Gasspann med elektrisk generator: enhet, driftsprinsipp, oversikt over de beste merkene

En nøye holdning til energiressurser er først og fremst diktert av at nesten alle naturressurser ikke er uendelige. Den økonomiske bruken av alle typer drivstoff krever utvikling av nye systemer eller en radikal modernisering av eksisterende.

Altså, en gasskjele med en elektrisk generator er en av typene hybridsystemer som gjør det mulig å avhende blått drivstoff på en intelligent måte. Vi vil introdusere deg prinsippet om drift av utstyr som genererer elektrisk energi sammen med termisk energi. La oss introdusere typiske modeller av hybridaggregater.

Effektivt energiforbruk

Selv en vanlig mann på gaten som har en gasskjele installert for å varme opp hjem, kan lure på om rasjonaliteten ved bruk av termisk energi. Når alt kommer til alt, når du brenner bensin i en kjele, brukes langt fra all den genererte varmen.

Når varmesystemet fungerer, går noe av varmen irretrievably tapt. Dette skjer vanligvis når forbrenningsproduktene slippes ut fra kjelen ut i atmosfæren. Faktisk er dette en tapt energi som kan brukes.

Hva handler det egentlig om? Om muligheten for at bortkastet varme blir brukt i produksjonen av elektrisk energi forgjeves.

Basert på det faktum at varmekjelsystemet allerede er optimalisert for å maksimere effektiviteten, utgjør den "utsendte" energien fremdeles en betydelig brøkdel av energien som frigjøres under forbrenning av drivstoff

Typer drivstoff kan være forskjellige, fra vanlig ved og alle slags briketter, som slutter med de mest økonomiske alternativene: hovedgass med en overvekt av metan i sammensetningen, kunstig blått drivstoff og propan-butan-flytende blandinger.

Det kan se ut som om dette er langt fra “oppdagelsen av Amerika”, men faktisk er teknologien utviklet tilbake i 1943 av Robert Stirling, eller rettere sagt, installasjonen eksisterer. Designfunksjonene og det grunnleggende driftsprinsippet gjør det mulig for oss å tilskrive dette systemet til forbrenningsmotorer.

Hvorfor brukte ikke denne installasjonen i så lang tid? Svaret er enkelt - den teoretiske utviklingen av teknologi på førtiårene av forrige århundre viste seg å være veldig tungvint i praksis.

Teknologiene og materialene som eksisterte på utviklingstidspunktet tillot ikke å redusere størrelsen på installasjonen, og de eksisterende metodene for å generere elektrisk energi var mer kostnadseffektive.

Innlemmelsen i kretsen til en gasskjel til en enhet som behandler bortkastet brukt varme til elektrisitet, kan øke effektiviteten til et gassprosesseringsanlegg betydelig

Hva kan få oss til å tenke på en mer forsiktig holdning til ressurser som ikke er klassifisert som fornybar? Nå er det et vanlig problem over hele verden - utvikling av teknologier fører uunngåelig til en økning i forbruket av elektrisk energi.

Økningen i forbruk skjer i så raskt tempo at nettselskapene ikke har tid til å modernisere transmisjonssystemene for elektrisk energi, for ikke å nevne produksjon. Denne situasjonen fører uunngåelig til at elementene i strømforsyningssystemene mislykkes, og i noen tilfeller kan dette skje med misunnelsesverdig regularitet.

Moderne varmekjeler er utstyrt med kontrollsystemer som også er flyktige. Sirkulasjonspumpen, sensorer, automatisering, selve panelet trenger elektrisk kraft. Hele settet med enheter kan ikke annet enn å forårsake en alarm for å opprettholde driften under strømbrudd.

Tvangsvarmesystemer kan ikke startes uten strøm. Det er nesten katastrofalt å slå av strømmen i fyringssesongen. Ikke bare det, dette vil uunngåelig føre til rask avkjøling av rommet, med langvarig tomgangsoppvarming, kan kretsen fryse.

Et langvarig fravær av varmesystemet i den kalde årstiden får varmesystemet til å fryse, isplugger dukker opp i det, og som et resultat, skader på utstyret og varmerørene på grunn av et brudd

Standard eksisterende løsninger på problemet - installasjon avbruddsfri strømforsyninggeneratorer av alle slags modifikasjoner (gass, benzo, dieselgeneratorer eller ikke-tradisjonelle kilder - vindgeneratorer eller mini-TPP-er, vannkraftverk).

Men denne løsningen er langt fra akseptabel for alle, siden mange synes det er vanskelig å bevilge plass til å installere en autonom strømleverandør.

Hvis beboere i enkelthus fremdeles kan tildele plass til en generator, er det nesten umulig for installasjon i en bygning i flere etasjer. Dermed viser det seg at beboere i boligblokker med individuelle varmesystemer er de første som lider når lysene er slått av.

Det er grunnen til at først og fremst selskaper som produserer komponenter for montering av varmesystemer lurte på full bruk av varme, som "sendes ut" av varmesystemet. Vi tenkte på hvordan vi kan bruke det ubrukelige stoffet i produksjonen av strøm.

Fra kjente teknologier valgte utviklerne den "godt glemte" Stirling-enheten; moderne teknologier gjør det mulig å øke effektiviteten, samtidig som de opprettholder kompakte dimensjoner.

Prinsippet for drift av Stirling-motoren er bevegelsen av motorstempelet opp og ned. Motoren går nesten lydløst og forårsaker ikke vibrasjoner i utstyret

Prinsippet for drift av Stirling-enheten er basert på bruk av oppvarming og kjøling av arbeidsfluidet, som igjen driver en mekanisme som genererer elektrisk energi.

Innsprøytet gass er plassert inne i stempelet (lukket), når det varmes opp, utvider det gassformige mediet og beveger stemplet i en retning, etter avkjøling i kjøleren trekker det seg sammen og beveger stemplet i den andre retningen.

Oversikt over produsenter av kjeler med generator

La oss se på spesifikke eksempler på systemet med husholdningskjeler som eksisterer i dag, der prinsippet om bruk av avgasser (forbrenningsprodukter) for produksjon av elektrisitet er vellykket implementert. Det sørkoreanske selskapet NAVIEN har vellykket implementert ovennevnte teknologi i en kjele av merket HYBRIGEN SE.

Kjelen bruker en Stirling-motor, som i følge passdataene genererer strøm med en kapasitet på 1000 W (eller 1 kW) og en spenning på 12V under drift. Utviklerne hevder at den genererte strømmen kan brukes til å drive husholdningsapparater.

Slik kraft bør være nok til å drive et kjøleskap i hjemmet (ca. 0,1 kW), en datamaskin (ca. 0,4 kW), en LCD-TV (ca. 0,2 kW) og opptil 12 LED-pærer med en effekt på 25 watt hver.

Navien hybrigen se kjele med integrert Stirling-generator og motor. Under drift av kjelen, i tillegg til hovedfunksjonene, genereres det strøm i størrelsesorden 1000W

Fra europeiske produsenter er Viessmann engasjert i utvikling på dette området. Viessmann har muligheten til å presentere to modeller av Vitotwin 300W og Vitotwin 350F-serien etter forbrukerens valg.

Vitotwin 300W var den første utviklingen i denne retningen. Den har en ganske kompakt design og ligner veldig på det vanlige veggmontert gasskjele. Riktig nok var det under driften av den første modellen at de "svake" flekkene i driften av Stirling-systemmotoren ble identifisert.

Det største problemet var fjerning av varme, basisen til enheten er oppvarming og kjøling. dvs. utviklerne sto overfor det samme problemet som Stirling møtte på førtiårene av forrige århundre - effektiv kjøling, som bare kan oppnås med betydelige størrelser på kjøleren.

Derfor dukket Vitotwin 350F-kjelemodellen opp, som inkluderte ikke bare en gasskjele med strømgenerator, men også en integrert 175-liters kjele.

Lagringstanken for varmt vann er gulvmontert på grunn av den tunge vekten av både utstyret og væsken forberedt for sanitære formål

I dette tilfellet er problemet med problemet med å avkjøle stemplet til Stirling-enheten på grunn av vann i kjele. Avgjørelsen førte imidlertid til at installasjonens samlede dimensjoner og vekt økte. Et slikt system kan ikke lenger monteres på veggen som en vanlig gasskjel og kan bare monteres på gulvet.

Viessmann kjeler gir muligheten til å mate kjeledriftens systemer fra en ekstern kilde, dvs. fra sentrale kraftforsyningsnett. Viessmann plasserte utstyret som et utstyr som tilfredsstiller egne behov (drift av kjelenheter) uten mulighet for å velge overflødig strøm til innenlandsk forbruk.

Vitotwin F350 system - en kjele med en 175l vannvarmekjel. Systemet lar deg varme opp rommet, gir varmt vann og genererer elektrisk energi.

For å kunne sammenligne effektiviteten i bruken av generatorer innebygd i varmesystemet. Det er verdt å vurdere kjelen, som ble utviklet av TERMOFOR-selskapene (Hviterussland) og Krioterm-selskapet (Russland, St. Petersburg).

Det er verdt å vurdere dem ikke fordi de på en eller annen måte kan konkurrere med systemene ovenfor, men for å sammenligne driftsprinsippene og effektiviteten til å generere elektrisk energi. Disse kjelene bruker bare ved som drivstoff presset sagflis eller briketter basert på tre, slik at de ikke kan settes på lik linje med modellene fra NAVIEN og Viessmann.

Kjelen, kalt "Indigirka Heat Furnace", er fokusert på langvarig oppvarming med tre, etc., men er utstyrt med to termiske strømgeneratorer av typen TEG 30-12. De er plassert på sideveggen på enheten. Generatorenes kraft er liten, d.v.s.totalt er de i stand til å generere bare 50-60W med en spenning på 12V.

Den grunnleggende designen til Indigirka komfyren tillater ikke bare å varme opp rommet, men også lage mat på brenneren. Systemet er supplert med to varmegeneratorer på 12V med en effekt på 50-60W.

I denne kjelen har Zebek-metoden blitt brukt, basert på dannelsen av en EMF i en lukket elektrisk krets. Den består av to forskjellige typer materialer og opprettholder kontaktpunkter ved forskjellige temperaturer. dvs. utviklere bruker også varmen som genereres av kjelen til å generere elektrisk energi.

Sammenligning av kjeleytelse

Sammenligning av de presenterte typer kjeler, som ikke bare varmer rommet (varme varmeoverføringsmiddel), men også generere strøm ved bruk av generert varme, bør det tas hensyn til viktige aspekter under drift.

Både NAVIEN og Viessmann plasserer kjelene sine, og peker på de utvilsomme fordelene - fullstendig automatisering av prosessen, fraværet av behov for service reparasjoner og fullstendig fravær av forstyrrelser etter oppstart av kjøperens side.

For drift av disse kjelene er bare stabil drift av systemet nødvendig; stabil gasstilgjengelighet bensintank). Følgelig brukes husholdningsgass til drift av kjeler, som etter forbrenning ikke skader miljøet.

I prinsippet kan nesten det samme sies om Indigirka-ovnen, bare typen drivstoff her er ikke gass, men ved, pellets eller presset sagflis.

Total fravær automatiseringsom krever strøm. Systemet for å generere elektrisk energi og selve kjelen påvirker ikke driften av hverandre, dvs. i tilfelle svikt i kraftproduksjonssystemet fortsetter kjelen å utføre sine funksjoner.

Alle disse gassfyrte varmeenhetene, under brennerne som Stirling-motorer ligger i, produserer elektrisk energi som kan brukes til forskjellige formål.

NAVIEN og Viessmann kjeler vil ikke kunne skryte av slikt, siden Stirling-systemmotoren er innebygd direkte i kjelutformingen. Men hvor kostnadseffektive er slike systemer, og etter hvor lang tid vil en lignende kjele lønne seg? Dette problemet bør behandles i detalj.

Lønnsomheten til de vurderte systemene

Ved første øyekast er kjelene til NAVIEN og Viessmann nesten mini-termiske kraftverk i et privat hus eller til og med leilighet.

Selv til tross for de store generelle dimensjonene, bør muligheten til å produsere elektrisk energi ganske enkelt ved å bruke en kjele til å varme opp en kjele eller for å varme opp rom, føre til at kjøperen uten å nøle med å etablere et slikt "mirakel av teknologi".

Men ved nærmere undersøkelse av NAVIEN-kjelen oppstår spørsmål som må besvares. Med den deklarerte effekten på 1 kW (gratis strøm, som du kan bruke etter eget skjønn), bruker kjelen strøm ganske merkbart under driften av systemet.

Hva mener du? I det minste automatisering, selv om det trengs litt strøm, men det er nødvendig for at viften og sirkulasjonspumpen skal fungere. De oppførte enhetene totalt kan ikke bare forbruke denne kilowatt energien, men det er kanskje ikke nok når systemet er "spredt".

Skjematisk diagram av Vissmann Vitotwin 350F varmesystem med 175 liter gulvskjel. Systemet tillater både bruk av strøm fra en ekstern kilde og overføring av overflødig generert strøm til et felles nettverk

De samme spørsmålene oppstår med Viessmann-kjeler, men i det minste ble ikke muligheten for å utvinne strøm til ens egne behov oppgitt her. Bare muligheten for autonom systemdrift i fravær av ekstern forsyning ble stipulert.

Selv om utviklere umiddelbart indikerer at "systemet kan kreve ekstra elektrisk kraft ved topplast." På bakgrunn av den påståtte 3500 kWh produsert strøm per år er denne nyansen allerede i tvil, og gjennom enkle og ukompliserte beregninger får vi følgende:

3500: 6 (måneder med standard oppvarmingssesong): 30 (gjennomsnittlig 30 kalenderdager): 24 (24 timer i døgnet) = 0,81 kW * time.

dvs. Kjelen produserer omtrent 800W med stabil (konstant) drift, men hvor mye forbruker selve systemet under drift? Kanskje de samme produsert av 800W, og muligens mer.

I tillegg genereres det bare strøm under bruk av brenneren. dvs. Det krever enten kontinuerlig drift av systemet, eller alt er litt annerledes enn utviklerne av systemet sier.

Hva førte disse beregningene til? Det vedfyrte kjelesystemet gir virkelig sine 50W * h (eller 0,05 kW * h), som kan brukes til å lade opp et nettbrett, telefon osv. selv for den banale "standby-LED-lyspæren." I motsetning til utviklingen av to verdensberømte selskaper, men den beskrevne utviklingen ser tydelig mer ut som et godt markedsføringsgrep, og ikke noe mer.

Når det gjelder prispolitikken for disse systemene, er det generelt vanskelig å evaluere noe her. Siden selv produsenter Viessmann og NAVIEN umiddelbart bestemmer at utstyret "ikke krever vedlikehold." Oversatt til et enkelt språk - det brøt, noe som betyr at du må bytte ut enheten fullstendig.

Dette kan ikke bare dreie seg om hele systemet, men også enkelte enheter: Stirling-motoren, gassbrennersystemet, etc. Resultatet er en ganske imponerende mengde. Basert på det faktum at gjennomsnittsprisen for disse systemene er omtrent 12 tusen. Euro eller 13,5 tusen dollar. Opplegget med kjelen med generatoren, da er det bare produsenten av systemer som kan vinne i en slik situasjon.

Indigirka-ovnen kan ikke delta i sammenligningen i det hele tatt, ikke bare fordi drivstofftypen ikke er gass, og prisen er ikke sammenlignbar (15 ganger mindre), men fordi ovnen ikke er plassert for husholdning, men mer for reiser, ekspedisjoner, etc. n.

Hvis situasjonen med energibærere i Europa i betydelig grad påvirker valg av forbrukere (når de velger varme- eller energiforsyningssystemer) med tanke på effektivitet og miljøvennlighet, stimulerer EU-statene dette ved å subsidiere implementeringen av slike systemer.

For den innenlandske forbrukeren i Russland vil slike systemer sannsynligvis være for dyre både i utgangspunktet “system + installasjon” og under drift.

Konklusjoner og nyttig video om emnet

Prinsippet om drift av Stirling-motoren, utstyrt med en gasskjele:

Demonstrasjon av gasskjelen med en elektrisk generator:

Et eksempel på en vedovn med en elektrisitetsgenerator for sammenligning med en gassenhet:

Ikke glem at europeiske energiproducerende selskaper er ganske lojale mot "produsentene" av energisparende utstyr.

I Russland er muligheten for å generere og overføre elektrisk energi til nettet av en husholdningsforbruker ikke bare ikke lovfestet, men heller ikke ønsket velkommen av nettselskaper. Derfor har sannsynligvis ikke de presenterte systemene alvorlige sjanser for å bli brukt i Russland i dag.

Kommenter artikkelen som er sendt til behandling i blokkskjemaet nedenfor, still spørsmål, legg ut et bilde om emnet. Fortell oss om kjeler som er kjent med kraftgenereringssystemer. Del nyttig informasjon som er nyttig for besøkende.