Cazan cu gaz cu generator electric: dispozitiv, principiul funcționării, o imagine de ansamblu a celor mai bune mărci

O atitudine atentă față de resursele energetice este dictată în primul rând de faptul că aproape toate resursele naturale nu sunt infinite. Utilizarea economică a tuturor tipurilor de combustibil necesită dezvoltarea de noi sisteme sau o modernizare radicală a celor existente.

Deci, un cazan cu gaz cu generator electric este unul dintre tipurile de sisteme hibride care fac posibilă eliminarea inteligentă a combustibilului albastru. Vă vom prezenta principiul funcționării echipamentelor care generează energie electrică împreună cu energia termică. Să prezentăm modele tipice de agregate hibride.

Consumul eficient de energie

Chiar și un om obișnuit din stradă, care are instalat un cazan de gaz pentru încălzirea locuințelor, se poate întreba despre raționalitatea utilizării energiei termice. Într-adevăr, la urma urmei, la arderea gazului într-un cazan, este departe de toată căldura generată.

Întotdeauna când sistemul de încălzire funcționează, o parte din căldură este pierdută iremediabil. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când produsele de ardere sunt emise din cazan în atmosferă. De fapt, aceasta este o energie pierdută care ar putea fi folosită.

Despre ce este vorba? Despre posibilitatea căldurii irosite vor fi folosite în producția de energie electrică în zadar.

Pe baza faptului că sistemul de cazane de încălzire este deja optimizat pentru a maximiza eficiența, energia „emisă” este încă o fracțiune semnificativă din energia eliberată în timpul combustiei

Tipurile de combustibil pot fi diferite, pornind de la lemnul de foc banal și tot felul de brichete, terminând cu cele mai economice opțiuni: gazul principal cu predominanță de metan în compoziție, combustibil albastru artificial și amestecuri lichefiate cu propan-butan.

Se poate părea că aceasta este departe de „descoperirea Americii”, dar de fapt tehnologia dezvoltată în 1943 de Robert Stirling, sau mai bine zis, instalația există. Caracteristicile sale de proiectare și principiul de bază de funcționare ne permite să atribuim acest sistem motoarelor cu ardere internă.

Atunci de ce nu a folosit această instalație un timp atât de considerabil? Răspunsul este simplu - dezvoltarea teoretică a tehnologiei în anii patruzeci ai secolului trecut s-a dovedit a fi foarte greoaie în practică.

Tehnologiile și materialele care existau la momentul dezvoltării nu permiteau reducerea dimensiunii instalației, iar metodele existente pentru generarea de energie electrică erau mai rentabile.

Includerea în circuitul unui cazan de gaz a unui dispozitiv care procesează căldura folosită în mod curent în energie electrică poate crește semnificativ eficiența unei instalații de procesare a gazelor

Ce ne poate face astăzi să ne gândim la o atitudine mai atentă față de resursele care nu sunt clasificate drept regenerabile? Acum există o problemă comună în întreaga lume - dezvoltarea tehnologiilor va duce inevitabil la o creștere a consumului de energie electrică.

Creșterea consumului are loc într-un ritm atât de rapid încât companiile din rețea nu au timp să modernizeze sistemele de transmisie a energiei electrice, ca să nu mai vorbim de producție. Această situație duce inevitabil la faptul că elementele sistemelor de alimentare nu reușesc, iar în unele cazuri, acest lucru se poate întâmpla cu o regularitate de invidiat.

Cazanele moderne de încălzire sunt echipate cu sisteme de control care sunt, de asemenea, volatile. Pompa de circulație, senzorii, automatizarea, panoul în sine are nevoie de energie electrică. Întregul set de dispozitive nu poate decât să provoace o alarmă pentru menținerea operabilității în timpul unei întreruperi de curent.

Sistemele de încălzire forțată nu pot fi pornite fără electricitate. Oprirea puterii în timpul sezonului de încălzire este aproape dezastruoasă pentru ei. Nu numai că, acest lucru va duce inevitabil la o răcire rapidă a încăperii, cu încălzire inactivă pe termen lung, circuitul poate îngheța.

O absență îndelungată a sistemului de încălzire în sezonul rece face ca sistemul de încălzire să înghețe, apar dopuri de gheață în el și, ca urmare, deteriorarea echipamentului și a conductelor de încălzire din cauza unei ruperi

Soluții standard existente la problemă - instalare alimentări neîntreruptegeneratoare de tot felul de modificări (gaz, benzo, generatoare diesel sau surse ne-tradiționale - generatoare eoliene sau mini TPP, centrale hidroelectrice).

Dar această soluție este departe de a fi acceptabilă pentru toată lumea, deoarece multe persoane le este greu să aloce spațiu pentru instalarea unui furnizor autonom de energie electrică.

Dacă locuitorii caselor individuale mai pot aloca spațiu pentru un generator, atunci pentru instalarea într-o clădire cu mai multe etaje este aproape imposibil. Astfel, se dovedește că locuitorii clădirilor de apartamente cu sisteme de încălzire individuale sunt primii care suferă atunci când luminile sunt stinse.

De aceea, în primul rând, companiile care produc componente pentru asamblarea sistemelor de încălzire s-au întrebat despre utilizarea completă a căldurii, care este „emisă” de sistemul de încălzire. Ne-am gândit cum să folosim substanța inutilă în generarea de energie electrică.

Dintre tehnologii cunoscute, dezvoltatorii au ales unitatea „bine uitată” Stirling, tehnologiile moderne permit creșterea eficienței sale, menținând totodată dimensiuni compacte.

Principiul de funcționare al motorului Stirling este mișcarea pistonului motor în sus și în jos. Motorul funcționează aproape în tăcere și nu provoacă vibrații ale echipamentului

Principiul de funcționare al unității Stirling se bazează pe utilizarea încălzirii și răcirii fluidului de lucru, care la rândul său conduce un mecanism care generează energie electrică.

Gazul injectat este localizat în interiorul pistonului (închis), atunci când este încălzit, mediul gazos se extinde și deplasează pistonul într-o direcție, după răcirea în răcitor se contractă și se mișcă pistonul în cealaltă direcție.

Prezentare generală a producătorilor de cazane cu generator

Să ne uităm la exemple specifice ale sistemului de cazane interne care există astăzi, în care a fost pus în aplicare cu succes principiul utilizării gazelor de eșapament (produse de ardere) pentru producerea de energie electrică. Compania sud-coreeană NAVIEN a implementat cu succes tehnologia de mai sus într-un cazan al mărcii HYBRIGEN SE.

Cazanul folosește un motor Stirling, care, conform datelor pașaportului, generează energie electrică cu o capacitate de 1000W (sau 1kW) și o tensiune de 12V în timpul funcționării. Dezvoltatorii susțin că energia electrică generată poate fi folosită pentru alimentarea electrocasnicelor.

O astfel de putere ar trebui să fie suficientă pentru a alimenta un frigider casnic (aproximativ 0,1 kW), un computer personal (aproximativ 0,4 kW), un televizor LCD (aproximativ 0,2 kW) și până la 12 becuri LED cu o putere de 25 de wați fiecare.

Cazan Navien Hybrigen se integrează cu generator și motor Stirling. În timpul funcționării cazanului, pe lângă funcțiile principale, este generată energie electrică de ordinul a 1000 W de putere

Din partea producătorilor europeni, Viessmann se ocupă de dezvoltarea în acest domeniu. Viessmann are ocazia de a prezenta două modele de cazane din seria Vitotwin 300W și Vitotwin 350F, la alegerea consumatorului.

Vitotwin 300W a fost prima dezvoltare în această direcție. Are un design destul de compact și arată foarte asemănător cu cel obișnuit centrala pe gaz pe perete. Este adevărat, în timpul funcționării primului model au fost identificate punctele „slabe” din funcționarea motorului sistemului Stirling.

Cea mai mare problemă a fost eliminarea căldurii, baza dispozitivului este încălzirea și răcirea. Ie dezvoltatorii s-au confruntat cu aceeași problemă cu care s-a confruntat Stirling în anii patruzeci ai secolului trecut - răcire eficientă, care poate fi realizată doar cu dimensiuni semnificative ale răcitorului.

De aceea, a apărut modelul cazanului Vitotwin 350F, care a inclus nu numai un cazan cu gaz cu un generator de electricitate, ci și un cazan integrat de 175 de litri.

Rezervorul de stocare a apei calde este montat pe podea datorită greutății mari atât a echipamentului în sine, cât și a lichidului pregătit în scopuri sanitare

În acest caz, problema cu răcirea pistonului unității Stirling din cauza apei din interior cazan. Cu toate acestea, decizia a dus la creșterea dimensiunilor și a greutății generale a instalației. Un astfel de sistem nu mai poate fi montat pe perete ca un cazan obișnuit cu gaz și poate fi montat doar pe podea.

Cazanele Viessmann oferă posibilitatea alimentării sistemelor de funcționare a cazanului dintr-o sursă externă, adică. de la rețelele centrale de alimentare. Viessmann a poziționat echipamentul ca un dispozitiv care să-și asigure propriile nevoi (funcționarea unităților de cazane), fără posibilitatea de a selecta excesul de energie electrică pentru consumul intern.

Sistemul Vitotwin F350 - un cazan cu un cazan de încălzire cu apă de 175l. Sistemul vă permite să încălziți camera, furnizează apă caldă și generează energie electrică.

Pentru a putea compara eficiența utilizării generatoarelor încorporate în sistemul de încălzire. Merită luat în considerare cazanul, care a fost dezvoltat de companiile TERMOFOR (Republica Belarus) și compania Krioterm (Rusia, Sankt Petersburg).

Merită să le luăm în considerare nu pentru că pot concura cumva cu sistemele de mai sus, ci pentru a compara principiile de funcționare și eficiența generarii de energie electrică. Aceste cazane folosesc doar combustibil ca lemn de foc rumeguș presat sau brichete pe bază de lemn, astfel încât acestea să nu poată fi la egalitate cu modelele NAVIEN și Viessmann.

Cazanul, numit "Cuptor de încălzire Indigirka", este axat pe încălzirea pe termen lung cu lemn etc., dar este echipat cu două generatoare de electricitate termică de tip TEG 30-12. Acestea sunt amplasate pe peretele lateral al unității. Puterea generatoarelor este mică, adică.în total, sunt capabili să genereze doar 50-60W cu o tensiune de 12V.

Designul de bază al sobei Indigirka permite nu numai încălzirea camerei, ci și gătirea pe arzător. Sistemul este completat de două generatoare de căldură pe 12V cu o putere de 50-60W.

În acest cazan, s-a utilizat metoda Zebek, bazată pe formarea unui EMF într-un circuit electric închis. Este format din două tipuri diferite de materiale și menține punctele de contact la temperaturi diferite. Ie dezvoltatorii folosesc de asemenea căldura generată de cazan pentru a genera energie electrică.

Comparația performanței cazanului

Compararea tipurilor de cazane prezentate, care nu numai că încălzesc camera (căldură) agent de transfer termic), dar, de asemenea, generează energie electrică prin utilizarea căldurii generate, trebuie acordată atenție aspectelor importante în timpul funcționării.

Atât NAVIEN, cât și Viessmann își poziționează cazanele, arătând avantajele incontestabile - automatizarea completă a procesului, absența necesității reparațiilor de service și absența completă a interferențelor după începerea lucrărilor din partea cumpărătorului.

Pentru funcționarea acestor cazane, este necesară doar funcționarea stabilă a sistemului; disponibilitate stabilă a gazelor (indiferent dacă este vorba de livrări de cuțit, instalație de cilindri cu gaz lichefiat sau rezervor de gaz). În consecință, pentru funcționarea cazanelor se folosește gazul de uz casnic, care după ardere nu dăunează mediului.

În principiu, aproape același lucru se poate spune despre soba de încălzire Indigirka, doar tipul de combustibil aici nu este gaz, ci lemn de foc, pelete sau rumeguș presat.

Absență totală automatizarecare necesită energie electrică. Sistemul de generare a energiei electrice și a centralei în sine nu afectează funcționarea reciprocă, adică. în cazul defecțiunii sistemului de producere a energiei electrice, centrala continuă să își îndeplinească funcțiile.

Toate aceste unități de încălzire pe gaz, sub arzatoarele în care sunt amplasate motoarele Stirling, produc energie electrică care poate fi utilizată în diverse scopuri.

Cazanele NAVIEN și Viessmann nu se vor putea lăuda cu astfel de lucruri, deoarece motorul sistemului Stirling este încorporat direct în designul cazanului. Dar cât de rentabile sunt aceste sisteme și după cât timp va plăti un cazan similar? Această problemă ar trebui abordată în detaliu.

Rentabilitatea sistemelor considerate

La prima vedere, cazanele NAVIEN și Viessmann sunt aproape mini-centrale termice într-o casă privată sau chiar un apartament.

Chiar și în pofida dimensiunilor generale mari, capacitatea de a produce energie electrică prin simpla folosire a unui cazan pentru încălzirea unui cazan sau pentru încălzirea încăperilor ar trebui să îndemne cumpărătorul fără ezitare să stabilească un astfel de „miracol al tehnologiei”.

Dar la o inspecție mai atentă a cazanului NAVIEN, apar întrebări la care trebuie să se răspundă. Cu puterea declarată de 1 kW (putere gratuită, pe care o puteți folosi la discreția dvs.), centrala consumă destul de vizibil electricitate în timpul funcționării sistemului.

Ce vrei să spui? Cel puțin funcționarea automatizării, chiar dacă este nevoie de puțină putere, dar este necesară pentru ca ventilatorul și pompa de circulație să funcționeze. În total, dispozitivele enumerate nu numai că pot consuma cu succes acest kilowatt de energie, dar s-ar putea să nu fie suficiente atunci când sistemul este „dispersat”.

Schema sistemului de încălzire Vissmann Vitotwin 350F cu un cazan de 175l. Sistemul permite atât utilizarea energiei electrice dintr-o sursă externă, cât și transferul excesului de electricitate generată într-o rețea comună

Exact aceleași întrebări apar cu cazanele Viessmann, dar cel puțin posibilitatea extragerii de energie electrică pentru nevoile proprii nu a fost menționată aici. S-a stipulat doar posibilitatea unei funcționări autonome a sistemului în absența furnizării externe.

Deși dezvoltatorii indică imediat că „sistemul poate necesita energie electrică suplimentară la sarcini maxime”. Pe fondul pretinsului 3500 kWh de energie electrică generată pe an, această nuanță este deja în îndoială și, prin calcule simple și simple, obținem următoarele:

3500: 6 (luni ale sezonului standard de încălzire): 30 (în medie 30 de zile calendaristice): 24 (24 ore pe zi) = 0,81 kW * oră.

Ie Cazanul produce aproximativ 800W cu funcționare stabilă (constantă), dar cât de mult consumă sistemul în timpul funcționării? Poate aceleași produse de 800W, și probabil mai multe.

În plus, energia electrică este generată numai în timpul funcționării arzătorului. Ie Necesită fie funcționarea continuă a sistemului, fie totul este puțin diferit decât spun dezvoltatorii sistemului.

La ce au dus aceste calcule? Sistemul de cazane pe lemne oferă într-adevăr 50W * h (sau 0,05 kW * h), care poate fi folosit pentru a reîncărca o tabletă, telefon etc. chiar și pentru banalul „bec LED de standby”. Spre deosebire de dezvoltarea a două companii de renume mondial, însă dezvoltarea descrisă arată mai mult ca o mișcare de marketing bună și nimic mai mult.

În ceea ce privește politica de prețuri pentru aceste sisteme, este în general dificil să evaluezi ceva aici. Întrucât chiar și producătorii Viessmann și NAVIEN stipulează imediat că echipamentul „nu necesită întreținere”. Tradus într-un limbaj simplu - s-a rupt, ceea ce înseamnă că trebuie să înlocuiți complet unitatea.

Acest lucru poate afecta nu numai întregul sistem, ci și unități individuale: motorul Stirling, sistemul arzător de gaz etc. Rezultatul este o cantitate destul de impresionantă. Pe baza faptului că prețul mediu pentru aceste sisteme este de aproximativ 12 mii. Euro sau 13,5 mii de dolari. Schema cazanului cu generatorul, atunci numai producătorul de sisteme poate câștiga într-o astfel de situație.

Soba Indigirka nu poate participa deloc la comparație, nu numai pentru că tipul de combustibil nu este gaz, iar prețul nu este comparabil (de 15 ori mai puțin), ci pentru că soba nu este poziționată pentru uz intern, ci mai mult pentru călătorii, expediții etc. n.

Dacă în Europa situația transportatorilor de energie influențează în mod semnificativ alegerea consumatorilor (atunci când aleg sisteme de încălzire sau de alimentare cu energie) din punctul de vedere al eficienței și al prieteniei cu mediul, atunci statele UE stimulează acest lucru prin subvenționarea implementării unor astfel de sisteme.

Pentru consumatorii autohtoni din Rusia, este posibil ca astfel de sisteme să fie prea scumpe atât inițial „sistem + instalare”, cât și în timpul funcționării.

Concluzii și video util pe această temă

Principiul de funcționare al motorului Stirling, echipând un cazan pe gaz:

Demonstrația cazanului cu gaz cu un generator de electricitate:

Un exemplu de sobă cu lemne cu un generator de electricitate pentru comparație cu o unitate de gaz:

Nu uitați că companiile europene generatoare de energie sunt destul de loiale „producătorilor” de echipamente care economisesc energie.

În Rusia, posibilitatea de a genera și de a transmite energie electrică la rețea de către un consumator gospodăresc nu numai că nu este stabilită prin lege, dar și nu este binevenită de companiile de rețele. Prin urmare, este puțin probabil ca sistemele prezentate să aibă șanse grave de a fi utilizate astăzi în Federația Rusă.

Vă rugăm să comentați articolul trimis pentru examinare în formularul de mai jos, puneți întrebări, postați o fotografie pe acest subiect. Povestiți-ne despre cazanele familiare cu sistemele de producere a energiei electrice. Partajați informații utile pentru vizitatorii site-ului.