Plynový kotol s elektrickým generátorom: zariadenie, princíp činnosti, prehľad najlepších značiek

Starostlivý prístup k energetickým zdrojom je diktovaný predovšetkým skutočnosťou, že takmer všetky prírodné zdroje nie sú nekonečné. Hospodárne využívanie všetkých druhov palív si vyžaduje vývoj nových systémov alebo radikálnu modernizáciu existujúcich systémov.

Plynový kotol s elektrickým generátorom je teda jedným z typov hybridných systémov, ktoré umožňujú inteligentné nakladanie s modrým palivom. Predstavíme vám princíp činnosti zariadení, ktoré generujú elektrickú energiu spolu s tepelnou energiou. Predstavme typické modely hybridných agregátov.

Efektívna spotreba energie

Dokonca aj obyčajný človek na ulici, ktorý má nainštalovaný plynový kotol na vykurovanie domov, sa môže pýtať na racionálnosť využívania tepelnej energie. Nakoniec, pri spaľovaní plynu v kotli sa skutočne používa ďaleko od všetkého vyprodukovaného tepla.

Vždy, keď vykurovací systém pracuje, časť tepla sa nenávratne stratí. Toto sa zvyčajne stáva, keď sú produkty spaľovania emitované z kotla do atmosféry. V skutočnosti ide o stratenú energiu, ktorú je možné využiť.

O čom presne to je? O možnosti zbytočne spotrebovaného tepla na výrobu elektrickej energie.

Na základe skutočnosti, že systém vykurovacieho kotla je už optimalizovaný, aby sa maximalizovala účinnosť, „emitovaná“ energia stále tvorí významnú časť energie, ktorá sa uvoľňuje pri spaľovaní paliva.

Druhy palív sa môžu líšiť, počínajúc banálnym palivovým drevom a všetkými druhmi brikiet, končiac najekonomickejšími možnosťami: hlavný plyn s prevahou metánu v zložení, umelé modré palivo a zmesi skvapalneného propán-butánu.

Môže sa zdať, že to nie je ani zďaleka „objav Ameriky“, ale v skutočnosti technológia vyvinutá v roku 1943 Robertom Stirlingom alebo inštalácia existuje. Jeho konštrukčné vlastnosti a základný princíp činnosti nám umožňujú priradiť tento systém spaľovacím motorom.

Prečo teda túto inštaláciu nepoužívali tak dlho? Odpoveď je jednoduchá - teoretický vývoj technológie v štyridsiatych rokoch minulého storočia sa ukázal byť v praxi veľmi ťažkopádny.

Technológie a materiály, ktoré existovali v čase vývoja, neumožnili znížiť veľkosť zariadenia a existujúce metódy výroby elektrickej energie boli nákladovo efektívnejšie.

Zahrnutie plynového kotla do zariadenia, ktoré spracúva zbytočne použité teplo na elektrickú energiu, môže výrazne zvýšiť účinnosť zariadenia na spracovanie plynu

Čo nás môže donútiť premýšľať o starostlivejšom prístupe k zdrojom, ktoré nie sú klasifikované ako obnoviteľné? Teraz je na celom svete spoločný problém - vývoj technológií nevyhnutne vedie k zvýšeniu spotreby elektrickej energie.

K zvyšovaniu spotreby dochádza tak rýchlym tempom, že energetické spoločnosti nemajú čas na modernizáciu prenosových sústav elektrickej energie, nehovoriac o výrobe. Táto situácia nevyhnutne vedie k tomu, že prvky energetických systémov zlyhávajú, av niektorých prípadoch k tomu môže dôjsť so závideniahodnou pravidelnosťou.

Moderné vykurovacie kotly sú vybavené prchavými regulačnými systémami. Obehové čerpadlo, senzory, automatizácia, samotný panel potrebuje elektrickú energiu. Celá sada zariadení nemôže vyvolať poplach na zachovanie funkčnosti počas výpadku napájania.

Nútené vykurovacie systémy nie je možné spustiť bez elektriny. Vypnutie energie počas vykurovacieho obdobia je pre nich takmer katastrofálne. Nielen to, že to nevyhnutne povedie k rýchlemu ochladeniu miestnosti, pri dlhodobom nečinnom vykurovaní môže okruh zamrznúť.

Dlhodobá neprítomnosť vykurovacieho systému v chladnom období spôsobuje zamrznutie vykurovacieho systému, objavenie sa ľadových zátok a následkom poškodenia zariadenia a vykurovacích potrubí v dôsledku prerušenia.

Štandardné existujúce riešenia problému - inštalácia neprerušiteľné zdroje energiegenerátory všetkých druhov úprav (plynové, benzínové, naftové generátory alebo netradičné zdroje - veterné generátory alebo mini TPP, vodné elektrárne).

Toto riešenie však nie je ani zďaleka prijateľné pre všetkých, pretože pre mnohých ľudí je ťažké prideliť priestor na inštaláciu autonómneho dodávateľa elektriny.

Ak obyvatelia jednotlivých domov môžu stále vyhradiť priestor pre generátor, potom je inštalácia vo viacpodlažnej budove takmer nemožná. Ukazuje sa teda, že obyvatelia bytových domov s jednotlivými vykurovacími systémami sú prvými, ktorí trpia pri vypínaní svetiel.

Preto predovšetkým spoločnosti vyrábajúce komponenty na zostavenie vykurovacích systémov uvažovali o úplnom využití tepla, ktoré je „emitované“ vykurovacím systémom. Premýšľali sme o tom, ako využiť túto zbytočnú látku pri výrobe elektriny.

Z dobre známych technológií si vývojári vybrali „dobre zabudnutú“ Stirlingovu jednotku, moderné technológie umožňujú zvýšenie jej účinnosti pri zachovaní kompaktných rozmerov.

Princíp činnosti Stirlingovho motora je pohyb piestu motora hore a dole. Motor beží takmer potichu a nespôsobuje vibrácie zariadenia

Princíp činnosti Stirlingovej jednotky je založený na použití ohrievania a chladenia pracovnej tekutiny, ktorá zase poháňa mechanizmus, ktorý vytvára elektrickú energiu.

Vstrekovaný plyn sa nachádza vo vnútri piestu (uzavretý), keď sa zahrieva, plynné médium expanduje a pohybuje piestom v jednom smere, po ochladení v chladiči je stlačený a pohybuje piestom v opačnom smere.

Prehľad výrobcov kotlov s generátorom

Pozrime sa na konkrétne príklady systému domácich kotlov, ktoré v súčasnosti existujú, v ktorých sa úspešne uplatňuje zásada využívania výfukových plynov (produkty spaľovania) na výrobu elektriny. Juhokórejská spoločnosť NAVIEN úspešne implementovala uvedenú technológiu do kotla značky HYBRIGEN SE.

Kotol využíva Stirlingov motor, ktorý podľa údajov z pasu generuje počas prevádzky elektrinu s výkonom 1 000 W (alebo 1 kW) a napätím 12 V. Vývojári tvrdia, že vyrobená elektrina sa môže použiť na napájanie domácich spotrebičov.

Takýto výkon by mal stačiť na napájanie domácej chladničky (približne 0,1 kW), osobného počítača (približne 0,4 kW), LCD TV (približne 0,2 kW) a až 12 LED žiaroviek s výkonom 25 wattov.

Kotol Navien hybrigen se integrovaným generátorom Stirling a motorom. Počas prevádzky kotla sa okrem hlavných funkcií generuje aj elektrina rádovo 1 000 W

Od európskych výrobcov sa spoločnosť Viessmann zaoberá vývojom v tejto oblasti. Viessmann má možnosť predstaviť dva modely kotlov Vitotwin 300W a Vitotwin 350F podľa výberu spotrebiteľa.

Vitotwin 300W bol prvým vývojom v tomto smere. Má pomerne kompaktný dizajn a vyzerá veľmi podobne ako obvykle nástenný plynový kotol, Je pravda, že počas prevádzky prvého modelu boli identifikované „slabé“ miesta v prevádzke motora systému Stirling.

Najväčším problémom bolo odvádzanie tepla, základom zariadenia je vykurovanie a chladenie. tj vývojári čelili rovnakému problému, ktorému čelil Stirling v štyridsiatych rokoch minulého storočia - efektívne chladenie, ktoré sa dá dosiahnuť iba pri veľkých rozmeroch chladiča.

Preto sa objavil model kotla Vitotwin 350F, ktorý zahŕňal nielen plynový kotol s generátorom elektriny, ale aj integrovaný 175 litrový kotol.

Akumulačná nádrž na teplú vodu je namontovaná na podlahu kvôli vysokej hmotnosti samotného zariadenia a kvapaliny pripravenej na sanitárne účely

V tomto prípade je problém s problémom ochladzovania piestu Stirlingovej jednotky v dôsledku vnikania vody bojler, Toto rozhodnutie však viedlo k zvýšeniu celkových rozmerov a hmotnosti zariadenia. Takýto systém už nemôže byť namontovaný na stenu ako bežný plynový kotol a môže byť namontovaný iba na podlahu.

Kotly Viessmann poskytujú možnosť napájania systémov prevádzky kotla z externého zdroja, t. z centrálnych energetických sietí. Spoločnosť Viessmann umiestnila zariadenie ako zariadenie zabezpečujúce vlastné potreby (prevádzka kotolní) bez možnosti výberu prebytočnej elektriny pre domácu spotrebu.

Systém Vitotwin F350 - bojler s 175l ohrievačom vody. Systém umožňuje vykurovať miestnosť, dodáva teplú vodu a generuje elektrickú energiu.

Aby bolo možné porovnávať účinnosť použitia generátorov zabudovaných do vykurovacieho systému. Za zmienku stojí kotol, ktorý vyvinuli spoločnosti TERMOFOR (Bieloruská republika) a spoločnosť Krioterm (Rusko, Petrohrad).

Stojí za zváženie nie preto, že môžu nejako konkurovať vyššie uvedeným systémom, ale porovnávať princípy činnosti a efektívnosť výroby elektrickej energie. Tieto kotly používajú ako palivo iba palivové drevo lisované piliny alebo brikety na báze dreva, takže ich nemožno porovnávať s modelmi NAVIEN a Viessmann.

Kotol s názvom „Vykurovacia pec Indigirka“ je zameraný na dlhodobé vykurovanie palivovým drevom atď., Ale je vybavený dvoma tepelnými generátormi typu TEG 30-12. Sú umiestnené na bočnej stene jednotky. Výkon generátorov je malý, t.j.celkovo sú schopné generovať iba 50 - 60 W s napätím 12V.

Základné prevedenie kachlí Indigirka umožňuje nielen vykurovanie miestnosti, ale aj varenie na horáku. Systém je doplnený dvoma generátormi tepla na 12V s výkonom 50-60W.

V tomto kotle bola použitá metóda Zebek, založená na vytvorení EMF v uzavretom elektrickom obvode. Skladá sa z dvoch rôznych druhov materiálu a udržuje kontaktné body pri rôznych teplotách. tj vývojári tiež využívajú teplo generované kotlom na výrobu elektrickej energie.

Porovnanie výkonu kotla

Porovnaním uvedených typov kotlov, ktoré nielen vykurujú miestnosť (teplo prenášač tepla), ale tiež vyrábať elektrinu pomocou vyrobeného tepla, treba počas prevádzky venovať pozornosť dôležitým aspektom.

NAVIEN a Viessmann umiestňujú svoje kotly, čo poukazuje na nepochybné výhody - úplnú automatizáciu procesu, absenciu servisných opráv a úplnú absenciu zásahov po uvedení kupujúceho do prevádzky.

Na prevádzku týchto kotlov je potrebná iba stabilná prevádzka systému, stabilná dostupnosť plynu (či už ide o dodávky kufrov, inštaláciu valca so skvapalneným plynom alebo plynová nádrž). Preto sa na prevádzku kotlov používa plyn z domácností, ktorý po spaľovaní nepoškodzuje životné prostredie.

V zásade možno povedať takmer to isté o vykurovacích peciach Indigirka, iba tu nie je plyn, ale palivové drevo, pelety alebo lisované piliny.

Celková neprítomnosť automatizáciaktorý vyžaduje elektrinu. Systém na výrobu elektrickej energie a samotný kotol neovplyvňujú vzájomnú prevádzku, t.j. v prípade poruchy systému výroby energie kotol pokračuje vo vykonávaní svojich funkcií.

Všetky tieto plynové vykurovacie jednotky, pod horákmi, v ktorých sú umiestnené Stirlingove motory, vyrábajú elektrickú energiu, ktorá sa môže použiť na rôzne účely.

Kotle NAVIEN a Viessmann sa nebudú môcť pochváliť, pretože motor systému Stirling je zabudovaný priamo do konštrukcie kotla. Ako efektívne sú však takéto systémy a po akej dobe sa podobný kotol vyplatí? Táto otázka by sa mala riešiť podrobne.

Ziskovosť posudzovaných systémov

Na prvý pohľad sú kotly NAVIEN a Viessmann takmer mini-tepelné elektrárne v súkromnom dome alebo dokonca v byte.

Aj napriek veľkým celkovým rozmerom by schopnosť vyrábať elektrickú energiu jednoducho pomocou kotla na vykurovanie kotla alebo vykurovanie miestností mala kupujúceho bez váhania podnietiť k vytvoreniu takého „zázraku technológie“.

Pri podrobnejšej kontrole kotla NAVIEN sa však objavujú otázky, na ktoré je potrebné odpovedať. Pri deklarovanom príkone 1 kW (voľný výkon, ktorý môžete použiť podľa vlastného uváženia), kotol počas prevádzky systému značne spotrebováva elektrinu.

Čo tým myslíš? Prinajmenšom prevádzka automatizácie, aj keď je potrebný malý výkon, ale je potrebná na fungovanie ventilátora a cirkulačného čerpadla. Uvedené zariadenia spolu dokážu nielen úspešne spotrebovať tento kilowatt energie, ale nemusí to stačiť, keď je systém „rozptýlený“.

Schéma vykurovacieho systému Vissmann Vitotwin 350F s podlahovým kotlom 175l. Systém umožňuje tak využitie elektriny z externého zdroja, ako aj prenos nadbytočnej vyrobenej elektriny do spoločnej siete

Rovnaké otázky sa vyskytujú aj pri kotloch Viessmann, ale tu nebola uvedená prinajmenšom možnosť odberu elektriny pre vlastnú potrebu. Bola stanovená iba možnosť autonómnej prevádzky systému bez externého napájania.

Vývojári síce okamžite naznačujú, že „systém môže pri maximálnom zaťažení vyžadovať dodatočnú elektrickú energiu.“ Na pozadí nárokovanej 3500 kWh vyrobenej elektriny za rok je táto nuansa už na pochybách a pomocou jednoduchých a nekomplikovaných výpočtov získame nasledujúce:

3500: 6 (mesiace štandardnej vykurovacej sezóny): 30 (priemerne 30 kalendárnych dní): 24 (24 hodín denne) = 0,81 kW * hodinu.

tj Kotol vyrába asi 800 W pri stabilnej (konštantnej) prevádzke, ale koľko spotrebuje samotný systém počas prevádzky? Možno tie isté vyrábajú 800 W a možno aj viac.

Okrem toho sa elektrina vyrába iba počas prevádzky horáka. tj Vyžaduje to buď nepretržitú prevádzku systému, alebo je všetko trochu iné, ako hovoria vývojári systému.

Čo viedlo k týmto výpočtom? Kotolný systém na drevo dodáva skutočne výkon 50 W * h (alebo 0,05 kW * h), ktorý je možné použiť na dobitie tabletu, telefónu atď. dokonca aj pre banálne „pohotovostnú LED žiarovku“. Na rozdiel od vývoja dvoch svetovo známych spoločností, ale opísaný vývoj jasne vyzerá skôr ako dobrý marketingový krok a nič viac.

Pokiaľ ide o cenovú politiku pre tieto systémy, je všeobecne ťažké niečo tu hodnotiť. Pretože aj výrobcovia Viessmann a NAVIEN okamžite stanovujú, že zariadenie „nevyžaduje údržbu“. Preložené do jednoduchého jazyka - zlomilo sa, čo znamená, že musíte jednotku úplne vymeniť.

To sa môže týkať nielen celého systému, ale aj jednotlivých jednotiek: Stirlingov motor, systém plynových horákov atď. Výsledkom je pomerne pôsobivá suma. Na základe skutočnosti, že priemerná cena za tieto systémy je asi 12 tisíc. Euro alebo 13,5 tisíc dolárov. Schéma kotla s generátorom, potom iba výrobca systémov môže v takejto situácii zvíťaziť.

Kachle Indigirka sa na porovnávaní nemôžu zúčastňovať vôbec, a to nielen preto, že druh paliva nie je plyn, a cena nie je porovnateľná (15-krát menej), ale pretože kachle nie sú určené na domáce použitie, ale skôr na cestovanie, expedície atď. n.

Ak v Európe situácia s nosičmi energie významne ovplyvňuje výber spotrebiteľov (pri výbere systémov vykurovania alebo dodávok energie) z hľadiska efektívnosti a šetrnosti k životnému prostrediu, štáty EÚ to stimulujú dotáciou na implementáciu takýchto systémov.

Pre domáceho spotrebiteľa v Rusku sú takéto systémy pravdepodobne príliš drahé tak na začiatku, ako na „inštaláciu systému +“, ako aj počas prevádzky.

Závery a užitočné video na túto tému

Princíp činnosti Stirlingovho motora vybaveného plynovým kotlom:

Ukážka plynového kotla s elektrickým generátorom:

Príklad kachlí na drevo s elektrickým generátorom na porovnanie s plynovou jednotkou:

Nezabudnite, že európske spoločnosti vyrábajúce energiu sú skutočne lojálne k „výrobcom“ energeticky úsporných zariadení.

V Rusku nie je možnosť vyrábať a prenášať elektrickú energiu do siete spotrebiteľom v domácnosti nielen stanovená zákonom, ale nie je vítaná ani sieťovými spoločnosťami. Preto je nepravdepodobné, že by uvedené systémy mali v Ruskej federácii vážne šance, že sa dnes budú používať.

V nižšie uvedenom bloku uveďte komentár k článku predloženému na posúdenie, položte otázky, uverejnite fotografiu na danú tému. Povedzte nám o kotloch, ktoré sú oboznámené so systémami na výrobu energie. Zdieľajte užitočné informácie, ktoré sú užitočné pre návštevníkov stránok.