Kaasukattila sähkögeneraattorilla: toimintaperiaate, laite, yleiskatsaus suosituista malleista

Huolellinen suhtautuminen energiavaroihin perustuu ensisijaisesti siihen, että lähes kaikki luonnonvarat eivät ole loputtomia. Kaikentyyppisten polttoaineiden taloudellinen kulutus edellyttää uusien järjestelmien kehittämistä tai olemassa olevien järjestelmien radikaalia modernisointia.

Joten sähkögeneraattorilla varustettu kaasukattila on yksi hybridijärjestelmien tyypeistä, joiden avulla voit hallita sinistä polttoainetta kohtuullisesti. Tutustumme lämpöenergian ohella sähköenergiaa tuottavien laitteiden toimintaperiaatteeseen. Kuvitellaan tyypillisiä hybridiyksiköiden malleja.

Tehokas energiankulutus

Jopa tavallinen maallikko, jolla on kaasukattila asennettuna kotiinsa lämmittämään, saattaa ihmetellä lämpöenergian käytön rationaalisuutta. Itse asiassa, kun poltetaan kaasua kattilassa, kaikkea syntyvää lämpöä ei käytetä.

Aina lämmitysjärjestelmän toiminnan aikana osa lämmöstä häviää peruuttamattomasti. Tämä tapahtuu yleensä, kun palamistuotteita vapautuu kattilasta ilmakehään. Itse asiassa tämä on kadonnutta energiaa, joka voidaan käyttää.

Mistä me oikein puhumme? Mahdollisuudesta käyttää hukattua "poistettua" lämpöä sähköenergian tuotannossa.

Polttoainetyypit voivat olla erilaisia, alkaen banaalista polttopuusta ja kaikenlaisista briketeista aina edullisimpaan vaihtoehdot: pääkaasu, jonka koostumuksessa on pääasiallinen metaani, keinosininen polttoaine ja nesteytetty propaani-butaani seokset.

Saattaa tuntua, että tämä on kaukana "Amerikan löydöstä", mutta itse asiassa Robert Stirlingin vuonna 1943 kehittämä tekniikka tai pikemminkin asennus on olemassa. Sen suunnitteluominaisuudet ja toimintaperiaate mahdollistavat tämän järjestelmän luokittelun polttomoottoriksi.

Miksi tätä asennusta ei sitten käytetty niin pitkään? Vastaus on yksinkertainen - tekniikan teoreettinen kehitys viime vuosisadan 40-luvulla osoittautui käytännössä erittäin hankalaksi.

Kehityshetkellä olemassa olleet tekniikat ja materiaalit eivät mahdollistaneet laitteiston koon pienentämistä, ja olemassa olevat sähköenergian tuotantomenetelmät olivat kustannustehokkaampia.

Mikä saa meidät tänään ajattelemaan varovaisempaa suhtautumista uusiutumattomiin luonnonvaroihin? Nyt kaikkialla maailmassa on yhteinen ongelma - tekniikan kehitys johtaa väistämättä sähköenergian kulutuksen kasvuun.

Kulutuksen kasvu tapahtuu niin kovaa vauhtia, että kantaverkkoyhtiöt eivät ehdi modernisoida sähköenergian siirtojärjestelmiä, tuotannosta puhumattakaan. Tämä tilanne johtaa väistämättä siihen, että virtalähdejärjestelmien elementit epäonnistuvat, ja joissakin tapauksissa tämä voi tapahtua kadehdittavalla säännöllisyydellä.

Nykyaikaiset lämmityskattilat on varustettu ohjausjärjestelmillä, jotka ovat myös haihtuvia. Kiertopumppu, anturit, automaatio, itse paneeli tarvitsevat virtaa. Koko laitesarja ei voi olla huolissaan suorituskyvyn säilymisestä sähkökatkon aikana.

Pakkolämmitysjärjestelmiä ei voida käynnistää ilman sähköä. Sähkökatko lämmityskauden aikana on heille lähes katastrofaalinen. Tämä ei ainoastaan ​​johda väistämättä huoneen nopeaan jäähtymiseen, vaan myös pitkällä tyhjäkäynnillä lämmityspiiri voi jäätyä.

Vakioratkaisut ongelmaan - asennus keskeytymättömät virtalähteet, eri muunnelmien generaattorit (kaasu-, bensiini-, dieselgeneraattorit tai ei-perinteiset lähteet - tuuliturbiinit tai minilämpövoimalaitokset, vesivoimalat).

Mutta tämä ratkaisupolku ei ole kaukana kaikille hyväksyttävästä, koska monien on vaikea varata tilaa itsenäisen sähköntoimittajan asentamiseen.

Jos yksittäisten talojen asukkaat voivat silti varata tilaa generaattorille, tämä on lähes mahdotonta asentaa monikerroksiseen rakennukseen. Siten käy ilmi, että yksilöllisen lämmitysjärjestelmän omaavien kerrostalojen asukkaat kärsivät ensimmäisenä sähkön katkeamisesta.

Siksi ensinnäkin lämmitysjärjestelmien kokoamiseen tarkoitettuja komponentteja valmistavat yritykset kysyivät itseltään lämmitysjärjestelmän "heitettämän" lämmön täysimääräisestä käytöstä. Mietimme, miten hukka-ainetta hyödynnetään sähkön tuotannossa.

Tunnetuista teknologioista kehittäjät ovat valinneet "hyvin unohdetun" Stirling-asennuksen, nykyaikaiset tekniikat mahdollistavat sen tehokkuuden lisäämisen säilyttäen sen kompaktin koon.

Stirlingin laitoksen toimintaperiaate perustuu käyttönesteen lämmityksen ja jäähdytyksen käyttöön, mikä puolestaan ​​ohjaa sähköenergiaa tuottavaa mekanismia.

Ruiskutettu kaasu sijaitsee (suljetun) männän sisällä; kuumennettaessa kaasumainen väliaine laajenee ja siirtää mäntää yhteen suuntaan, jäähtyessään jäähdyttimessä se supistuu ja siirtää mäntää toiseen suuntaan puolella.

Yleiskatsaus generaattorilla varustettujen kattiloiden valmistajiin

Tarkastellaan konkreettisia esimerkkejä nykyisten kotitalouksien kattiloiden järjestelmästä, jossa periaate käyttää pakokaasuja (palamistuotteita) sähkön tuottamiseen on onnistunut toteutettu. Eteläkorealainen yritys NAVIEN on onnistuneesti toteuttanut yllä mainitun tekniikan HYBRIGEN SE -kattilassa.

Kattila käyttää Stirling-moottoria, joka passitietojen mukaan tuottaa käytön aikana sähköä teholla 1000W (tai 1kW) ja jännitteellä 12V. Kehittäjät väittävät, että tuotettua sähköä voidaan käyttää kodinkoneiden virtalähteenä.

Tämän tehon pitäisi riittää kotitalouksien jääkaapin (noin 0,1 kW), henkilökohtaisen tietokoneen virtalähteeksi (noin 0,4 kW), LCD-televisio (noin 0,2 kW) ja jopa 12 LED-lamppua, joiden kunkin teho on 25 W jokainen.

Eurooppalaisista valmistajista Viessmann on mukana kehittämässä tätä suuntaa. Viessmannilla on mahdollisuus tarjota asiakkaan valinnan mukaan kaksi kattilamallia Vitotwin 300W ja Vitotwin 350F -sarjoista.

Vitotwin 300W oli ensimmäinen kehitys tähän suuntaan. Se on melko kompakti muotoilu ja näyttää hyvin samanlaiselta kuin tavallinen seinään asennettava kaasukattila. Totta, ensimmäisen mallin käytön aikana tunnistettiin Stirling-järjestelmän moottorin toiminnan "heikot" kohdat.

Suurimmaksi ongelmaksi osoittautui lämmönpoisto, laitteen toiminnan perusta on lämmitys ja jäähdytys. Nuo. kehittäjät kohtasivat saman ongelman kuin Stirling 40-luvulla viime vuosisadan - tehokas jäähdytys, joka voidaan saavuttaa vain merkittävillä kooilla jäähdytin.

Siksi ilmestyi Vitotwin 350F -kattilamalli, joka sisälsi paitsi kaasukattilan sähkögeneraattorilla, myös sisäänrakennetun 175 litran kattilan.

Tässä tapauksessa Stirling-laitoksen männän jäähdytysongelma veden sisäänpääsyn vuoksi kattila. Päätös johti kuitenkin siihen, että asennuksen kokonaismitat ja paino kasvoivat. Tällaista järjestelmää ei voida enää asentaa seinälle kuten perinteistä kaasukattilaa, ja se voi olla vain lattialla seisova.

Viessmann-kattilat mahdollistavat kattilan käyttöjärjestelmien syöttämisen ulkopuolisesta lähteestä, ts. keskussähköverkoista. Viessmann sijoitti laitteiston omaan tarpeeseensa (kattilayksiköiden toiminnan) huolehtivaksi laitteeksi ilman mahdollisuutta ottaa ylimääräistä sähköä kotitalouskäyttöön.

Lämmitysjärjestelmään sisäänrakennettujen generaattoreiden käytön tehokkuuden vertailemiseksi. Kannattaa harkita kattilaa, jonka ovat kehittäneet TERMOFOR-yhtiöt (Valko-Venäjän tasavalta) ja Krioterm-yhtiö (Venäjä, Minsk). Pietari).

Niitä ei kannata harkita siksi, että ne voisivat jotenkin kilpailla yllä olevien järjestelmien kanssa, vaan vertailla toimintaperiaatteita ja sähköenergian tuotannon tehokkuutta. Nämä kattilat käyttävät polttoaineena vain puuta, puristettua sahanpurua tai puupohjaisia ​​brikettejä, joten niitä ei voi verrata NAVIENin ja Viessmannin malleihin.

Kattila, jonka nimi on "Indigirka-lämmitysuuni", on suunnattu pitkäaikaiseen lämmitykseen puulla jne., mutta se on varustettu kahdella TEG 30-12 -tyyppisellä lämpösähkögeneraattorilla. Ne sijaitsevat yksikön sivuseinässä. Generaattorien teho on pieni, ts. yhteensä ne pystyvät tuottamaan vain 50-60W 12V jännitteellä.

Tässä kattilassa Zebek-menetelmä, joka perustuu EMF: n muodostumiseen suljetussa sähköpiirissä, on löytänyt sovelluksen. Se koostuu kahdesta erilaisesta materiaalityypistä ja ylläpitää kosketuspisteitä eri lämpötiloissa. Nuo. kehittäjät käyttävät myös kattilan tuottamaa lämpöä sähköenergian tuottamiseen.

Kattilan hyötysuhteen vertailu

Vertaamalla esitettyjä kattilatyyppejä, jotka eivät vain lämmitä huonetta (lämpö jäähdytysnestettä), mutta myös tuottaa sähköä käyttämällä syntyvää lämpöä, sinun tulee kiinnittää huomiota tärkeisiin seikkoihin käytön aikana.

Sekä NAVIEN että Viessmann sijoittavat kattilat osoittaen kiistattomia etuja - täydellistä automaatiota prosessi, ei tarvetta huoltokorjauksille ja yleensä täydellinen puuttuminen käyttöönoton jälkeen ostaja.

Näiden kattiloiden toimintaan tarvitaan vain järjestelmän vakaa toiminta, vakaa kaasun saatavuus (olipa kyse sitten päätoimituksista, pullotettu nesteytetyllä kaasulla tai bensatankki). Näin ollen kattiloiden toimintaan käytetään kotitalouskaasua, joka ei palamisen jälkeen aiheuta haittaa ympäristölle.

Periaatteessa melkein sama voidaan sanoa Indigirkan lämmitysuunista, vain polttoainetyyppi ei ole kaasu, vaan polttopuu, pelletit tai puristettu sahanpuru.

Täydellinen poissaolo automaatiojoka vaatii sähköä. Sähköenergian tuottojärjestelmä ja itse kattila eivät vaikuta toistensa toimintaan, ts. jos sähköntuotantojärjestelmä epäonnistuu, kattila jatkaa tehtäviensä suorittamista.

NAVIEN- ja Viessmann-yhtiöiden kattilat eivät voi "kerskua" tästä, koska Stirling-järjestelmän moottori on rakennettu suoraan kattilan suunnitteluun. Mutta kuinka kannattavia tällaiset järjestelmät ovat ja kuinka kauan tällainen kattila maksaa? Tätä kysymystä on käsiteltävä yksityiskohtaisesti.

Tarkasteltujen järjestelmien kannattavuus

Ensi silmäyksellä NAVIENin ja Viessmannin kattilat ovat käytännössä mini-CHP: itä omakotitalossa tai jopa asunnossa.

Suurista kokonaismitoista huolimatta kyky tuottaa sähköenergiaa yksinkertaisesti käyttämällä kattilan tai tilan lämmityksen kattilan tulisi rohkaista ostajaa asentamaan tällainen "ihme" epäröimättä tekniikkaa."

Mutta kun NAVIEN-kattilaa tarkastellaan tarkemmin, herää kysymyksiä, joihin on vastattava. Ilmoitettu teho on 1 kW (ilmainen teho, jota voit käyttää harkintasi mukaan), kattila kuluttaa melko paljon sähköä järjestelmän käytön aikana.

Mitä tarkoitetaan? Ainakin automaation toiminta, vaikka pieni määrä tehoa tarvitaan, mutta sitä tarvitaan tuulettimen ja kiertovesipumpun toimintaan. Luetteloidut laitteet yhteensä eivät voi vain kuluttaa onnistuneesti tätä kilowattia energiaa, mutta se ei välttämättä riitä järjestelmän "ylikellotuksessa".

Täsmälleen samat kysymykset heräävät Viessmannin kattiloiden suhteen, mutta tässä ei ainakaan kerrottu mahdollisuutta ottaa sähköä omiin tarpeisiinsa. Ainoastaan ​​järjestelmän itsenäisen toiminnan mahdollisuus ulkoisen virransyötön puuttuessa määrättiin.

Vaikka kehittäjät ilmoittavat välittömästi, että "järjestelmä saattaa vaatia lisäsähkötehoa huippukuormituksilla". Ilmoitettua 3500 kWh vuodessa tuotettua sähköä vasten tämä vivahde on jo kyseenalainen, ja yksinkertaisilla ja yksinkertaisilla laskelmilla saamme seuraavan:

3500:6 (vakiolämmityskauden kuukaudet): 30 (keskimäärin 30 kalenteripäivää): 24 (24 tuntia vuorokaudessa) = 0,81 kWh.

Nuo. kattila tuottaa noin 800W vakaan (jatkuvan) käytön aikana, mutta kuinka paljon järjestelmä itse kuluttaa käytön aikana? Ehkä sama, tuotettu 800W, ja mahdollisesti enemmän.

Lisäksi sähköä syntyy vain polttimen käytön aikana. Nuo. joko järjestelmän jatkuvaa toimintaa vaaditaan tai kaikki on vähän erilaista, kuten järjestelmän kehittäjät sanovat.

Mitä nämä laskelmat olivat? Puulämmitteinen kattilajärjestelmä todellakin antaa ulos 50Wh (tai 0,05kWh), jolla voi ladata tabletin, puhelimen jne. jopa banaalille "toimitukselle LED-lampulle". Päinvastoin kuin kahden maailmankuulun yrityksen kehitys, mutta kuvatut kehityssuunnat näyttävät selvästi enemmän hyvältä markkinointitempulta, ei sen enempää.

Mitä tulee näiden järjestelmien hinnoittelupolitiikkaan, on yleensä vaikea arvioida jotain. Koska jopa valmistajat Viessmann ja NAVIEN määräävät välittömästi, että laitteet "ei vaadi huoltoa". Käännetty yksinkertaiselle kielelle - se meni rikki, mikä tarkoittaa, että yksikkö on vaihdettava kokonaan.

Tämä ei välttämättä koske koko järjestelmää, vaan yksittäisiä komponentteja: Stirling-moottori, kaasupoltinjärjestelmä jne. Tuloksena on melko vaikuttava määrä. Perustuu siihen, että näiden järjestelmien keskihinta on noin 12 tuhatta ruplaa. euroa eli 13,5 tuhatta. $. Kattilan toimintasuunnitelma generaattorilla, niin vain järjestelmien valmistaja voi voittaa tällaisessa tilanteessa.

Indigirka-kiuas ei voi osallistua vertailuun ollenkaan, ei vain siksi, että polttoainetyyppi ei ole kaasu, mutta hinta ei ole vertailukelpoinen (15 kertaa vähemmän), mutta koska takka ei ole sijoitettu kotikäyttöön, vaan enemmän matkoille, retkille ja jne.

Jos Euroopassa energiansiirtotilanne vaikuttaa merkittävästi kuluttajan valintaan (valittaessa lämmitysjärjestelmiä tai energiahuolto) taloudellisuuden ja ympäristöystävällisyyden kannalta EU-maat edistävät tätä tukemalla käyttöönottoa tällaisia ​​järjestelmiä.

Kotimaiselle kuluttajalle Venäjällä tällaiset järjestelmät ovat todennäköisesti liian kalliita sekä aluksi "järjestelmä + asennus" että käytön aikana.

Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta

Kaasukattilan varustavan Stirling-moottorin toimintaperiaate:

Sähkögeneraattorilla varustetun kaasukattilan toiminnan esittely:

Esimerkki puuhellasta, jossa on sähkögeneraattori vertailua varten kaasuyksikköön:

Älä unohda, että eurooppalaiset energiaa tuottavat yritykset ovat melko uskollisia energiaa säästävien laitteiden "valmistajille".

Venäjällä kotitalouskuluttajan mahdollisuutta tuottaa ja siirtää sähköä verkkoon ei vain ole säädetty laissa, eivätkä myöskään verkkoyritykset ota sitä vastaan. Siksi esitetyillä järjestelmillä ei todennäköisesti ole vakavia mahdollisuuksia soveltaa Venäjän federaation olosuhteissa tänään.

Kommentoi käsiteltäväksi lähetettyä artikkelia alla olevalla lohkolomakkeella, kysy kysymyksiä, lähetä kuvia aiheesta. Kerro meille, tunnetko sähköntuotantojärjestelmillä varustetut kattilat. Jaa hyödyllistä tietoa, josta on hyötyä sivuston vierailijoille.