Hoolikas suhtumine energiaressurssidesse on tingitud eelkõige sellest, et peaaegu kõik loodusvarud pole lõputud. Kõikide kütuseliikide säästlik tarbimine nõuab uute süsteemide väljatöötamist või olemasolevate radikaalset moderniseerimist.
Niisiis on elektrigeneraatoriga gaasikatel üks hübriidsüsteemide tüüpe, mis võimaldavad teil sinist kütust mõistlikult hallata. Tutvustame teile soojusenergiaga koos elektrienergiat tootvate seadmete tööpõhimõtet. Kujutagem ette hübriidseadmete tüüpilisi mudeleid.
Artikli sisu:
- Tõhus energiatarbimine
- Ülevaade generaatoriga katelde tootjatest
- Katla efektiivsuse võrdlus
- Vaadeldavate süsteemide tasuvus
- Järeldused ja kasulik video sellel teemal
Tõhus energiatarbimine
Ka tavaline võhik, kellel on kodu kütmiseks paigaldatud gaasiboiler, võib imestada soojusenergia kasutamise otstarbekuse üle. Tõepoolest, katlas gaasi põletamisel ei kasutata ära kogu tekkivat soojust.
Küttesüsteemi töötamise ajal kaob alati mingi osa soojusest pöördumatult. Tavaliselt juhtub see siis, kui põlemisproduktid satuvad katlast atmosfääri. Tegelikult on see kaotatud energia, mida saaks kasutada.
Millest me täpsemalt räägime? Võimaluse kohta kasutada raisatud "väljapaiskutud" soojust elektrienergia tootmisel.
Eeldusel, et küttekatla süsteem on efektiivsuse maksimeerimiseks juba optimeeritud, siis Väljapaiskuv energia moodustab endiselt olulise osa põlemisel vabanevast energiast kütust
Kütuse liigid võivad olla erinevad, alustades banaalsetest küttepuudest ja igasugustest brikettidest, lõpetades kõige ökonoomsemaga valikud: põhigaas, mille koostises on ülekaalus metaan, kunstlik sinine kütus ja veeldatud propaan-butaan segud.
Võib tunduda, et see pole kaugeltki "Ameerika avastamisest", kuid tegelikult on Robert Stirlingi 1943. aastal välja töötatud tehnoloogia või õigemini installatsioon olemas. Selle disainiomadused ja tööpõhimõte võimaldavad seda süsteemi klassifitseerida sisepõlemismootoriks.
Miks siis seda installatsiooni nii pikka aega ei kasutatud? Vastus on lihtne – tehnika teoreetiline areng eelmise sajandi neljakümnendatel osutus praktikas väga tülikaks.
Väljatöötamise ajal olemas olnud tehnoloogiad ja materjalid ei võimaldanud paigaldise suurust vähendada ning olemasolevad elektrienergia tootmise meetodid olid kuluefektiivsemad.
Kasutult tarbitud soojuse elektriks muundava seadme lisamine gaasikatla skeemi võib oluliselt tõsta gaasitöötlemistehase efektiivsust
Mis võib panna meid täna mõtlema hoolikamale suhtumisele ressurssidesse, mis ei ole taastuvad? Nüüd on kõikjal maailmas levinud probleem – tehnoloogia areng toob paratamatult kaasa elektrienergia tarbimise kasvu.
Tarbimise kasv toimub nii kiires tempos, et võrguettevõtetel pole aega elektrienergia ülekandesüsteeme kaasajastada, tootmisest rääkimata. Selline olukord viib paratamatult selleni, et toitesüsteemide elemendid ebaõnnestuvad ja mõnel juhul võib see juhtuda kadestamisväärse korrapärasusega.
Kaasaegsed küttekatlad on varustatud juhtimissüsteemidega, mis on ka lenduvad. Toidet vajavad tsirkulatsioonipump, andurid, automaatika, paneel ise. Kogu seadmete komplekt ei saa muud kui muretseda jõudluse säilimise pärast elektrikatkestuse ajal.
Sundküttesüsteeme ei saa käivitada ilma elektrita. Elektrikatkestus kütteperioodil on nende jaoks peaaegu katastroofiline. See mitte ainult ei too paratamatult kaasa ruumi kiiret jahtumist, vaid pika tühikäigukütte korral võib vooluahel külmuda.
Küttesüsteemi pikaajaline töö puudumine külmal aastaajal viib süsteemi külmumiseni kuumenemine, jääkorkide ilmumine sellesse ja selle tagajärjel seadmete ja küttetorude kahjustused lõhe
Standardsed olemasolevad lahendused probleemile - paigaldamine katkematud toiteallikad, erinevate modifikatsioonide generaatorid (gaas, bensiin, diiselgeneraatorid või mittetraditsioonilised allikad - tuuleturbiinid või minisoojuselektrijaamad, hüdroelektrijaamad).
Kuid see lahendustee pole kaugeltki kõigile vastuvõetav, kuna paljudel on raske autonoomse elektritarnija paigaldamiseks ruumi eraldada.
Kui üksikute majade elanikel on siiski võimalik generaatorile ruumi eraldada, siis mitmekorruselisesse majja on see peaaegu võimatu paigaldada. Nii selgub, et voolu katkemisel saavad esimesena kannatada individuaalse küttesüsteemiga kortermajade elanikud.
Seetõttu esitasid küttesüsteemide kokkupanemiseks komponente tootvad ettevõtted kõigepealt endale küsimuse küttesüsteemi poolt “välja paisatava” soojuse täieliku ärakasutamise kohta. Mõtlesime, kuidas raisatud ainet elektri tootmisel ära kasutada.
Tuntud tehnoloogiatest on arendajad valinud "hästi unustatud" Stirlingi paigalduse, kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad suurendada selle efektiivsust, säilitades selle kompaktsuse.
Stirlingi mootori tööpõhimõte on mootori kolvi liikumine üles-alla. Mootor töötab peaaegu hääletult ega põhjusta masina vibratsiooni.
Stirlingi tehase tööpõhimõte põhineb töövedeliku soojendamisel ja jahutamisel, mis omakorda juhib elektrienergiat genereerivat mehhanismi.
Sissepritsitud gaas asub (suletud) kolvi sees, kuumutamisel gaasiline keskkond paisub ja liigutab kolbi ühes suunas, pärast jahutamist jahutis tõmbub kokku ja liigutab kolbi teises suunas pool.
Ülevaade generaatoriga katelde tootjatest
Vaatleme konkreetseid näiteid tänapäeval eksisteerivast majapidamiskatelde süsteemist, milles heitgaaside (põlemissaaduste) kasutamise põhimõte elektri tootmiseks on edukalt toiminud rakendatud. Lõuna-Korea ettevõte NAVIEN on ülaltoodud tehnoloogia edukalt juurutanud HYBRIGEN SE katlas.
Boiler kasutab Stirlingi mootorit, mis passi andmetel toodab töötamise ajal elektrit võimsusega 1000W (ehk 1kW) ja pingega 12V. Arendajad väidavad, et toodetud elektrit saab kasutada kodumasinate toiteks.
Sellest võimsusest peaks piisama majapidamises kasutatava külmiku (umbes 0,1 kW), personaalarvuti toiteks (umbes 0,4 kW), LCD-televiisor (umbes 0,2 kW) ja kuni 12 LED-pirni võimsusega 25 W iga.
Navien hybrigen se katel sisseehitatud generaatori ja Stirlingi mootoriga. Katla töö käigus toodetakse lisaks põhifunktsioonidele elektrit suurusjärgus 1000 W võimsust
Euroopa tootjatest tegeleb selles suunas arendustega Viessmann. Viessmannil on võimalus pakkuda kliendi valikul kahte mudelit Vitotwin 300W ja Vitotwin 350F seeria boilereid.
Vitotwin 300W oli esimene sellesuunaline arendus. Sellel on üsna kompaktne disain ja see näeb välja väga sarnane tavalisele seinale paigaldatav gaasiboiler. Tõsi, just esimese mudeli töötamise ajal tuvastati Stirlingi süsteemi mootori töö "nõrgad" kohad.
Suurimaks probleemiks osutus soojuse hajumine, seadme töö aluseks on küte ja jahutamine. Need. arendajad seisid silmitsi sama probleemiga, millega Stirling neljakümnendatel eelmise sajandi - tõhus jahutus, mida on võimalik saavutada ainult märkimisväärsete suurustega jahedam.
Seetõttu ilmus Vitotwin 350F boileri mudel, mis sisaldas lisaks elektrigeneraatoriga gaasikatel ka sisseehitatud 175l boilerit.
Kuuma vee paak on valmistatud põrandaversioonis nii seadme enda kui ka sanitaarotstarbeks ettevalmistatud vedeliku suure kaalu tõttu
Sel juhul on Stirlingi tehase kolvi jahutamise probleem vee sissevoolu tõttu boiler. Otsus viis aga selleni, et paigalduse üldmõõtmed ja kaal suurenesid. Sellist süsteemi ei saa enam seinale kinnitada nagu tavalist gaasikatlat ja see võib olla ainult põrandal seisev.
Viessmanni katlad näevad ette võimaluse toita katla töösüsteeme välisest allikast, s.o. tsentraalsetest toitevõrkudest. Viessmann positsioneeris seadmed seadmena, mis tagab oma vajadused (katlasõlmede töö) ilma võimaluseta kodutarbimiseks üleliigset elektrit ammutada.
Vitotwin F350 süsteem on 175l veekütteboileriga boiler. Süsteem võimaldab kütta ruumi, annab sooja vee ja toodab elektrit
Selleks, et võrrelda küttesüsteemi sisseehitatud generaatorite kasutamise efektiivsust. Tasub kaaluda katelt, mille on välja töötanud ettevõtted TERMOFOR (Valgevene Vabariik) ja firma Krioterm (Venemaa, Minsk). Peterburi).
Neid tasub kaaluda mitte sellepärast, et need suudaksid kuidagi võistelda ülaltoodud süsteemidega, vaid selleks, et võrrelda tööpõhimõtteid ja elektrienergia tootmise efektiivsust. Need katlad kasutavad kütusena ainult puitu, pressitud saepuru või puitbrikett, nii et neid ei saa NAVIENi ja Viessmanni mudelitega võrdsustada.
Katel nimega "Indigirka kütteahi" on orienteeritud pikaajalisele puuküttele jms, kuid on varustatud kahe TEG 30-12 tüüpi soojuselektri generaatoriga. Need asuvad seadme külgseinal. Generaatorite võimsus on väike, st. kokku suudavad nad 12V juures toota vaid 50-60W.
Indigirka pliidi põhiseade võimaldab mitte ainult ruumi soojendada, vaid ka põleti peal toitu valmistada. Süsteemi täienduseks on kaks 12V soojusgeneraatorit võimsusega 50-60W.
Selles katlas on rakendust leidnud Zebeki meetod, mis põhineb EMF-i moodustamisel suletud elektriahelas. See koosneb kahest erinevat tüüpi materjalist ja hoiab kontaktpunkte erinevatel temperatuuridel. Need. arendajad kasutavad ka katla toodetud soojust elektrienergia tootmiseks.
Katla efektiivsuse võrdlus
Võrreldes esitatud tüüpi katelde, mis mitte ainult ei küta ruumi (soojus jahutusvedelik), vaid ka elektrit toota tekkivat soojust kasutades, tuleks töö käigus pöörata tähelepanu olulistele aspektidele.
Nii NAVIEN kui ka Viessmann positsioneerivad oma boilerid, osutades vaieldamatutele eelistele – täielikule automatiseerimisele protsessi, hooldusremonti pole vaja ja üldiselt sekkumise täielik puudumine pärast kasutuselevõttu poolt ostja.
Nende katelde tööks on vaja ainult süsteemi stabiilset töötamist, stabiilset gaasi kättesaadavust (olgu see siis põhivarustus, veeldatud gaasiga pudeliseade või gaasihoidik). Sellest lähtuvalt kasutatakse katelde tööks majapidamisgaasi, mis pärast põlemist ei kahjusta keskkonda.
Põhimõtteliselt võib peaaegu sama öelda ka Indigirka küttekolde kohta, ainult kütuse liik pole siin gaas, vaid küttepuud, pelletid või pressitud saepuru.
Täielik puudumine automatiseeriminemis vajab elektrit. Elektrienergia tootmise süsteem ja boiler ise ei mõjuta teineteise tööd, s.t. kui elektritootmissüsteem ebaõnnestub, jätkab boiler oma funktsioonide täitmist.
Kõik need gaasitöötlevad kütteseadmed, mille põletite all on Stirlingi mootorid, toodavad elektrienergiat, mida saab kasutada erinevatel eesmärkidel.
Firmade NAVIEN ja Viessmann katlad sellega "kiidelda" ei saa, kuna Stirlingi süsteemi mootor on ehitatud otse katla konstruktsiooni. Kuid kui tulusad on sellised süsteemid ja kui kaua selline katel end ära tasub? Seda küsimust tuleb üksikasjalikult käsitleda.
Vaadeldavate süsteemide tasuvus
NAVIENi ja Viessmanni katlad on esmapilgul praktiliselt mini-koostootmisjaamad eramajas või isegi korteris.
Isegi vaatamata suurtele üldmõõtmetele on võimalus toota elektrienergiat lihtsalt kasutades boiler boileri või ruumikütmiseks peaks julgustama ostjat sellist “ime” kõhklemata paigaldama tehnoloogia."
Kuid NAVIEN boileri lähemal uurimisel tekivad küsimused, millele tuleb vastata. Deklareeritud võimsusega 1 kW (vaba võimsus, mida saab kasutada oma äranägemise järgi) tarbib boiler süsteemi töötamise ajal üsna palju elektrit.
Mida mõeldakse? Vähemalt automaatika töö, isegi kui on vaja väikest võimsust, kuid see on vajalik ventilaatori ja tsirkulatsioonipumba toimimiseks. Loetletud seadmed kokku ei suuda mitte ainult seda kilovatti energiat edukalt tarbida, vaid sellest ei pruugi piisata ka süsteemi “ülekiirendamiseks”.
Vissmann Vitotwin 350F küttesüsteemi skemaatiline skeem 175l põrandakatlaga. Süsteem võimaldab kasutada nii välisest allikast saadavat elektrit kui ka üle toodetud elektrienergia ülekandmist üldvõrku.
Täpselt samad küsimused tekivad ka Viessmanni katelde osas, kuid siin jäi vähemalt deklareerimata võimalus oma tarbeks elektrit ammutada. Sätestatud oli ainult süsteemi autonoomse töötamise võimalus välise toite puudumisel.
Kuigi arendajad märgivad kohe, et "süsteem võib tippkoormusel vajada täiendavat elektrienergiat". Deklareeritud 3500 kWh aastas toodetud elektrienergia taustal on see nüanss juba kaheldav ning lihtsate ja lihtsate arvutustega saame järgmise:
3500:6 (tavakütteperioodi kuud): 30 (keskmiselt 30 kalendripäeva): 24 (24 tundi ööpäevas) = 0,81 kWh.
Need. boiler toodab stabiilse (pideva) töö ajal ca 800W, aga kui palju süsteem ise töötamise ajal kulutab? Võib-olla sama, toodetud 800 W ja võib-olla rohkemgi.
Lisaks tekib elektrienergia ainult põleti töötamise ajal. Need. kas on vaja süsteemi pidevat töötamist või on kõik veidi teisiti, nagu süsteemiarendajad ütlevad.
Mis need arvutused olid? Puuküttega katlasüsteem annab tõesti välja oma 50Wh (ehk 0,05kWh), millega saab laadida tahvelarvutit, telefoni vms. isegi banaalse "töötasu LED-lambipirni" jaoks. Vastupidiselt kahe maailmakuulsa ettevõtte arengule, kuid kirjeldatud arendused näevad selgelt välja pigem hea turundustriki moodi ja ei midagi enamat.
Mis puutub nende süsteemide hinnapoliitikasse, siis üldiselt on raske midagi hinnata. Kuna isegi tootjad Viessmann ja NAVIEN näevad kohe ette, et seadmed "ei vaja hooldust". Lihtsasse keelde tõlgitud - see läks katki, mis tähendab, et seade tuleb täielikult välja vahetada.
See ei pruugi kehtida kogu süsteemi, vaid üksikute komponentide kohta: Stirlingi mootor, gaasipõleti süsteem jne. Tulemuseks on üsna muljetavaldav summa. Põhineb asjaolul, et nende süsteemide keskmine hind on umbes 12 tuhat rubla. eurot ehk 13,5 tuhat. $. Generaatoriga katla tööskeem, siis saab sellises olukorras võita ainult süsteemide tootja.
Indigirka pliit ei saa võrdluses üldse osaleda, mitte ainult sellepärast, et kütuse liik pole gaas, vaid hind pole võrreldav (15 korda vähem), kuid kuna pliit on paigutatud mitte koduseks kasutamiseks, vaid rohkem reisimiseks, ekspeditsiooniks ja jne.
Kui Euroopas mõjutab olukord energiakandjatega oluliselt tarbija valikut (küttesüsteemide valimisel või energiavarustus) säästlikkuse ja keskkonnasõbralikkuse seisukohalt stimuleerivad EL riigid seda kasutuselevõttu subsideerides sellised süsteemid.
Venemaa kodutarbija jaoks on sellised süsteemid tõenäoliselt liiga kallid nii alguses "süsteem + paigaldus" kui ka töö ajal.
Järeldused ja kasulik video sellel teemal
Gaasikatlaga varustatud Stirlingi mootori tööpõhimõte:
Elektrigeneraatoriga gaasikatla töö demonstreerimine:
Näide elektrigeneraatoriga puupliidist võrdluseks gaasiseadmega:
Ärge unustage, et Euroopa energiatootjad on energiasäästlike seadmete "tootjatele" üsna lojaalsed.
Venemaal ei ole kodutarbija elektrienergia tootmise ja võrku edastamise võimalus mitte ainult seadusega fikseeritud, vaid ka võrguettevõtted ei tervita seda. Seetõttu ei ole esitatud süsteemidel tõenäoliselt praegu Vene Föderatsiooni tingimustes tõsiseid rakendusvõimalusi.
Palun kommenteerige läbivaatamiseks esitatud artiklit alloleval plokkvormil, esitage küsimusi, postitage teemal fotosid. Rääkige meile, kas olete tuttav elektritootmissüsteemidega kateldega. Jagage kasulikku teavet, mis on saidi külastajatele kasulik.
