui (renkantis šildymo ar energijos tiekimo sistemas) efektyvumo ir ekologiškumo požiūriu, tada ES valstybės tai skatina, subsidijuodamos tokių sistemų įgyvendinimą.

Vietos vartotojui Rusijoje tokios sistemos greičiausiai bus per brangios tiek iš pradžių „sistema + diegimas“, tiek veikiant.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Stirlingo variklio veikimo principas įrengiant dujinį katilą:

Dujinio katilo su elektros generatoriumi demonstravimas:

Medienos viryklės su elektros generatoriumi pavyzdys palyginimui su dujų bloku:

Nepamirškite, kad Europos energiją gaminančios kompanijos yra gana lojalios energiją taupančios įrangos „gamintojams“.

Rusijoje galimybė gaminti ir perduoti elektros energiją į tinklą buitiniam vartotojui ne tik nenustatyta įstatymais, bet ir nepatenkinama tinklo įmonių. Todėl mažai tikėtina, kad pateiktos sistemos turės rimtų galimybių būti naudojamos Rusijos Federacijoje šiandien.

Prašau komentuoti pateiktą straipsnį žemiau esančioje blokų formoje, užduoti klausimus, paskelbti nuotrauką šia tema. Papasakokite apie katilus, susipažinusius su elektros energijos generavimo sistemomis. Dalykitės naudinga informacija, naudinga svetainės lankytojams.