Gāzes katls ar elektrisko ģeneratoru: ierīce, darbības princips, labāko zīmolu pārskats

Rūpīgu attieksmi pret enerģijas resursiem galvenokārt nosaka tas, ka gandrīz visi dabas resursi nav bezgalīgi. Visu veidu degvielu ekonomiskai izmantošanai nepieciešama jaunu sistēmu izstrāde vai esošo radikāla modernizācija.

Tātad, gāzes katls ar elektrisko ģeneratoru ir viens no hibrīdu sistēmu veidiem, kas ļauj saprātīgi atbrīvoties no zilās degvielas. Mēs jūs iepazīstināsim ar aprīkojuma darbības principu, kas vienlaikus ar siltumenerģiju ģenerē arī elektroenerģiju. Ļaujiet mums iepazīstināt ar tipiskiem hibrīdo agregātu modeļiem.

Efektīvs enerģijas patēriņš

Pat parasts cilvēks uz ielas, kuram māju apkurei ir uzstādīts gāzes katls, var brīnīties par siltumenerģijas izmantošanas racionalitāti. Patiešām, galu galā, sadedzinot gāzi katlā, tiek izmantots tālu no visa radītā siltuma.

Vienmēr, kad apkures sistēma darbojas, daļa siltuma tiek neatgriezeniski zaudēta. Tas parasti notiek, kad sadegšanas produktus no katla izdala atmosfērā. Faktiski tā ir zaudēta enerģija, kuru varētu izmantot.

Par ko īsti ir runa? Par iespēju nelietderīgi izmantot izšķērdēto siltumu elektroenerģijas ražošanā.

Balstoties uz to, ka apkures katlu sistēma jau ir optimizēta, lai palielinātu efektivitāti, "izstarotā" enerģija joprojām veido ievērojamu daļu enerģijas, kas izdalās kurināmā sadegšanas laikā

Degvielas veidi var būt dažādi, sākot no banālas malkas un visa veida briketēm, beidzot ar ekonomiski izdevīgākajām iespējām: galveno gāzi ar metāna pārsvaru sastāvā, mākslīgo zilo kurināmo un propāna-butāna sašķidrinātos maisījumus.

Var šķist, ka tas ir tālu no “Amerikas atklāšanas”, bet faktiski tehnoloģija, kuru 1943. gadā izstrādāja Roberts Stērlings, vai drīzāk, instalācija pastāv. Tās konstrukcijas īpašības un darbības pamatprincips ļauj mums šo sistēmu piedēvēt iekšdedzes dzinējiem.

Kāpēc tad šo instalāciju neizmantoja tik ievērojamu laiku? Atbilde ir vienkārša - tehnoloģiju teorētiskā attīstība pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados praksē izrādījās ļoti apgrūtinoša.

Tehnoloģijas un materiāli, kas pastāvēja izstrādes laikā, neļāva samazināt instalācijas lielumu, un esošās elektroenerģijas ražošanas metodes bija rentablākas.

Gāzes apkures katla iekļaušana ierīcē, kas nelietderīgi izmantoto siltumu pārstrādā elektrībā, var ievērojami palielināt gāzes pārstrādes iekārtas efektivitāti

Kas mūsdienās var likt aizdomāties par rūpīgāku attieksmi pret resursiem, kas netiek klasificēti kā atjaunojami? Tagad visā pasaulē ir izplatīta problēma - tehnoloģiju attīstība neizbēgami izraisa elektroenerģijas patēriņa pieaugumu.

Patēriņa pieaugums notiek tik strauji, ka tīkla uzņēmumiem nav laika modernizēt elektroenerģijas pārvades sistēmas, nemaz nerunājot par ražošanu. Šī situācija neizbēgami noved pie tā, ka energoapgādes sistēmu elementi neizdodas, un dažos gadījumos tas var notikt ar apskaužamu regularitāti.

Mūsdienu apkures katli ir aprīkoti ar vadības sistēmām, kas arī ir nepastāvīgas. Cirkulācijas sūknim, sensoriem, automātikai, pašam panelim ir nepieciešama elektroenerģija. Viss ierīču komplekts var izraisīt trauksmi, lai uzturētu darbību strāvas padeves pārtraukuma laikā.

Piespiedu apkures sistēmas nevar iedarbināt bez elektrības. Strāvas izslēgšana apkures sezonā viņiem ir gandrīz postoša. Ne tikai tas neizbēgami novedīs pie straujas telpas atdzišanas, ilgstoši darbojoties dīkstāvē, ķēde var sasalt.

Ilgstoša apkures sistēmas neesamība aukstajā sezonā apkures sistēmu aizsalst, tajā parādās ledus aizbāžņi un rezultātā tiek sabojāts aprīkojums un apkures caurules.

Esošie standarta risinājumi problēmai - instalēšana nepārtrauktās barošanas avotivisu veidu modifikāciju ģeneratori (gāzes, benzo, dīzeļa ģeneratori vai netradicionālie avoti - vēja ģeneratori vai mini TPP, hidroelektrostacijas).

Bet šis risinājums nebūt nav pieņemams visiem, jo ​​daudziem cilvēkiem ir grūti atvēlēt vietu autonoma elektroenerģijas piegādātāja uzstādīšanai.

Ja individuālo māju iedzīvotāji joprojām var atvēlēt vietu ģeneratoram, tad uzstādīšanai daudzstāvu ēkā tas ir gandrīz neiespējami. Tādējādi izrādās, ka daudzdzīvokļu māju iedzīvotāji ar individuālām apkures sistēmām pirmie cieš, kad apgaismojums tiek izslēgts.

Tāpēc, pirmkārt, uzņēmumi, kas ražo komponentus apkures sistēmu montāžai, domāja par pilnīgu siltuma izmantošanu, ko apkures sistēma "izstaro". Mēs domājām par to, kā elektrības ražošanā izmantot bezjēdzīgas vielas.

No labi zināmajām tehnoloģijām izstrādātāji izvēlējās “labi aizmirsto” Stirlinga vienību, mūsdienu tehnoloģijas ļauj palielināt tās efektivitāti, saglabājot kompaktus izmērus.

Stirlinga motora darbības princips ir motora virzuļa kustība uz augšu un uz leju. Motors darbojas gandrīz klusi un neizraisa aprīkojuma vibrācijas

Stirlinga vienības darbības princips ir balstīts uz darba šķidruma sildīšanu un dzesēšanu, kas savukārt vada mehānismu, kas ģenerē elektrisko enerģiju.

Injicētā gāze atrodas virzuļa (slēgta) iekšpusē, kad tā tiek uzkarsēta, gāzveida vide izplešas un virzuli virza vienā virzienā, pēc atdzesēšanas dzesētājā tas tiek saspiests un virzuli virza otrā virzienā.

Pārskats par katlu ar ģeneratoru ražotājiem

Apskatīsim konkrētus mūsdienās pastāvošo sadzīves katlu sistēmas piemērus, kuros veiksmīgi tiek īstenots princips izplūdes gāzu (sadegšanas produktu) izmantošanai elektrības ražošanā. Dienvidkorejas uzņēmums NAVIEN ir veiksmīgi ieviesis iepriekšminēto tehnoloģiju zīmola HYBRIGEN SE katlā.

Katlā tiek izmantots Stirlinga motors, kurš saskaņā ar pases datiem darbības laikā ģenerē elektrību ar jaudu 1000W (vai 1kW) un spriegumu 12V. Izstrādātāji apgalvo, ka saražoto elektrību var izmantot sadzīves tehnikas darbināšanai.

Ar šādu jaudu vajadzētu būt pietiekamam, lai darbinātu mājas ledusskapi (apmēram 0,1 kW), personālo datoru (apmēram 0,4 kW), LCD televizoru (apmēram 0,2 kW) un līdz 12 LED spuldzēm ar jaudu 25 vati katrā.

Katls Navien hybrigen se ar integrētu Stirling ģeneratoru un motoru. Katla darbības laikā papildus galvenajām funkcijām tiek ģenerēta elektrība aptuveni 1000 W jaudas

No Eiropas ražotājiem Viessmann nodarbojas ar attīstību šajā jomā. Viessmann ir iespēja pēc klienta izvēles iepazīstināt ar diviem Vitotwin 300W un Vitotwin 350F sērijas katlu modeļiem.

Vitotwin 300W bija pirmā attīstība šajā virzienā. Tam ir diezgan kompakts dizains un tas izskatās ļoti līdzīgs parastajam sienas sienas gāzes katls. Tiesa, pirmā modeļa darbības laikā tika identificēti "vājie" punkti Stirlinga sistēmas motora darbībā.

Lielākā problēma bija siltuma noņemšana, ierīces pamats ir apkure un dzesēšana. T. i. izstrādātāji saskārās ar to pašu problēmu, ar kuru Stirlings saskārās pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados, - efektīva dzesēšana, ko var panākt tikai ar ievērojamiem dzesētāja izmēriem.

Tāpēc parādījās Vitotwin 350F katla modelis, kas ietvēra ne tikai gāzes katlu ar elektrības ģeneratoru, bet arī integrētu 175 litru katlu.

Karstā ūdens rezervuārs ir uzstādīts uz grīdas, ņemot vērā gan pašu iekārtu, gan sanitāriem nolūkiem sagatavotā šķidruma lielo svaru

Šajā gadījumā problēma ir saistīta ar Stirlinga vienības virzuļa dzesēšanas problēmu ūdens ieplūšanas dēļ katls. Tomēr lēmums noveda pie tā, ka instalācijas vispārējie izmēri un svars palielinājās. Šādu sistēmu vairs nevar uzstādīt pie sienas kā parastu gāzes katlu, un to var uzstādīt tikai uz grīdas.

Viessmann katli nodrošina iespēju barot katlu darbības sistēmas no ārēja avota, t.i. no centrālajiem barošanas tīkliem. Viessmann pozicionēja aprīkojumu kā ierīci, kas nodrošina savas vajadzības (katlu agregātu darbība), bez iespējas izvēlēties lieko elektrību mājas patēriņam.

Vitotwin F350 sistēma - katls ar 175l ūdens sildīšanas katlu. Sistēma ļauj sildīt telpu, nodrošina karstu ūdeni un ģenerē elektrisko enerģiju.

Lai varētu salīdzināt apkures sistēmā iebūvēto ģeneratoru izmantošanas efektivitāti. Ir vērts apsvērt katlu, kuru izstrādājuši uzņēmumi TERMOFOR (Baltkrievijas Republika) un uzņēmums Krioterm (Krievija, Sanktpēterburga).

Ir vērts tos apsvērt nevis tāpēc, ka viņi kaut kā var konkurēt ar iepriekšminētajām sistēmām, bet gan salīdzināt darbības principus un elektroenerģijas ražošanas efektivitāti. Šajos katlos kā kurināmo izmanto tikai malku presētas zāģu skaidas vai briketes, kuru pamatā ir koksne, tāpēc tās nevar samainīt ar NAVIEN un Viessmann modeļiem.

Katls ar nosaukumu "Indigirka apkures krāsns" ir vērsts uz ilgstošu apkuri ar malku utt., Bet ir aprīkots ar diviem TEG 30-12 tipa siltumenerģijas ģeneratoriem. Tie atrodas uz ierīces sānu sienas. Ģeneratoru jauda ir maza, t.i.kopā viņi spēj radīt tikai 50–60 W ar spriegumu 12 V.

Indigirka plīts pamata dizains ļauj ne tikai sildīt telpu, bet arī gatavot degli. Sistēmu papildina divi siltuma ģeneratori uz 12 V ar jaudu 50-60W.

Šajā katlā ir izmantota Zebek metode, kuras pamatā ir EML veidošanās slēgtā elektriskajā ķēdē. Tas sastāv no diviem atšķirīgiem materiālu veidiem un uztur kontaktpunktus dažādās temperatūrās. T. i. izstrādātāji arī izmanto apkures katla radīto siltumu, lai ģenerētu elektroenerģiju.

Katla veiktspējas salīdzinājums

Salīdzinot uzrādītos apkures katlu veidus, kas ne tikai silda telpu (silda dzesēšanas šķidrums), bet arī rada elektrību, izmantojot saražoto siltumu, darbības laikā uzmanība jāpievērš svarīgiem aspektiem.

Gan NAVIEN, gan Viessmann pozicionē savus katlus, norādot uz neapšaubāmām priekšrocībām - pilnīgu procesa automatizāciju, nepieciešamību pēc servisa remonta un pilnīgu traucējumu neesamību pēc pircēja nodošanas ekspluatācijā.

Šo katlu darbināšanai ir nepieciešama tikai stabila sistēmas darbība, stabila gāzes pieejamība (neatkarīgi no tā, vai tā ir tvertnes piegāde, balona uzstādīšana ar sašķidrinātu gāzi vai gāzes tvertne) Attiecīgi katlu darbināšanai tiek izmantota sadzīves gāze, kas pēc sadegšanas nerada kaitējumu videi.

Principā gandrīz to pašu var teikt par Indigirka apkures krāsni, tikai kurināmais šeit nav gāze, bet malka, granulas vai presētas zāģu skaidas.

Pilnīga prombūtne automātikakas prasa elektrību. Elektriskās enerģijas ģenerēšanas sistēma un pats katls neietekmē viens otra darbību, t.i. enerģijas ražošanas sistēmas atteices gadījumā katls turpina pildīt savas funkcijas.

Visi šie ar gāzi darbināmi sildīšanas bloki, kuru degļos atrodas Stirlinga motori, ražo elektrisko enerģiju, ko var izmantot dažādiem mērķiem.

NAVIEN un Viessmann katli ar tādiem nevar lepoties, jo Stirlinga sistēmas motors ir iebūvēts tieši katla konstrukcijā. Bet cik rentablas ir šādas sistēmas un pēc cik ilga laika līdzīgs katls atmaksāsies? Šis jautājums ir jāizskata detalizēti.

Apsvērto sistēmu rentabilitāte

No pirmā acu uzmetiena NAVIEN un Viessmann katli ir gandrīz mini termoelektrostacijas privātmājā vai pat dzīvoklī.

Pat neskatoties uz lielajiem vispārējiem izmēriem, spējai ražot elektroenerģiju, vienkārši izmantojot katlu katla sildīšanai vai telpu sildīšanai, pircējam vajadzētu nevilcinoties radīt šādu “tehnoloģijas brīnumu”.

Pēc rūpīgāka NAVIEN katla apskates rodas jautājumi, uz kuriem ir jāatbild. Ar deklarēto jaudu 1 kW (brīva jauda, ​​kuru jūs varat izmantot pēc saviem ieskatiem), katls sistēmas darbības laikā diezgan pamanāmi patērē elektrību.

Ko tu domā? Vismaz automatizācijas darbība, pat ja ir nepieciešama maza jauda, ​​bet tā ir nepieciešama, lai ventilators un cirkulācijas sūknis darbotos. Kopumā uzskaitītās ierīces var ne tikai veiksmīgi patērēt šo enerģijas kilovatu, bet arī ar to var nepietikt, kad sistēma ir “izkliedēta”.

Vissmann Vitotwin 350F apkures sistēmas ar 175 l grīdas katlu shematiska shēma. Sistēma ļauj gan izmantot elektroenerģiju no ārēja avota, gan arī pārsūtīt saražoto elektroenerģiju kopējā tīklā

Tieši tādi paši jautājumi rodas ar Viessmann katliem, taču šeit netika teikta vismaz iespēja iegūt elektroenerģiju pašu vajadzībām. Tika noteikta tikai iespēja autonomai sistēmas darbībai, ja nav ārējas piegādes.

Lai gan izstrādātāji nekavējoties norāda, ka "sistēmai var būt nepieciešama papildu elektroenerģija pie maksimālās slodzes". Ņemot vērā apgalvoto saražotās elektroenerģijas daudzumu 3500 kWh gadā, šī nianse jau ir apšaubāma, un, veicot vienkāršus un nesarežģītus aprēķinus, mēs iegūstam sekojošo:

3500: 6 (standarta apkures sezonas mēneši): 30 (vidēji 30 kalendārās dienas): 24 (24 stundas dienā) = 0,81 kW * stunda.

T. i. Katls ražo apmēram 800 W ar stabilu (pastāvīgu) darbību, bet cik daudz pati sistēma patērē darbības laikā? Varbūt tie paši, kurus ražo 800W, un, iespējams, vairāk.

Turklāt elektrība tiek ražota tikai degļa darbības laikā. T. i. Tas prasa vai nu nepārtrauktu sistēmas darbību, vai arī viss ir nedaudz savādāk, nekā saka sistēmas izstrādātāji.

Ko šie aprēķini noveda? Koksnes apkures katlu sistēma patiešām dod savu 50W * h (vai 0,05 kW * h), ko var izmantot, lai uzlādētu planšetdatoru, tālruni utt. pat banālajam "gaidstāves LED spuldzei". Pretstatā divu pasaulslavenu uzņēmumu attīstībai, taču aprakstītā attīstība acīmredzami vairāk izskatās kā labs mārketinga gājiens un nekas vairāk.

Kas attiecas uz šo sistēmu cenu politiku, šeit vispār ir grūti kaut ko novērtēt. Tā kā pat ražotāji Viessmann un NAVIEN nekavējoties nosaka, ka iekārtām "nav nepieciešama apkope." Tulkojot vienkāršā valodā - tas sabojājās, kas nozīmē, ka ierīce ir pilnībā jāaizstāj.

Tas var attiekties ne tikai uz visu sistēmu, bet arī uz atsevišķām vienībām: Stirlinga motoru, gāzes degļu sistēmu utt. Rezultāts ir diezgan iespaidīga summa. Balstoties uz to, ka šo sistēmu vidējā cena ir aptuveni 12 tūkstoši. Eiro jeb 13,5 tūkstoši dolāru. Katla shēma ar ģeneratoru, tad šādā situācijā var uzvarēt tikai sistēmu ražotājs.

Indigirka plīts vispār nevar piedalīties salīdzināšanā ne tikai tāpēc, ka kurināmā veids nav gāze, un cena nav salīdzināma (15 reizes mazāka), bet gan tāpēc, ka plīts nav novietots sadzīves vajadzībām, bet gan vairāk ceļojumiem, ekspedīcijām utt. .p.

Ja Eiropā situācija ar enerģijas nesējiem būtiski ietekmē patērētāju izvēli (izvēloties apkures vai energoapgādes sistēmas) no efektivitātes un videi draudzīguma viedokļa, tad ES valstis to stimulē, subsidējot šādu sistēmu ieviešanu.

Vietējam patērētājam Krievijā šādas sistēmas, visticamāk, būs pārāk dārgas gan sākotnēji “sistēma + instalēšana”, gan darbības laikā.

Secinājumi un noderīgs video par tēmu

Stirlinga motora darbības princips, aprīkojot gāzes katlu:

Gāzes katla demonstrēšana ar elektrības ģeneratoru:

Malkas plīts ar elektrības ģeneratoru piemērs salīdzinājumam ar gāzes bloku:

Neaizmirstiet, ka Eiropas enerģijas ražošanas uzņēmumi ir diezgan lojāli enerģijas taupīšanas iekārtu “ražotājiem”.

Krievijā mājsaimniecību patērētāja iespēju ražot un pārsūtīt elektrību tīklā ne tikai nenosaka likumi, bet arī tīkla uzņēmumi to neapstiprina. Tāpēc, visticamāk, iesniegtajām sistēmām nav nopietnu iespēju mūsdienās izmantot Krievijas Federācijā.

Lūdzu, komentējiet izskatīšanai iesniegto rakstu zemāk esošajā bloka formā, uzdodiet jautājumus, ievietojiet fotoattēlu par tēmu. Pastāstiet mums par katliem, kas pazīstami ar enerģijas ražošanas sistēmām. Kopīgojiet noderīgu informāciju, kas ir noderīga vietnes apmeklētājiem.