Kocioł gazowy z generatorem elektrycznym: urządzenie, zasada działania, przegląd najlepszych marek

Ostrożne podejście do zasobów energetycznych podyktowane jest przede wszystkim faktem, że prawie wszystkie zasoby naturalne nie są nieskończone. Ekonomiczne wykorzystanie wszystkich rodzajów paliw wymaga opracowania nowych systemów lub radykalnej modernizacji istniejących.

Zatem kocioł gazowy z generatorem elektrycznym jest jednym z rodzajów systemów hybrydowych, które umożliwiają inteligentne usuwanie niebieskiego paliwa. Zapoznamy Cię z zasadą działania urządzeń generujących energię elektryczną wraz z energią cieplną. Przedstawiamy typowe modele agregatów hybrydowych.

Efektywne zużycie energii

Nawet zwykły człowiek na ulicy, który ma zainstalowany kocioł gazowy do ogrzewania domów, może zastanawiać się nad racjonalnością wykorzystania energii cieplnej. Rzeczywiście, w końcu podczas spalania gazu w kotle wykorzystywana jest daleka od całego generowanego ciepła.

Zawsze, gdy działa system grzewczy, część ciepła zostaje bezpowrotnie utracona. Zwykle dzieje się tak, gdy produkty spalania są emitowane z kotła do atmosfery. W rzeczywistości jest to utracona energia, którą można wykorzystać.

O co dokładnie chodzi? O możliwości marnowania ciepła na próżno przy produkcji energii elektrycznej.

Biorąc pod uwagę fakt, że układ kotła grzewczego jest już zoptymalizowany w celu maksymalizacji wydajności, energia „emitowana” jest nadal znaczną częścią energii uwalnianej podczas spalania paliwa

Rodzaje paliwa mogą być różne, zaczynając od zwykłego drewna opałowego i wszelkiego rodzaju brykietów, kończąc na najbardziej ekonomicznych opcjach: główny gaz z przewagą metanu w składzie, sztuczne niebieskie paliwo i mieszanki skroplone propan-butan.

Może się wydawać, że jest to dalekie od „odkrycia Ameryki”, ale tak naprawdę technologia opracowana w 1943 roku przez Roberta Stirlinga, a raczej instalacja istnieje. Jego cechy konstrukcyjne i podstawowa zasada działania pozwalają nam przypisać ten system do silników spalinowych.

Dlaczego więc nie korzystałeś z tej instalacji przez tak długi czas? Odpowiedź jest prosta - teoretyczny rozwój technologii w latach czterdziestych ubiegłego wieku okazał się w praktyce bardzo nieporęczny.

Technologie i materiały, które istniały w momencie opracowywania, nie pozwoliły zmniejszyć wielkości instalacji, a istniejące metody wytwarzania energii elektrycznej były bardziej opłacalne.

Włączenie do obwodu kotła gazowego urządzenia przetwarzającego marnowane ciepło na energię elektryczną może znacznie zwiększyć wydajność zakładu przetwarzania gazu

Co może nas dziś zastanowić nad bardziej ostrożnym podejściem do zasobów, które nie są klasyfikowane jako odnawialne? Obecnie na całym świecie występuje wspólny problem - rozwój technologii nieuchronnie doprowadzi do wzrostu zużycia energii elektrycznej.

Wzrost zużycia zachodzi w tak szybkim tempie, że firmy sieciowe nie mają czasu na modernizację systemów przesyłowych energii elektrycznej, nie mówiąc już o produkcji. Sytuacja ta nieuchronnie prowadzi do tego, że zawodzą elementy systemów zasilania, aw niektórych przypadkach może się to zdarzyć z godną pozazdroszczenia regularnością.

Nowoczesne kotły grzewcze są wyposażone w lotne systemy sterowania. Pompa obiegowa, czujniki, automatyka, sam panel potrzebują energii elektrycznej. Cały zestaw urządzeń może wywołać alarm w celu utrzymania działania podczas przerwy w dostawie prądu.

Wymuszonych systemów grzewczych nie można uruchomić bez prądu. Wyłączenie zasilania w sezonie grzewczym jest dla nich prawie katastrofą. Co więcej, nieuchronnie doprowadzi to do szybkiego chłodzenia pomieszczenia, przy długotrwałym bezczynnym ogrzewaniu obwód może zamarznąć.

Długotrwały brak systemu grzewczego w zimnych porach roku powoduje zamarznięcie systemu grzewczego, pojawienie się w nim zatyczek lodowych, aw rezultacie uszkodzenie sprzętu i rur grzewczych z powodu pęknięcia

Standardowe istniejące rozwiązania problemu - instalacja zasilacze bezprzerwowegeneratory wszelkiego rodzaju modyfikacji (generatory gazowe, benzo, dieslowskie lub źródła nietradycyjne - generatory wiatrowe lub mini TPP, elektrownie wodne).

Ale to rozwiązanie jest dalekie od akceptowalnego dla wszystkich, ponieważ wiele osób ma trudności z przydzieleniem miejsca dla autonomicznego dostawcy energii elektrycznej.

Jeśli mieszkańcy poszczególnych domów nadal mogą przeznaczyć miejsce na generator, wówczas montaż w budynku wielokondygnacyjnym jest prawie niemożliwy. Okazuje się zatem, że mieszkańcy budynków mieszkalnych z indywidualnymi systemami grzewczymi jako pierwsi cierpią po wyłączeniu oświetlenia.

Dlatego przede wszystkim firmy produkujące komponenty do montażu systemów grzewczych zastanawiały się nad pełnym wykorzystaniem ciepła, które jest „emitowane” przez system grzewczy. Zastanawialiśmy się, jak wykorzystać bezużyteczną substancję do wytwarzania energii elektrycznej.

Ze znanych technologii twórcy wybrali „zapomnianą” jednostkę Stirlinga; nowoczesne technologie pozwalają zwiększyć jej wydajność, zachowując jednocześnie kompaktowe wymiary.

Zasada działania silnika Stirlinga polega na ruchu tłoka silnika w górę i w dół. Silnik pracuje prawie bezgłośnie i nie powoduje wibracji sprzętu

Zasada działania jednostki Stirlinga polega na zastosowaniu ogrzewania i chłodzenia płynu roboczego, który z kolei napędza mechanizm generujący energię elektryczną.

Wtryskiwany gaz znajduje się wewnątrz tłoka (zamknięty), po podgrzaniu medium gazowe rozszerza się i przesuwa tłok w jednym kierunku, po schłodzeniu w chłodnicy kurczy się i przesuwa tłok w drugim kierunku.

Przegląd producentów kotłów z generatorem

Spójrzmy na konkretne przykłady istniejącego obecnie systemu kotłów domowych, w którym z powodzeniem wdrożono zasadę wykorzystania spalin (produktów spalania) do produkcji energii elektrycznej. Południowokoreańska firma NAVIEN z powodzeniem wdrożyła powyższą technologię w kotle marki HYBRIGEN SE.

Kocioł wykorzystuje silnik Stirlinga, który zgodnie z danymi paszportowymi podczas pracy wytwarza prąd o mocy 1000 W (lub 1 kW) i napięciu 12 V. Deweloperzy twierdzą, że wytworzona energia elektryczna może być wykorzystana do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego.

Taka moc powinna wystarczyć do zasilania lodówki domowej (około 0,1 kW), komputera osobistego (około 0,4 kW), telewizora LCD (około 0,2 kW) i maksymalnie 12 żarówek LED o mocy 25 watów każda.

Kocioł Navien hybrigen se ze zintegrowanym generatorem i silnikiem Stirlinga. Podczas pracy kotła, oprócz głównych funkcji, wytwarzana jest energia elektryczna rzędu 1000 W.

Od europejskich producentów Viessmann jest zaangażowany w rozwój w tej dziedzinie. Viessmann ma okazję zaprezentować dwa modele kotłów Vitotwin 300W i Vitotwin 350F do wyboru konsumenta.

Vitotwin 300W był pierwszym opracowaniem w tym kierunku. Ma dość kompaktową konstrukcję i wygląda bardzo podobnie do zwykłej ścienny kocioł gazowy. To prawda, że ​​podczas działania pierwszego modelu zidentyfikowano „słabe” punkty w działaniu silnika układu Stirlinga.

Największym problemem było odprowadzenie ciepła, podstawą urządzenia jest ogrzewanie i chłodzenie. Tj. twórcy napotkali ten sam problem, z którym borykał się Stirling w latach czterdziestych ubiegłego wieku - wydajne chłodzenie, które można osiągnąć tylko przy znacznych rozmiarach lodówki.

Właśnie dlatego pojawił się model kotła Vitotwin 350F, który obejmował nie tylko kocioł gazowy z generatorem prądu, ale także zintegrowany kocioł o pojemności 175 litrów.

Zbiornik ciepłej wody jest montowany na podłodze ze względu na duży ciężar samego sprzętu i cieczy przygotowanej do celów sanitarnych

W tym przypadku problem z problemem chłodzenia tłoka jednostki Stirlinga z powodu wlotu wody kocioł. Decyzja ta doprowadziła jednak do wzrostu ogólnych wymiarów i ciężaru instalacji. Taki system nie może być już montowany na ścianie jak zwykły kocioł gazowy i może być montowany tylko na podłodze.

Kotły Viessmann zapewniają możliwość zasilania systemów pracy kotła ze źródła zewnętrznego, tj. z centralnych sieci zasilania. Viessmann umieścił urządzenie jako urządzenie zaspokajające własne potrzeby (eksploatacja kotłów) bez możliwości wyboru nadwyżki energii elektrycznej na potrzeby domowe.

System Vitotwin F350 - kocioł z 175-litrowym podgrzewaczem wody. System pozwala ogrzewać pomieszczenie, zapewnia ciepłą wodę i generuje energię elektryczną.

Aby móc porównać skuteczność wykorzystania generatorów wbudowanych w system grzewczy. Warto rozważyć kocioł, który został opracowany przez firmy TERMOFOR (Republika Białorusi) i firmę Krioterm (Rosja, Petersburg).

Warto je wziąć pod uwagę nie dlatego, że mogą one w jakiś sposób konkurować z powyższymi systemami, ale porównać zasady działania i wydajność wytwarzania energii elektrycznej. Te kotły używają wyłącznie drewna opałowego jako paliwa sprasowane trociny lub brykiety na bazie drewna, więc nie można ich równać z modelami NAVIEN i Viessmann.

Kocioł, zwany „piecem grzewczym Indigirka”, koncentruje się na długotrwałym ogrzewaniu drewnem itp., Ale jest wyposażony w dwa generatory energii cieplnej typu TEG 30-12. Znajdują się one na bocznej ścianie urządzenia. Moc generatorów jest niewielka, tj.łącznie są w stanie wytworzyć tylko 50–60 W przy napięciu 12 V.

Podstawowa konstrukcja pieca Indigirka pozwala nie tylko ogrzewać pomieszczenie, ale także gotować na palniku. Uzupełnieniem systemu są dwa generatory ciepła o napięciu 12 V i mocy 50–60 W.

W tym kotle zastosowano metodę Zebka, opartą na tworzeniu pola elektromagnetycznego w zamkniętym obwodzie elektrycznym. Składa się z dwóch różnych rodzajów materiału i utrzymuje punkty kontaktowe w różnych temperaturach. Tj. deweloperzy wykorzystują również ciepło wytwarzane przez kocioł do generowania energii elektrycznej.

Porównanie wydajności kotła

Porównanie prezentowanych typów kotłów, które nie tylko ogrzewają pomieszczenie (ciepło płyn chłodzący), ale także generować energię elektryczną poprzez wykorzystanie wytworzonego ciepła, należy zwrócić uwagę na ważne aspekty podczas pracy.

Zarówno NAVIEN, jak i Viessmann ustawiają swoje kotły, wskazując na niewątpliwe zalety - całkowitą automatyzację procesu, brak konieczności napraw serwisowych i całkowity brak zakłóceń po rozpoczęciu pracy przez kupującego.

Do pracy tych kotłów niezbędna jest tylko stabilna praca systemu; stabilna dostępność gazu (niezależnie od tego, czy chodzi o dostawy do pni, instalacja butli ze skroplonym gazem lub zbiornik gazu) W związku z tym do eksploatacji kotłów stosuje się gaz domowy, który po spaleniu nie powoduje żadnej szkody dla środowiska.

Zasadniczo prawie to samo można powiedzieć o piecu grzewczym Indigirka, tylko tym rodzajem paliwa nie jest gaz, ale drewno opałowe, pelety lub sprasowane trociny.

Całkowita nieobecność automatykaktóry wymaga prądu. System wytwarzania energii elektrycznej i sam kocioł nie wpływają na siebie nawzajem, tj. w przypadku awarii układu wytwarzania energii kocioł nadal wykonuje swoje funkcje.

Wszystkie opalane gazem urządzenia grzewcze, pod którymi znajdują się palniki, w których znajdują się silniki Stirlinga, wytwarzają energię elektryczną, którą można wykorzystać do różnych celów.

Kotły NAVIEN i Viessmann nie będą mogły się pochwalić, ponieważ silnik systemu Stirlinga jest wbudowany bezpośrednio w konstrukcję kotła. Ale jak opłacalne są takie systemy i po jakim czasie podobny kocioł się opłaci? Ten problem powinien zostać szczegółowo omówiony.

Rentowność rozważanych systemów

Na pierwszy rzut oka kotły NAVIEN i Viessmann są prawie mini-termicznymi elektrowniami w prywatnym domu lub nawet mieszkaniu.

Nawet pomimo dużych gabarytów, zdolność do wytwarzania energii elektrycznej po prostu za pomocą kotła do ogrzewania kotła lub ogrzewania pomieszczeń powinna skłonić kupującego bez wahania do ustanowienia takiego „cudu technologii”.

Jednak po dokładniejszym zbadaniu kotła NAVIEN powstają pytania, na które należy odpowiedzieć. Przy deklarowanej mocy 1 kW (wolnej mocy, którą można wykorzystać według własnego uznania) kocioł zużywa energię elektryczną dość zauważalnie podczas pracy systemu.

Co masz na myśli Przynajmniej działanie automatyzacji, nawet jeśli potrzebna jest niewielka moc, ale jest ona potrzebna do działania wentylatora i pompy obiegowej. Wymienione urządzenia mogą nie tylko z powodzeniem zużywać ten kilowat energii, ale może nie wystarczyć, gdy system jest „rozproszony”.

Schemat instalacji grzewczej Vissmann Vitotwin 350F z kotłem podłogowym 175 l. System umożliwia zarówno wykorzystanie energii elektrycznej ze źródła zewnętrznego, jak i przekazanie nadwyżki wytworzonej energii elektrycznej do wspólnej sieci

Dokładnie takie same pytania pojawiają się w przypadku kotłów Viessmann, ale przynajmniej nie podano tutaj możliwości pozyskiwania energii elektrycznej na własne potrzeby. Przewidziano jedynie możliwość autonomicznego działania systemu przy braku zewnętrznego zasilania.

Chociaż programiści natychmiast wskazują, że „system może wymagać dodatkowej energii elektrycznej przy szczytowych obciążeniach”. Na tle deklarowanej 3500 kWh wytwarzanej energii elektrycznej rocznie ten niuans jest już wątpliwy, a dzięki prostym i prostym obliczeniom otrzymujemy:

3500: 6 (miesiące standardowego sezonu grzewczego): 30 (średnio 30 dni kalendarzowych): 24 (24 godziny na dobę) = 0,81 kW * godzina.

Tj. Kocioł wytwarza około 800 W przy stabilnej (stałej) pracy, ale ile sam system zużywa podczas pracy? Być może te same, wyprodukowane przez 800 W, i być może więcej.

Ponadto energia elektryczna jest wytwarzana tylko podczas pracy palnika. Tj. Wymaga to ciągłej pracy systemu lub wszystko jest trochę inne niż mówią twórcy systemu.

Do czego doprowadziły te obliczenia? Opalany drewnem system kotłów naprawdę daje 50 W * h (lub 0,05 kW * h), które można wykorzystać do ładowania tabletu, telefonu itp. nawet w przypadku banalnej „rezerwowej żarówki LED”. W przeciwieństwie do rozwoju dwóch znanych na całym świecie firm, opisany rozwój wyraźnie przypomina raczej dobry ruch marketingowy i nic więcej.

Jeśli chodzi o politykę cenową dla tych systemów, ogólnie trudno jest tutaj coś ocenić. Ponieważ nawet producenci Viessmann i NAVIEN natychmiast zastrzegają, że sprzęt „nie wymaga konserwacji”. Przetłumaczone na prosty język - zepsuł się, co oznacza, że ​​musisz całkowicie wymienić urządzenie.

Może to dotyczyć nie tylko całego systemu, ale także poszczególnych jednostek: silnika Stirlinga, systemu palnika gazowego itp. Wynik jest dość imponującą kwotą. Na podstawie faktu, że średnia cena tych systemów wynosi około 12 tys. Euro lub 13,5 tys. $. Schemat kotła z generatorem, wtedy tylko producent systemów może wygrać w takiej sytuacji.

Piec Indigirka nie może w ogóle uczestniczyć w porównaniu, nie tylko dlatego, że paliwem nie jest gaz, a cena nie jest porównywalna (15 razy mniej), ale dlatego, że piec nie jest ustawiony do użytku domowego, ale bardziej do podróży, wypraw itp. .p.

Jeżeli w Europie sytuacja z nośnikami energii w znaczący sposób wpływa na wybór odbiorców (przy wyborze systemów ogrzewania lub dostaw energii) z punktu widzenia wydajności i przyjazności dla środowiska, państwa UE stymulują to poprzez dofinansowanie wdrażania takich systemów.

Dla krajowego konsumenta w Rosji takie systemy mogą być zbyt drogie zarówno na początku „system + instalacja”, jak i podczas eksploatacji.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Zasada działania silnika Stirlinga, wyposażającego kocioł gazowy:

Demonstracja kotła gazowego z generatorem prądu:

Przykład pieca opalanego drewnem z generatorem prądu do porównania z jednostką gazową:

Nie zapominaj, że europejskie firmy wytwarzające energię są dość lojalne wobec „producentów” urządzeń energooszczędnych.

W Rosji możliwość wytwarzania i przesyłania energii elektrycznej do sieci przez odbiorcę domowego nie jest nie tylko ustawowo ustalona, ​​ale także nie jest mile widziana przez firmy sieciowe. Dlatego przedstawione systemy prawdopodobnie nie będą miały dziś poważnych szans na wykorzystanie w Federacji Rosyjskiej.

Proszę skomentować artykuł przesłany do rozpatrzenia w poniższym formularzu blokowym, zadawać pytania, zamieścić zdjęcie na ten temat. Powiedz nam o kotłach zaznajomionych z systemami wytwarzania energii. Udostępniaj przydatne informacje, które są przydatne dla odwiedzających witrynę.