Chaudière à gaz avec générateur électrique: appareil, principe de fonctionnement, un aperçu des meilleures marques

Une attitude prudente envers les ressources énergétiques est dictée principalement par le fait que presque toutes les ressources naturelles ne sont pas infinies. L'utilisation économique de tous les types de combustibles nécessite le développement de nouveaux systèmes ou une modernisation radicale des systèmes existants.

Ainsi, une chaudière à gaz avec un générateur électrique est l'un des types de systèmes hybrides qui permettent d'éliminer intelligemment le combustible bleu. Nous vous présenterons le principe de fonctionnement des équipements générant de l'énergie électrique avec l'énergie thermique. Présentons des modèles typiques d'agrégats hybrides.

Consommation énergétique efficace

Même un homme ordinaire dans la rue qui a installé une chaudière à gaz pour chauffer les maisons peut se poser des questions sur la rationalité de l'utilisation de l'énergie thermique. En effet, après tout, lors de la combustion de gaz dans une chaudière, loin de toute la chaleur générée est utilisée.

Toujours lorsque le système de chauffage fonctionne, une partie de la chaleur est irrémédiablement perdue. Cela se produit généralement lorsque les produits de combustion sont émis par la chaudière dans l'atmosphère. En fait, c'est une énergie perdue qui pourrait être utilisée.

De quoi s'agit-il exactement? À propos de la possibilité que la chaleur gaspillée soit utilisée dans la production d'énergie électrique en vain.

Étant donné que le système de chaudière de chauffage est déjà optimisé afin de maximiser l'efficacité, l'énergie "émise" représente toujours une fraction importante de l'énergie qui est libérée pendant la combustion du combustible.

Les types de combustibles peuvent être différents, à partir du bois de chauffage banal et de toutes sortes de briquettes, pour aboutir aux options les plus économiques: gaz principal avec une prédominance de méthane dans la composition, combustible bleu artificiel et mélanges liquéfiés propane-butane.

Il peut sembler que ce soit loin de la «découverte de l'Amérique», mais en réalité la technologie développée en 1943 par Robert Stirling, ou plutôt, l'installation existe. Ses caractéristiques de conception et le principe de fonctionnement de base nous permettent d'attribuer ce système aux moteurs à combustion interne.

Pourquoi, alors, n'a pas utilisé cette installation pendant un temps si considérable? La réponse est simple: le développement théorique de la technologie dans les années quarante du siècle dernier s'est avéré très lourd en pratique.

Les technologies et les matériaux qui existaient au moment du développement n'ont pas permis de réduire la taille de l'installation et les méthodes existantes de production d'énergie électrique étaient plus rentables.

L'inclusion dans le circuit d'une chaudière à gaz d'un appareil qui transforme la chaleur gaspillée en électricité peut augmenter considérablement l'efficacité d'une usine de traitement de gaz

Qu'est-ce qui peut nous faire penser aujourd'hui à une attitude plus prudente vis-à-vis des ressources qui ne sont pas classées comme renouvelables? Maintenant, il y a un problème commun partout dans le monde - le développement des technologies entraînera inévitablement une augmentation de la consommation d'énergie électrique.

L'augmentation de la consommation se déroule à un rythme si rapide que les sociétés de réseau n'ont pas le temps de moderniser les réseaux de transport d'énergie électrique, sans parler de la production. Cette situation conduit inévitablement au fait que les éléments des systèmes d'alimentation électrique tombent en panne, et dans certains cas, cela peut se produire avec une régularité enviable.

Les chaudières de chauffage modernes sont équipées de systèmes de contrôle qui sont également volatils. La pompe de circulation, les capteurs, l'automatisation, le panneau lui-même ont besoin d'énergie électrique. L'ensemble des appareils ne peut que déclencher une alarme pour maintenir le fonctionnement pendant une panne de courant.

Les systèmes de chauffage forcé ne peuvent pas démarrer sans électricité. Couper le courant pendant la saison de chauffage est presque désastreux pour eux. Non seulement cela, cela conduira inévitablement à un refroidissement rapide de la pièce, avec un chauffage au ralenti à long terme, le circuit peut geler.

Une absence prolongée du système de chauffage pendant la saison froide provoque le gel du système de chauffage, des bouchons de glace y apparaissent et, par conséquent, des dommages à l'équipement et aux tuyaux de chauffage en raison d'une rupture

Solutions standard existantes au problème - installation alimentations sans coupuregénérateurs de toutes sortes de modifications (gaz, benzo, générateurs diesel ou sources non traditionnelles - éoliennes ou mini TPP, centrales hydroélectriques).

Mais cette solution est loin d'être acceptable pour tout le monde, car beaucoup de gens ont du mal à allouer de l'espace pour installer un fournisseur d'électricité autonome.

Si les résidents de maisons individuelles peuvent encore allouer de l'espace pour un générateur, il est presque impossible de l'installer dans un bâtiment à plusieurs étages. Ainsi, il s'avère que les résidents des immeubles à appartements avec des systèmes de chauffage individuels sont les premiers à souffrir lorsque les lumières sont éteintes.

C'est pourquoi, tout d'abord, les entreprises qui produisent des composants pour assembler des systèmes de chauffage se sont interrogées sur la pleine utilisation de la chaleur, qui est "émise" par le système de chauffage. Nous avons réfléchi à la façon d'utiliser la substance inutile dans la production d'électricité.

Parmi les technologies bien connues, les développeurs ont choisi l'unité «bien oubliée» de Stirling, les technologies modernes permettant d'augmenter son efficacité, tout en conservant des dimensions compactes.

Le principe de fonctionnement du moteur Stirling est le mouvement de haut en bas du piston moteur. Le moteur tourne presque silencieusement et ne provoque pas de vibrations de l'équipement

Le principe de fonctionnement de l'unité Stirling est basé sur l'utilisation du chauffage et du refroidissement du fluide de travail, qui à son tour entraîne un mécanisme qui génère de l'énergie électrique.

Le gaz injecté est situé à l'intérieur du piston (fermé), lorsqu'il est chauffé, le milieu gazeux se dilate et déplace le piston dans un sens, après refroidissement dans le refroidisseur, il est comprimé et déplace le piston dans l'autre sens.

Aperçu des fabricants de chaudières avec générateur

Examinons des exemples spécifiques du système de chaudières domestiques qui existent aujourd'hui, dans lequel le principe de l'utilisation des gaz d'échappement (produits de combustion) pour la production d'électricité a été mis en œuvre avec succès. La société sud-coréenne NAVIEN a mis en œuvre avec succès la technologie ci-dessus dans une chaudière de la marque HYBRIGEN SE.

La chaudière utilise un moteur Stirling, qui, selon les données du passeport, génère de l'électricité avec une capacité de 1000W (ou 1kW) et une tension de 12V pendant le fonctionnement. Les développeurs affirment que l'électricité produite peut être utilisée pour alimenter les appareils électroménagers.

Une telle puissance devrait être suffisante pour alimenter un réfrigérateur domestique (environ 0,1 kW), un ordinateur personnel (environ 0,4 kW), un téléviseur LCD (environ 0,2 kW) et jusqu'à 12 ampoules LED d'une puissance de 25 watts chacune.

Chaudière Navien hybrigen se avec générateur et moteur Stirling intégrés. Pendant le fonctionnement de la chaudière, en plus des fonctions principales, une électricité de l'ordre de 1000 W de puissance est générée

De fabricants européens, Viessmann est engagé dans le développement dans ce domaine. Viessmann a l'opportunité de présenter deux modèles de chaudières Vitotwin 300W et Vitotwin 350F au choix du consommateur.

Le Vitotwin 300W a été le premier développement dans cette direction. Il a un design assez compact et ressemble beaucoup à l'habituel chaudière à gaz murale. Certes, c'est lors du fonctionnement du premier modèle que les points "faibles" du fonctionnement du moteur du système Stirling ont été identifiés.

Le plus gros problème était l'évacuation de la chaleur, la base de l'appareil étant le chauffage et le refroidissement. C'est-à-dire les développeurs ont été confrontés au même problème que Stirling dans les années quarante du siècle dernier - un refroidissement efficace, qui ne peut être atteint qu'avec des tailles importantes du refroidisseur.

C'est pourquoi le modèle de chaudière Vitotwin 350F est apparu, qui comprenait non seulement une chaudière à gaz avec un générateur électrique, mais aussi une chaudière intégrée de 175 litres.

Le réservoir de stockage d'eau chaude est monté au sol en raison du poids élevé de l'équipement lui-même et du liquide préparé à des fins sanitaires

Dans ce cas, le problème avec le problème de refroidissement du piston de l'unité Stirling en raison de l'eau dans chaudière. Cependant, la décision a conduit au fait que les dimensions et le poids globaux de l'installation ont augmenté. Un tel système ne peut plus être monté au mur comme une chaudière à gaz ordinaire et ne peut être monté qu'au sol.

Les chaudières Viessmann offrent la possibilité d'alimenter les systèmes de fonctionnement de la chaudière à partir d'une source externe, par ex. des réseaux centraux d'alimentation. Viessmann positionne l'équipement comme un appareil répondant à ses propres besoins (fonctionnement des chaudières) sans possibilité de sélectionner l'excédent d'électricité pour la consommation domestique.

Système Vitotwin F350 - une chaudière avec une chaudière à eau de 175l. Le système vous permet de chauffer la pièce, fournit de l'eau chaude et génère de l'énergie électrique.

Afin de pouvoir comparer l'efficacité de l'utilisation des générateurs intégrés au système de chauffage. Il convient de considérer la chaudière, qui a été développée par les sociétés TERMOFOR (République du Bélarus) et la société Krioterm (Russie, Saint-Pétersbourg).

Il vaut la peine de les considérer non pas parce qu'ils peuvent en quelque sorte rivaliser avec les systèmes ci-dessus, mais pour comparer les principes de fonctionnement et l'efficacité de la production d'énergie électrique. Ces chaudières n'utilisent que du bois de chauffage comme combustible sciure de bois pressée ou des briquettes à base de bois, elles ne peuvent donc pas être mises sur un pied d'égalité avec les modèles de NAVIEN et Viessmann.

La chaudière, appelée "Indigirka Heating Furnace", est axée sur le chauffage à long terme au bois, etc., mais est équipée de deux générateurs d'électricité thermique tels que le TEG 30-12. Ils sont situés sur la paroi latérale de l'unité. La puissance des générateurs est faible, c'est-à-direau total, ils ne peuvent générer que 50-60W avec une tension de 12V.

La conception de base du poêle Indigirka permet non seulement de chauffer la pièce, mais également de cuisiner sur le brûleur. Le système est complété par deux générateurs de chaleur sur 12V d'une puissance de 50-60W.

Dans cette chaudière, la méthode Zebek a été utilisée, basée sur la formation d'un CEM dans un circuit électrique fermé. Il se compose de deux types de matériaux différents et maintient des points de contact à différentes températures. C'est-à-dire les développeurs utilisent également la chaleur générée par la chaudière pour produire de l'énergie électrique.

Comparaison des performances de la chaudière

En comparant les types de chaudières présentés, qui non seulement chauffent la pièce (chaleur liquide de refroidissement), mais aussi de produire de l'électricité en utilisant la chaleur générée, il convient de prêter attention aux aspects importants pendant le fonctionnement.

NAVIEN et Viessmann positionnent leurs chaudières, ce qui indique des avantages incontestables - automatisation complète du processus, absence de réparations nécessaires et absence totale d'interférence après la mise en service par l'acheteur.

Pour le fonctionnement de ces chaudières, seul un fonctionnement stable du système est nécessaire; disponibilité de gaz stable (qu'il s'agisse de livraisons de tronc, d'une installation de bouteille avec du gaz liquéfié ou réservoir d'essence) En conséquence, pour le fonctionnement des chaudières, du gaz domestique est utilisé, ce qui, après la combustion, ne présente aucun danger pour l'environnement.

En principe, on peut dire presque la même chose du poêle de chauffage Indigirka, seul le type de combustible ici n'est pas du gaz, mais du bois de chauffage, des granulés ou de la sciure de bois pressée.

Absence totale automatiquequi nécessite de l'électricité. Le système de génération d'énergie électrique et la chaudière elle-même n'affectent pas le fonctionnement l'un de l'autre, c'est-à-dire en cas de panne du système de production d'électricité, la chaudière continue de remplir ses fonctions.

Toutes ces unités de chauffage au gaz, sous les brûleurs desquels se trouvent les moteurs Stirling, produisent de l'énergie électrique qui peut être utilisée à diverses fins.

Les chaudières NAVIEN et Viessmann ne pourront pas s'en vanter, car le moteur du système Stirling est intégré directement dans la conception de la chaudière. Mais dans quelle mesure ces systèmes sont-ils rentables et après combien de temps une chaudière similaire sera-t-elle rentable? Cette question devrait être traitée en détail.

Rentabilité des systèmes considérés

À première vue, les chaudières de NAVIEN et Viessmann sont presque des mini-centrales thermiques dans une maison privée ou même un appartement.

Même en dépit des grandes dimensions globales, la capacité de produire de l'énergie électrique simplement en utilisant une chaudière pour chauffer une chaudière ou pour chauffer des pièces devrait inciter l'acheteur sans hésitation à établir un tel «miracle de la technologie».

Mais en examinant de plus près la chaudière NAVIEN, des questions se posent auxquelles il faut répondre. Avec la puissance déclarée de 1 kW (puissance gratuite, que vous pouvez utiliser à votre discrétion), la chaudière consomme assez sensiblement de l'électricité pendant le fonctionnement du système.

Que voulez-vous dire? Au moins le fonctionnement de l'automatisation, même si un peu de puissance est nécessaire, mais elle est nécessaire pour que le ventilateur et la pompe de circulation fonctionnent. Au total, les appareils répertoriés peuvent non seulement consommer avec succès ce kilowatt d'énergie, mais cela peut ne pas être suffisant lorsque le système est «dispersé».

Schéma de principe du système de chauffage Vissmann Vitotwin 350F avec une chaudière au sol de 175l. Le système permet à la fois l'utilisation de l'électricité provenant d'une source externe et le transfert de l'électricité produite en excès vers un réseau commun

Les mêmes questions se posent exactement avec les chaudières Viessmann, mais au moins la possibilité d’extraire de l’électricité pour ses propres besoins n’était pas mentionnée ici. Seule la possibilité d'un fonctionnement autonome du système en l'absence d'approvisionnement extérieur a été stipulée.

Bien que les développeurs indiquent immédiatement que "le système peut nécessiter une alimentation électrique supplémentaire aux pointes de charge". Dans le contexte des 3500 kWh d'électricité générés par an, cette nuance est déjà mise en doute, et grâce à des calculs simples et non compliqués, nous obtenons ce qui suit:

3500: 6 (mois de la saison de chauffage standard): 30 (30 jours civils en moyenne): 24 (24 heures par jour) = 0,81 kW * heure.

C'est-à-dire La chaudière produit environ 800 W avec un fonctionnement stable (constant), mais combien le système lui-même consomme-t-il pendant le fonctionnement? Peut-être les mêmes produits par 800W, et peut-être plus.

De plus, l'électricité n'est produite que pendant le fonctionnement du brûleur. C'est-à-dire Cela nécessite soit un fonctionnement continu du système, soit tout est un peu différent de ce que disent les développeurs du système.

À quoi ces calculs ont-ils conduit? Le système de chaudière à bois donne vraiment ses 50 W * h (ou 0,05 kW * h), qui peuvent être utilisés pour recharger une tablette, un téléphone, etc. même pour la banale "ampoule LED de secours". Contrairement au développement de deux sociétés de renommée mondiale, mais le développement décrit ressemble clairement davantage à une bonne démarche marketing, et rien de plus.

Quant à la politique de prix de ces systèmes, il est généralement difficile d'évaluer quelque chose ici. Puisque même les fabricants Viessmann et NAVIEN stipulent immédiatement que l'équipement "ne nécessite pas d'entretien". Traduit dans une langue simple - il s'est cassé, ce qui signifie que vous devez remplacer complètement l'unité.

Cela peut concerner non seulement l'ensemble du système, mais des unités individuelles: le moteur Stirling, le système de brûleur à gaz, etc. Le résultat est assez impressionnant. Basé sur le fait que le prix moyen de ces systèmes est d'environ 12 mille. Euro ou 13,5 mille $. Le schéma de la chaudière avec le générateur, alors seul le fabricant de systèmes peut gagner dans une telle situation.

Le poêle Indigirka ne peut pas du tout participer à la comparaison, non seulement parce que le type de carburant n'est pas du gaz, et le prix n'est pas comparable (15 fois moins), mais parce que le poêle n'est pas positionné pour un usage domestique, mais plus pour les voyages, les expéditions, etc. .p.

Si, en Europe, la situation des vecteurs d'énergie influence de manière significative le choix des consommateurs (lors du choix des systèmes de chauffage ou d'approvisionnement en énergie) du point de vue de l'efficacité et du respect de l'environnement, les États de l'UE stimulent cela en subventionnant la mise en œuvre de tels systèmes.

Pour le consommateur national en Russie, de tels systèmes sont susceptibles d'être trop chers à la fois initialement «système + installation» et pendant leur fonctionnement.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

Le principe de fonctionnement du moteur Stirling, équipant une chaudière à gaz:

Démonstration de la chaudière à gaz avec générateur électrique:

Un exemple de poêle à bois avec générateur électrique pour comparaison avec une unité à gaz:

N'oubliez pas que les entreprises européennes de production d'énergie sont assez fidèles aux «fabricants» d'équipements économes en énergie.

En Russie, la possibilité de produire et de transmettre de l'énergie électrique au réseau par un consommateur domestique n'est pas seulement fixée par la loi, mais n'est pas non plus bien accueillie par les sociétés de réseau. Par conséquent, il est peu probable que les systèmes présentés aient de sérieuses chances d'être utilisés dans la Fédération de Russie aujourd'hui.

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