Opatrný přístup k energetickým zdrojům je dán především tím, že téměř všechny přírodní zásoby nejsou nekonečné. Ekonomická spotřeba všech druhů paliv vyžaduje vývoj nových systémů nebo radikální modernizaci stávajících.
Plynový kotel s elektrickým generátorem je tedy jedním z typů hybridních systémů, které vám umožňují rozumně hospodařit s modrým palivem. Seznámíme vás s principem činnosti zařízení, které vyrábí elektrickou energii spolu s tepelnou energií. Pojďme si představit typické modely hybridních jednotek.
Obsah článku:
- Efektivní spotřeba energie
- Přehled výrobců kotlů s generátorem
- Srovnání účinnosti kotle
- Rentabilita uvažovaných systémů
- Závěry a užitečné video k tématu
Efektivní spotřeba energie
I běžný laik, který má nainstalovaný plynový kotel na vytápění svého domova, se může podivovat nad racionalitou využívání tepelné energie. Při spalování plynu v kotli se totiž nevyužívá veškeré vyrobené teplo.
Vždy při provozu topného systému se nějaká část tepla nenávratně ztrácí. K tomu obvykle dochází, když se zplodiny hoření uvolňují z kotle do atmosféry. Ve skutečnosti jde o ztracenou energii, kterou lze využít.
O čem přesně mluvíme? O možnosti využití promarněného „vyvrženého“ tepla při výrobě elektrické energie.
Za předpokladu, že systém topného kotle je již optimalizován za účelem maximalizace účinnosti „Vyvržená“ energie stále tvoří významnou část energie, která se uvolňuje při spalování palivo
Druhy paliva mohou být různé, počínaje obyčejným palivovým dřevem a všemi druhy briket až po nejúspornější možnosti: hlavní plyn s převahou metanu ve složení, umělé modré palivo a zkapalněný propan-butan směsi.
Může se zdát, že to je daleko od „objevu Ameriky“, ale ve skutečnosti technologie vyvinutá v roce 1943 Robertem Stirlingem, nebo spíše instalace existuje. Jeho konstrukční vlastnosti a základní princip činnosti umožňují klasifikovat tento systém jako spalovací motor.
Proč tedy tato instalace nebyla tak dlouhou dobu používána? Odpověď je jednoduchá – teoretický vývoj techniky ve čtyřicátých letech minulého století se v praxi ukázal jako velmi těžkopádný.
Technologie a materiály, které existovaly v době vývoje, neumožňovaly zmenšit velikost instalace a stávající způsoby výroby elektrické energie byly nákladově efektivnější.
Zařazení zařízení, které přeměňuje zbytečně spotřebované teplo na elektřinu do schématu plynového kotle, může výrazně zvýšit účinnost zařízení na zpracování plynu.
Co nás dnes může přimět přemýšlet o opatrnějším přístupu ke zdrojům, které nejsou obnovitelné? Nyní po celém světě existuje společný problém - vývoj technologií nevyhnutelně vede ke zvýšení spotřeby elektrické energie.
Nárůst spotřeby probíhá tak rychlým tempem, že gridové společnosti nemají čas na modernizaci přenosových soustav elektrické energie, o výrobě nemluvě. Tato situace nevyhnutelně vede k tomu, že prvky napájecích systémů selžou a v některých případech se to může stát se záviděníhodnou pravidelností.
Moderní topné kotle jsou vybaveny řídicími systémy, které jsou také těkavé. Oběhové čerpadlo, čidla, automatika, samotný panel potřebují napájení. Celá sada zařízení nemůže vyvolat obavy o zachování výkonu při výpadku proudu.
Systémy nuceného vytápění nelze spustit bez elektřiny. Výpadek elektřiny v topné sezóně je pro ně téměř katastrofální. Nejen, že to nevyhnutelně povede k rychlému ochlazení místnosti, ale při dlouhém nečinném topení může okruh zamrznout.
Dlouhodobý výpadek provozu topného systému v chladném období vede k zamrznutí systému zahřívání, na vzhled ledových špuntů v něm a v důsledku toho na poškození zařízení a topných trubek v důsledku mezera
Standardní stávající řešení problému - instalace nepřerušitelné zdroje napájení, generátory různých modifikací (plynové, benzinové, dieselagregáty nebo netradiční zdroje - větrné turbíny či mini tepelné elektrárny, vodní elektrárny).
Tato cesta řešení však zdaleka není přijatelná pro každého, protože pro mnohé je obtížné vyčlenit prostor pro instalaci autonomního dodavatele elektřiny.
Pokud obyvatelé jednotlivých domů mohou stále přidělovat prostor pro generátor, pak je to pro instalaci ve vícepodlažní budově téměř nemožné. Ukazuje se tedy, že jako první trpí při výpadku proudu obyvatelé bytových domů s individuálním systémem vytápění.
Proto si především firmy vyrábějící komponenty pro montáž otopných systémů položily otázku plného využití tepla, které otopný systém „vyhazuje“. Přemýšleli jsme, jak využít odpadní látku při výrobě elektřiny.
Ze známých technologií zvolili vývojáři „dobře zapomenutou“ instalaci Stirling, moderní technologie umožňují zvýšit její účinnost při zachování kompaktních rozměrů.
Principem činnosti Stirlingova motoru je pohyb pístu motoru nahoru a dolů. Motor běží téměř tiše a nezpůsobuje vibrace stroje.
Princip činnosti Stirlingova závodu je založen na využití ohřevu a chlazení pracovní tekutiny, která zase pohání mechanismus generující elektrickou energii.
Vstřikovaný plyn se nachází uvnitř (uzavřeného) pístu, při zahřátí plynné médium expanduje a pohybuje pístem jedním směrem, po ochlazení v chladiči se smršťuje a pohybuje pístem druhým směrem boční.
Přehled výrobců kotlů s generátorem
Podívejme se na konkrétní příklady systému domácích kotlů, které dnes existují, ve kterých princip využití výfukových plynů (zplodin hoření) k výrobě elektřiny byl úspěšně zaveden implementováno. Jihokorejská společnost NAVIEN úspěšně implementovala výše uvedenou technologii do kotle HYBRIGEN SE.
Kotel využívá Stirlingův motor, který dle pasových údajů vyrábí za provozu elektřinu o výkonu 1000W (nebo 1kW) a napětí 12V. Vývojáři tvrdí, že vyrobenou elektřinu lze využít k napájení domácích spotřebičů.
Tento výkon by měl stačit k napájení domácí chladničky (asi 0,1 kW), osobního počítače (cca 0,4kW), LCD TV (cca 0,2kW) a až 12 LED žárovek o výkonu 25W každá každý.
Navien hybridní kotel se zabudovaným generátorem a Stirlingovým motorem. Při provozu kotle se kromě hlavních funkcí vyrábí elektřina o výkonu řádově 1000 W
Z evropských výrobců se vývojem v tomto směru zabývá Viessmann. Viessmann má možnost nabídnout dva modely kotlů řady Vitotwin 300W a Vitotwin 350F dle výběru zákazníka.
Vitotwin 300W byl prvním vývojem v tomto směru. Má poměrně kompaktní design a vypadá velmi podobně jako obvykle nástěnný plynový kotel. Je pravda, že během provozu prvního modelu byla identifikována „slabá“ místa v provozu motoru systému Stirling.
Největším problémem se ukázal odvod tepla, základem provozu zařízení je vytápění a chlazení. Tito. vývojáři čelili stejnému problému, kterému čelil Stirling ve čtyřicátých letech minulého století - efektivní chlazení, kterého lze dosáhnout pouze s významnými rozměry chladič.
Proto se objevil model kotle Vitotwin 350F, který obsahoval nejen plynový kotel s generátorem elektřiny, ale také vestavěný 175l kotel.
Zásobník teplé vody je vyroben v podlahovém provedení z důvodu velké hmotnosti jak samotného zařízení, tak kapaliny připravované pro sanitární účely
V tomto případě se jedná o problém chlazení pístu Stirlingovy elektrárny vlivem vody kotel. Rozhodnutí však vedlo k tomu, že celkové rozměry a hmotnost instalace vzrostly. Takový systém již nelze namontovat na stěnu jako běžný plynový kotel a může být pouze stojací.
Kotle Viessmann poskytují možnost napájení provozních systémů kotle z externího zdroje, tzn. z centrálních napájecích sítí. Viessmann umístil zařízení jako zařízení, které zajišťuje vlastní potřebu (provoz kotelen) bez možnosti odběru přebytečné elektřiny pro domácí spotřebu.
Systém Vitotwin F350 je kotel s bojlerem na ohřev vody 175l. Systém umožňuje vytápět místnost, poskytuje teplou vodu a vyrábí elektřinu
Za účelem porovnání účinnosti použití generátorů zabudovaných do topného systému. Za zvážení stojí kotel, který vyvinuly firmy TERMOFOR (Běloruská republika) a Krioterm (Rusko, Minsk). Petrohrad).
Stojí za to o nich uvažovat ne proto, že mohou nějak konkurovat výše uvedeným systémům, ale pro srovnání principů fungování a účinnosti výroby elektrické energie. Tyto kotle využívají jako palivo pouze dřevo, lisované piliny nebo brikety na bázi dřeva, takže je nelze postavit na roveň modelům NAVIEN a Viessmann.
Kotel s názvem "Topná kamna Indigirka" je orientován na dlouhodobé vytápění dřevem apod., je však vybaven dvěma tepelnými generátory elektřiny typu TEG 30-12. Jsou umístěny na boční stěně jednotky. Výkon generátorů je malý, tzn. celkově jsou schopny generovat pouze 50-60W při 12V.
Základní zařízení kamen Indigirka umožňuje nejen vytápět místnost, ale také vařit jídlo na hořáku. Doplňkem systému jsou dva 12V generátory tepla o výkonu 50-60W.
V tomto kotli našla uplatnění Zebekova metoda založená na vzniku EMF v uzavřeném elektrickém okruhu. Skládá se ze dvou různých typů materiálu a udržuje kontaktní body při různých teplotách. Tito. vývojáři také využívají teplo generované kotlem k výrobě elektrické energie.
Srovnání účinnosti kotle
Porovnáním prezentovaných typů kotlů, které nejen vytápí místnost (top chladicí kapalina), ale také vyrábět elektřinu využitím vyrobeného tepla, měli byste při provozu věnovat pozornost důležitým aspektům.
Jak NAVIEN, tak Viessmann umísťují své kotle na nepopiratelné výhody - plnou automatizaci procesu, bez nutnosti servisních oprav a obecně úplná absence zásahu po uvedení do provozu ze strany kupující.
Pro provoz těchto kotlů je potřeba pouze stabilní provoz systému, stabilní dostupnost plynu (ať už se jedná o hlavní dodávky, lahvovou instalaci se zkapalněným plynem popř. držák plynu). V souladu s tím se pro provoz kotlů používá plyn pro domácnost, který po spálení nezatěžuje životní prostředí.
O topných kamnech Indigirka lze v zásadě říci téměř totéž, jen druhem paliva zde není plyn, ale palivové dřevo, pelety nebo lisované piliny.
Úplná nepřítomnost automatizacekterá vyžaduje elektřinu. Systém výroby elektrické energie a samotný kotel se vzájemně neovlivňují, tzn. pokud dojde k poruše systému výroby energie, kotel nadále plní své funkce.
Všechny tyto plynové topné jednotky se Stirlingovými motory pod hořáky produkují elektrickou energii, kterou lze využít k různým účelům.
Kotle firem NAVIEN a Viessmann se tím nebudou moci „chlubit“, neboť motor systému Stirling je zabudován přímo do konstrukce kotle. Jak jsou ale takové systémy ziskové a jak dlouho se takový kotel vyplatí? Touto otázkou je třeba se podrobně zabývat.
Rentabilita uvažovaných systémů
Kotle NAVIEN a Viessmann jsou na první pohled prakticky minikogenerační jednotky v soukromém domě nebo dokonce v bytě.
I přes velké celkové rozměry schopnost vyrábět elektrickou energii pouhým používáním kotel pro vytápění kotle nebo vytápění prostoru by měl kupujícího povzbudit k instalaci takového „zázraku“ bez váhání technika."
Ale při bližším zkoumání kotle NAVIEN se vynořují otázky, na které je třeba odpovědět. Při deklarovaném výkonu 1 kW (volný výkon, který lze použít dle vašeho uvážení) spotřebuje kotel při provozu systému poměrně hodně elektřiny.
co to znamená? Minimálně provoz automatiky, i když je potřeba malý výkon, ale je potřeba, aby fungoval ventilátor a oběhové čerpadlo. Uvedená zařízení v součtu dokážou tento kilowatt energie nejen úspěšně spotřebovat, ale při „přetaktování“ systému to nemusí stačit.
Schéma topného systému Vissmann Vitotwin 350F se 175l stojacím kotlem. Systém umožňuje jak využití elektřiny z externího zdroje, tak přenos přebytečné vyrobené elektřiny do veřejné sítě.
Úplně stejné otázky vyvstávají ohledně kotlů Viessmann, ale zde alespoň nebyla deklarována možnost těžby elektřiny pro vlastní potřebu. Byla stanovena pouze možnost autonomního provozu systému při absenci externího napájení.
Ačkoli vývojáři okamžitě naznačují, že "systém může vyžadovat další elektrickou energii při špičkovém zatížení." Na pozadí deklarovaných 3500 kWh elektřiny vyrobené za rok je tato nuance již pochybná a jednoduchými a jednoduchými výpočty získáme následující:
3500:6 (měsíce standardní topné sezóny): 30 (v průměru 30 kalendářních dnů): 24 (24 hodin denně) = 0,81 kWh.
Tito. kotel vyrobí při stabilním (stálém) provozu cca 800W, ale kolik spotřebuje samotný systém za provozu? Možná stejný, vyrobený 800W a možná i více.
Elektřina se navíc vyrábí pouze při provozu hořáku. Tito. buď je vyžadován neustálý provoz systému, nebo je vše trochu jinak, jak říkají vývojáři systému.
Jaké byly tyto výpočty? Systém kotle na dřevo skutečně vydá svých 50 Wh (nebo 0,05 kWh), které lze použít k dobití tabletu, telefonu atd. i pro banální „duty LED žárovku“. Oproti vývoji dvou světoznámých firem ale popsaný vývoj zjevně vypadá spíše jako dobrý marketingový tah a nic víc.
Co se týče cenové politiky těchto systémů, obecně je těžké něco hodnotit. Protože i výrobci Viessmann a NAVIEN okamžitě stanoví, že zařízení "nevyžaduje údržbu." Přeloženo do jednoduchého jazyka - rozbilo se, což znamená, že je třeba jednotku kompletně vyměnit.
To nemusí platit pro celý systém, ale pro jednotlivé komponenty: Stirlingův motor, systém plynového hořáku atd. Výsledkem bude docela působivá částka. Na základě skutečnosti, že průměrná cena za tyto systémy je asi 12 tisíc rublů. eur nebo 13,5 tis. $. Schéma provozu kotle s generátorem, pak může v takové situaci vyhrát pouze výrobce systémů.
Kamna Indigirka se srovnání vůbec nemohou zúčastnit, nejen proto, že druh paliva není plyn, ale není srovnatelná ani cena (15x méně), ale proto, že sporák je umístěn ne pro domácí použití, ale spíše pro cestování, expedice a atd.
Pokud v Evropě situace s nosiči energie výrazně ovlivňuje výběr spotřebitele (při výběru topných systémů resp zásobování energií) z hlediska hospodárnosti a šetrnosti k životnímu prostředí, státy EU to stimulují dotováním zavádění takové systémy.
Pro domácího spotřebitele v Rusku budou takové systémy pravděpodobně příliš drahé jak zpočátku „systém + instalace“, tak během provozu.
Závěry a užitečné video k tématu
Princip činnosti Stirlingova motoru, který vybavuje plynový kotel:
Ukázka provozu plynového kotle s generátorem elektřiny:
Příklad kamen na dřevo s generátorem elektřiny pro srovnání s plynovým agregátem:
Nezapomeňte, že evropské společnosti vyrábějící energii jsou docela loajální k „výrobcům“ zařízení pro úsporu energie.
V Rusku možnost výroby a přenosu elektrické energie do sítě spotřebitelem v domácnosti nejenže není stanovena zákonem, ale není vítána ani distribučními společnostmi. Proto je nepravděpodobné, že by prezentované systémy měly vážné šance na uplatnění v dnešních podmínkách Ruské federace.
Vyjádřete se k článku předloženému k posouzení v blokovém formuláři níže, ptejte se, zveřejňujte fotografie k tématu. Řekněte nám o tom, zda znáte kotle se systémy na výrobu elektřiny. Sdílejte užitečné informace, které budou užitečné pro návštěvníky webu.
