יחס זהיר למשאבי אנרגיה מוכתב בעיקר על ידי העובדה שכמעט כל שמורות הטבע אינן אינסופיות. צריכה חסכונית של כל סוגי הדלק דורשת פיתוח מערכות חדשות או מודרניזציה קיצונית של הקיימות.
אז דוד גז עם גנרטור חשמלי הוא אחד מסוגי המערכות ההיברידיות המאפשרות לך לנהל בצורה סבירה דלק כחול. נציג בפניכם את עקרון הפעולה של ציוד המייצר אנרגיה חשמלית יחד עם אנרגיה תרמית. בואו נדמיין דגמים טיפוסיים של יחידות היברידיות.
תוכן המאמר:
- צריכת אנרגיה יעילה
- סקירה של יצרני דוודים עם גנרטור
- השוואת יעילות הדוד
- רווחיות המערכות הנחשבות
- מסקנות וסרטון שימושי בנושא
צריכת אנרגיה יעילה
אפילו הדיוט רגיל שמותקן בו דוד גז לחימום ביתו עשוי לתהות על הרציונליות של שימוש באנרגיה תרמית. ואכן, כאשר שורפים גז בדוד, לא נעשה שימוש בכל החום שנוצר.
תמיד במהלך פעולת מערכת החימום, חלק מהחום אובד באופן בלתי הפיך. זה קורה בדרך כלל כאשר תוצרי בעירה משתחררים מהדוד לאטמוספירה. למעשה, זוהי האנרגיה האבודה, שניתן להשתמש בה.
על מה בדיוק אנחנו מדברים? על האפשרות להשתמש בחום "נפלט" מבוזבז בהפקת אנרגיה חשמלית.
בהנחה שמערכת דודי החימום כבר עברה אופטימיזציה על מנת למקסם את היעילות, אז האנרגיה ה"נפלטת" עדיין מהווה חלק ניכר מהאנרגיה המשתחררת במהלך הבעירה דלק
סוגי הדלק יכולים להיות שונים, החל מעצי הסקה בנאליים וכל מיני לבנים, וכלה בחומר החסכוני ביותר אפשרויות: גז ראשי עם דומיננטיות של מתאן בהרכב, דלק כחול מלאכותי ופרופאן-בוטאן נוזלי תערובות.
אולי נראה שזה רחוק מ"גילוי אמריקה", אבל למעשה, הטכנולוגיה שפותחה עוד ב-1943 על ידי רוברט סטירלינג, או ליתר דיוק, המיצב קיים. תכונות העיצוב שלה ועיקרון הפעולה הבסיסי מאפשרים לסווג מערכת זו כמנוע בעירה פנימית.
מדוע, אם כן, לא נעשה שימוש במתקן זה במשך זמן כה רב? התשובה פשוטה - ההתפתחות התיאורטית של הטכנולוגיה בשנות הארבעים של המאה הקודמת התבררה כמסורבלת מאוד בפועל.
הטכנולוגיות והחומרים שהיו קיימים בזמן הפיתוח לא אפשרו להקטין את גודל המתקן, והשיטות הקיימות להפקת אנרגיה חשמלית היו חסכוניות יותר.
הכללה בתוכנית של דוד גז של מכשיר הממיר חום שנצרך חסר תועלת לחשמל יכולה להגביר משמעותית את היעילות של מפעל לעיבוד גז
מה יכול לגרום לנו היום לחשוב על יחס זהיר יותר למשאבים שאינם מתחדשים? עכשיו בכל העולם יש בעיה נפוצה - התפתחות הטכנולוגיה מובילה בהכרח לעלייה בצריכת האנרגיה החשמלית.
הגידול בצריכה מתרחש בקצב כה מהיר שלחברות הרשת אין זמן לחדש את מערכות ההולכה של אנרגיה חשמלית, שלא לדבר על ייצור. מצב זה מוביל בהכרח לעובדה שהאלמנטים של מערכות אספקת החשמל נכשלים, ובמקרים מסוימים זה יכול לקרות בקביעות מעוררת קנאה.
דודי חימום מודרניים מצוידים במערכות בקרה שהן גם נדיפות. משאבת המחזור, חיישנים, אוטומציה, הפאנל עצמו זקוקים לכוח. כל סט המכשירים אינו יכול אלא לגרום לדאגה לשימור הביצועים במהלך הפסקת חשמל.
לא ניתן להפעיל מערכות חימום כפוי ללא חשמל. הפסקת חשמל בעונת החימום היא כמעט קטסטרופלית עבורם. לא רק שזה יוביל בהכרח לקירור מהיר של החדר, אלא שעם חימום סרק ארוך, המעגל עלול לקפוא.
חוסר תפעול ממושך של מערכת החימום בעונה הקרה מוביל להקפאה של המערכת חימום, להופעת פקקי קרח בו וכתוצאה מכך לפגיעה בציוד ובצנרת החימום עקב פער
פתרונות קיימים לסוגיה סטנדרטיים - התקנה ספקי כוח אל פסק, גנרטורים של שינויים שונים (גז, בנזין, גנרטורים דיזל או מקורות לא מסורתיים - טורבינות רוח או מיני תחנות כוח תרמיות, תחנות כוח הידרואלקטריות).
אבל דרך פתרון זו רחוקה מלהיות מקובלת על כולם, שכן לרבים קשה להקצות מקום להתקנת ספק חשמל אוטונומי.
אם תושבי בתים בודדים עדיין יכולים להקצות מקום לגנרטור, אז זה כמעט בלתי אפשרי להתקנה בבניין רב קומות. כך, מסתבר שדיירי בנייני דירות עם מערכת חימום פרטנית הם הראשונים לסבול כשהחשמל כבוי.
לכן, קודם כל, חברות המייצרות רכיבים להרכבת מערכות חימום שאלו את עצמן את שאלת השימוש המלא בחום ש"נזרק" על ידי מערכת החימום. חשבנו איך להשתמש בחומר המבוזבז בייצור חשמל.
מבין הטכנולוגיות המוכרות בחרו היזמים במתקן סטירלינג ה"נשכח היטב", טכנולוגיות חדישות מאפשרות להגביר את יעילותה תוך שמירה על גודלה הקומפקטי.
עקרון הפעולה של מנוע סטירלינג הוא תנועת בוכנת המנוע למעלה ולמטה. המנוע פועל כמעט בשקט ואינו גורם לתנודות במכונה.
עקרון הפעולה של מפעל סטירלינג מבוסס על שימוש בחימום וקירור של נוזל העבודה, אשר בתורו מניע מנגנון המייצר אנרגיה חשמלית.
הגז המוזרק ממוקם בתוך הבוכנה (הסגורה); כאשר מחומם, המדיום הגזי מתרחב ו מזיז את הבוכנה לכיוון אחד, לאחר הקירור במקרר הוא מתכווץ ומניע את הבוכנה לכיוון השני צַד.
סקירה של יצרני דוודים עם גנרטור
הבה נבחן דוגמאות ספציפיות למערכת של דוודים ביתיים הקיימים כיום, שבהם העיקרון של שימוש בגזי פליטה (מוצרי בעירה) לייצור חשמל עבר בהצלחה מוטמע. חברת NAVIEN הדרום קוריאנית הטמיעה בהצלחה את הטכנולוגיה הנ"ל בדוד HYBRIGEN SE.
הדוד משתמש במנוע סטירלינג, שלפי נתוני הדרכון מייצר חשמל בהספק של 1000W (או 1kW) ומתח של 12V במהלך הפעולה. היזמים טוענים כי ניתן להשתמש בחשמל המופק להנעת מכשירי חשמל ביתיים.
הספק זה אמור להספיק כדי להפעיל מקרר ביתי (כ-0.1 קילוואט), מחשב אישי (כ-0.4kW), טלוויזיית LCD (כ-0.2kW) ועד 12 נורות לד בהספק של 25W כל אחת כל אחד.
דוד היברידית Navien se עם גנרטור מובנה ומנוע סטירלינג. במהלך פעולת הדוד, בנוסף לפונקציות העיקריות, מופק חשמל בסדר גודל של 1000 W של הספק
מבין היצרנים האירופיים, וייסמן עוסקת בפיתוחים בכיוון זה. ל-Viessmann יש הזדמנות להציע שני דגמים של דוודים מסדרות Vitotwin 300W ו-Vitotwin 350F לבחירת הלקוח.
ה-Vitotwin 300W היה הפיתוח הראשון בכיוון זה. יש לו עיצוב קומפקטי למדי ונראה מאוד דומה לרגיל דוד גז צמוד קיר. נכון, במהלך פעולת הדגם הראשון זוהו נקודות ה"חולשה" בפעולת מנוע מערכת סטירלינג.
הבעיה הגדולה ביותר התבררה כפיזור חום, בסיס פעולת המכשיר הוא חימום וקירור. הָהֵן. מפתחים התמודדו עם אותה בעיה שאיתה התמודדה סטירלינג בשנות הארבעים של המאה הקודמת - קירור יעיל, שניתן להשיג רק בגדלים משמעותיים מְצַנֵן.
לכן הופיע דגם הדוד Vitotwin 350F שכלל לא רק דוד גז עם גנרטור חשמל, אלא גם דוד מובנה בנפח 175 ליטר.
מיכל האגירה למים חמים עשוי בגרסת הרצפה בשל המשקל הגדול הן של הציוד עצמו והן של הנוזל שהוכן למטרות סניטריות
במקרה זה, הבעיה של קירור הבוכנה של מפעל סטירלינג עקב מים פנימה דוּד. עם זאת, ההחלטה הובילה לכך שהמידות והמשקל הכוללים של המתקן גדלו. מערכת כזו כבר לא יכולה להיות מותקנת על הקיר כמו דוד גז רגיל והיא יכולה להיות רק רצפתית.
דודי Viessmann מספקים אפשרות להזין את מערכות תפעול הדוד ממקור חיצוני, כלומר. מרשתות אספקת החשמל המרכזיות. וייסמן מיקם את הציוד כמכשיר המספק את צרכיו שלו (הפעלת יחידות דוודים) ללא אפשרות להפקת עודפי חשמל לצריכה ביתית.
מערכת Vitotwin F350 היא דוד עם דוד חימום מים 175 ליטר. המערכת מאפשרת לחמם את החדר, מספקת מים חמים ומייצרת חשמל
על מנת להשוות את יעילות השימוש בגנרטורים המובנים במערכת החימום. כדאי לשקול את הדוד, שפותח על ידי חברות TERMOFOR (הרפובליקה של בלארוס) וחברת Krioterm (רוסיה, מינסק). סנט פטרסבורג).
כדאי לשקול אותם לא בגלל שהם יכולים איכשהו להתחרות במערכות לעיל, אלא כדי להשוות את עקרונות הפעולה והיעילות של ייצור אנרגיה חשמלית. דוודים אלו משתמשים רק בעץ כדלק, נסורת דחוסה או בריקטים על בסיס עץ, כך שלא ניתן להשוות אותם עם דגמים של NAVIEN ו-Viessmann.
הדוד, ששמו "תנור חימום אינדיגירקה", מכוון לחימום ארוך טווח בעץ וכדומה, אך מצויד בשני מחוללי חשמל תרמיים מסוג TEG 30-12. הם ממוקמים על הקיר הצדדי של היחידה. הספק של הגנרטורים קטן, כלומר. בסך הכל הם מסוגלים לייצר רק 50-60W ב-12V.
המכשיר הבסיסי של תנור Indigirka מאפשר לא רק לחמם את החדר, אלא גם לבשל אוכל על המבער. תוספת המערכת היא שני מחוללי חום 12V בהספק של 50-60W.
בדוד זה, שיטת זבק, המבוססת על יצירת EMF במעגל חשמלי סגור, מצאה יישום. הוא מורכב משני סוגים שונים של חומר ושומר על נקודות מגע בטמפרטורות שונות. הָהֵן. מפתחים משתמשים גם בחום שנוצר מהדוד כדי לייצר אנרגיה חשמלית.
השוואת יעילות הדוד
השוואה בין סוגי הדוודים המוצגים, אשר לא רק מחממים את החדר (חום נוזל קירור), אלא גם לייצר חשמל על ידי שימוש בחום שנוצר, כדאי לשים לב להיבטים חשובים במהלך הפעולה.
גם NAVIEN וגם Viessmann מציבים את הדוודים שלהם ומצביעים על יתרונות שאין להכחישה - אוטומציה מלאה תהליך, ללא צורך בתיקוני שירות, ובאופן כללי, היעדר מוחלט של התערבות לאחר הזמנה על ידי קוֹנֶה.
לצורך הפעלת הדוודים הללו יש צורך רק בפעולה היציבה של המערכת, בזמינות הגז היציבה (בין אם מדובר באספקה עיקרית, במיתקן בבקבוקים עם גז נוזלי או מחזיק גז). בהתאם לכך, גז ביתי משמש להפעלת דוודים, אשר לאחר הבעירה אינו מזיק לסביבה.
באופן עקרוני, כמעט אותו דבר ניתן לומר על תנור החימום של אינדיגירקה, רק שסוג הדלק כאן אינו גז, אלא עצי הסקה, כדורים או נסורת דחוסה.
היעדרות מוחלטת אוטומציהשדורש חשמל. המערכת להפקת אנרגיה חשמלית והדוד עצמו אינם משפיעים זה על פעולתו של זה, כלומר. אם מערכת ייצור החשמל נכשלת, הדוד ממשיך לבצע את תפקידיו.
כל יחידות החימום הללו לעיבוד גז, עם מנועי סטירלינג מתחת למבערים, מייצרות אנרגיה חשמלית שניתן להשתמש בה למטרות שונות.
דוודים של חברות NAVIEN ו-Viessmann לא יוכלו "להתפאר" בכך, שכן מנוע מערכת Stirling מובנה ישירות בעיצוב הדוד. אבל כמה רווחיות מערכות כאלה וכמה זמן ישתלם דוד כזה? נושא זה צריך להיות מטופל בפירוט.
רווחיות המערכות הנחשבות
במבט ראשון, הדוודים של NAVIEN ו-Viessmann הם למעשה מיני-CHPs בבית פרטי או אפילו בדירה.
גם למרות הממדים הכוללים הגדולים, היכולת לייצר אנרגיה חשמלית פשוט באמצעות שימוש דוד לחימום דוד או חימום חלל צריך לעודד את הקונה להתקין "נס" כזה ללא היסוס טֶכנוֹלוֹגִיָה."
אבל לאחר בחינה מעמיקה יותר של הדוד NAVIEN, עולות שאלות שצריך לענות עליהן. עם הספק מוצהר של 1 קילוואט (הספק חינם שניתן להשתמש בו לפי שיקול דעתך), הדוד צורך די הרבה חשמל במהלך פעולת המערכת.
למה הכוונה? לכל הפחות, פעולת האוטומציה, גם אם יש צורך בכמות קטנה של כוח, אך היא נחוצה על מנת שהמאוורר ומשאבת הסחרור יפעלו. המכשירים הרשומים בסך הכל יכולים לא רק לצרוך בהצלחה את הקילווואט הזה של אנרגיה, אבל אולי זה לא יספיק בעת "אוברקלוקינג" של המערכת.
תרשים סכמטי של מערכת החימום Vissmann Vitotwin 350F עם דוד רצפתי 175 ליטר. המערכת מאפשרת הן שימוש בחשמל ממקור חיצוני והן העברה של עודפי חשמל המופקים לרשת הכללית.
בדיוק אותן שאלות עולות לגבי הדוודים של וייסמן, אבל כאן לפחות לא הוכרזה האפשרות להפיק חשמל לצרכיהם. נקבעה רק האפשרות לפעולה אוטונומית של המערכת בהיעדר אספקה חיצונית.
למרות שהיזמים מציינים מיד כי "ייתכן שהמערכת תדרוש כוח חשמלי נוסף בעומסי שיא". על רקע 3500 קוט"ש החשמל המוצהרים בשנה, ניואנס זה כבר מוטל בספק, ועל ידי חישובים פשוטים ופשוטים אנו מקבלים את הדברים הבאים:
3500:6 (חודשי עונת החימום הרגילה): 30 (30 ימים קלנדריים בממוצע): 24 (24 שעות ביממה) = 0.81 קוט"ש.
הָהֵן. הדוד מפיק כ-800W בזמן פעולה יציבה (קבוע), אבל כמה המערכת עצמה צורכת במהלך הפעולה? אולי אותו הדבר, מיוצר על ידי 800W, ואולי יותר.
בנוסף, חשמל מופק רק במהלך פעולת המבער. הָהֵן. או שנדרשת פעולה מתמדת של המערכת, או שהכל קצת שונה, כפי שאומרים מפתחי המערכת.
מה היו החישובים האלה? מערכת דודי העצים באמת נותנת את ה-50Wh שלה (או 0.05kWh), שניתן להשתמש בהם כדי להטעין טאבלט, טלפון וכו'. אפילו עבור "נורת LED חובה" הבנאלית. בניגוד לפיתוח של שתי חברות מפורסמות בעולם, אך ברור שהפיתוחים המתוארים נראים יותר כמו תכסיס שיווקי טוב, ותו לא.
באשר למדיניות התמחור עבור מערכות אלו, בדרך כלל קשה להעריך משהו. מכיוון שאפילו היצרנים Viessmann ו-NAVIEN קובעים מיד שהציוד "אינו דורש תחזוקה". מתורגם לשפה פשוטה - זה נשבר, מה שאומר שצריך להחליף את היחידה לחלוטין.
ייתכן שהדבר אינו חל על כל המערכת, אלא על רכיבים בודדים: מנוע סטירלינג, מערכת מבערי גז וכו'. התוצאה תהיה כמות מרשימה למדי. בהתבסס על העובדה כי המחיר הממוצע עבור מערכות אלה הוא כ -12 אלף רובל. יורו או 13.5 אלף. $. תוכנית הפעולה של דוד עם גנרטור, אז רק יצרן המערכות יכול לנצח במצב כזה.
תנור אינדיגירקה אינו יכול להשתתף בהשוואה כלל, לא רק בגלל שסוג הדלק אינו גז, אלא המחיר אינו בר השוואה (פי 15 פחות), אלא בגלל שהכיריים ממוקמות לא לשימוש ביתי, אלא יותר לנסיעות, משלחות ו וכו '
אם באירופה המצב עם נושאי אנרגיה משפיע באופן משמעותי על בחירת הצרכן (בעת בחירת מערכות חימום או אספקת אנרגיה) במונחים של כלכלה וידידותיות לסביבה, מדינות האיחוד האירופי מעודדות זאת על ידי סבסוד ההקדמה מערכות כאלה.
עבור צרכן ביתי ברוסיה, סביר להניח שמערכות כאלה יהיו יקרות מדי הן בתחילה "מערכת + התקנה" והן במהלך הפעולה.
מסקנות וסרטון שימושי בנושא
עקרון הפעולה של מנוע סטירלינג המצייד את דוד הגז:
הדגמת פעולת דוד גז עם גנרטור חשמל:
דוגמה לתנור עצים עם מחולל חשמל להשוואה ליחידת גז:
אל תשכח שחברות לייצור אנרגיה באירופה נאמנות למדי ל"יצרנים" של ציוד לחיסכון באנרגיה.
ברוסיה, האפשרות לייצר ולהעביר אנרגיה חשמלית לרשת על ידי צרכן ביתי לא רק שאינה קבועה בחוק, אלא גם אינה מתקבלת בברכה על ידי חברות הרשת. לכן, סביר להניח שלמערכות המוצגות לא יהיו סיכויים רציניים ליישום בתנאי הפדרציה הרוסית כיום.
אנא הגיבו על המאמר שהוגש לבחינה בטופס הבלוק למטה, שאל שאלות, פרסם תמונות בנושא. ספר לנו אם אתה מכיר דוודים עם מערכות להפקת חשמל. שתף מידע שימושי שיועיל למבקרים באתר.
