Rūpestingą požiūrį į energijos išteklius pirmiausia lemia tai, kad beveik visi gamtos ištekliai nėra begaliniai. Ekonomiškas visų rūšių kuro suvartojimas reikalauja kurti naujas sistemas arba radikaliai modernizuoti esamas.
Taigi, dujinis katilas su elektros generatoriumi yra viena iš hibridinių sistemų tipų, leidžiančių pagrįstai valdyti mėlynąjį kurą. Supažindinsime su įrenginių, generuojančių elektros energiją kartu su šilumine energija, veikimo principu. Įsivaizduokime tipinius hibridinių agregatų modelius.
Straipsnio turinys:
- Efektyvus energijos suvartojimas
- Katilų su generatoriumi gamintojų apžvalga
- Katilo efektyvumo palyginimas
- Nagrinėjamų sistemų pelningumas
- Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema
Efektyvus energijos suvartojimas
Netgi paprastas pasaulietis, savo būstui šildyti įsirengęs dujinį katilą, gali susimąstyti apie šilumos energijos naudojimo racionalumą. Iš tiesų, deginant dujas katile, sunaudojama ne visa pagaminta šiluma.
Visada veikiant šildymo sistemai dalis šilumos negrįžtamai prarandama. Dažniausiai tai atsitinka, kai degimo produktai iš katilo patenka į atmosferą. Tiesą sakant, tai yra prarasta energija, kurią būtų galima panaudoti.
Apie ką tiksliai mes kalbame? Dėl galimybės panaudoti švaistomą „išmesta“ šilumą gaminant elektros energiją.
Darant prielaidą, kad šildymo katilo sistema jau yra optimizuota siekiant maksimaliai padidinti efektyvumą, tada „Išstumta“ energija vis dar sudaro didelę dalį energijos, kuri išsiskiria degimo metu kuro
Kuro rūšys gali būti įvairios, pradedant banaliomis malkomis ir visokiais briketais, baigiant ekonomiškiausiu variantai: pagrindinės dujos, kurių sudėtyje vyrauja metanas, dirbtinis mėlynasis kuras ir suskystintas propanas-butanas mišiniai.
Gali atrodyti, kad tai toli gražu ne „Amerikos atradimas“, tačiau iš tikrųjų technologija, kurią dar 1943 m. sukūrė Robertas Stirlingas, arba, tiksliau, įrenginys egzistuoja. Jos konstrukcijos ypatybės ir pagrindinis veikimo principas leidžia priskirti šią sistemą vidaus degimo varikliams.
Kodėl tada ši instaliacija nebuvo naudojama tokį ilgą laiką? Atsakymas paprastas – praėjusio amžiaus ketvirtojo dešimtmečio teorinis technologijų vystymas praktiškai pasirodė labai sudėtingas.
Kūrimo metu buvusios technologijos ir medžiagos neleido sumažinti įrenginio dydžio, o esami elektros energijos gamybos būdai buvo ekonomiškesni.
Įrenginio, kuris nenaudingai sunaudotą šilumą paverčia elektra, įtraukimas į dujinio katilo schemą gali žymiai padidinti dujų perdirbimo įmonės efektyvumą
Kas šiandien gali priversti mus galvoti apie atsargesnį požiūrį į neatsinaujinančius išteklius? Dabar visame pasaulyje yra bendra problema – technologijų plėtra neišvengiamai lemia elektros energijos suvartojimo didėjimą.
Vartojimo didėjimas vyksta tokiais sparčiais tempais, kad tinklų įmonės nespėja modernizuoti elektros energijos perdavimo sistemų, jau nekalbant apie gamybą. Ši situacija neišvengiamai lemia tai, kad maitinimo sistemų elementai sugenda, o kai kuriais atvejais tai gali atsitikti pavydėtinu reguliarumu.
Šiuolaikiniuose šildymo katiluose sumontuotos valdymo sistemos, kurios taip pat yra nepastovios. Cirkuliaciniam siurbliui, jutikliams, automatikai, pačiam skydeliui reikia maitinimo. Visas įrenginių rinkinys gali nekelti susirūpinimo dėl veikimo išsaugojimo nutrūkus elektrai.
Priverstinės šildymo sistemos negali būti paleidžiamos be elektros. Elektros tiekimo nutraukimas šildymo sezono metu jiems yra kone katastrofiškas. Tai ne tik neišvengiamai sukels greitą kambario aušinimą, bet ir ilgai šildant tuščiąja eiga, grandinė gali užšalti.
Ilgai neveikiant šildymo sistemai šaltuoju metų laiku, sistema užšąla šildymas, ledo kamščių atsiradimas jame ir dėl to įrangos bei šildymo vamzdžių pažeidimai dėl tarpas
Standartiniai esami problemos sprendimai – montavimas nepertraukiamo maitinimo šaltiniai, įvairių modifikacijų generatoriai (dujų, benzino, dyzeliniai generatoriai arba netradiciniai šaltiniai – vėjo turbinos ar mini šiluminės elektrinės, hidroelektrinės).
Tačiau šis sprendimo kelias toli gražu ne visiems priimtinas, nes daugeliui sunku skirti vietos autonominiam elektros tiekėjui įrengti.
Jei individualių namų gyventojai vis dar gali skirti vietos generatoriui, tai daugiaaukščiame pastate tai beveik neįmanoma. Taigi, pasirodo, kad dingus elektrai pirmieji nukenčia daugiabučių su individualia šildymo sistema gyventojai.
Štai kodėl šildymo sistemų surinkimo komponentus gaminančios įmonės pirmiausia uždavė sau klausimą, kaip visapusiškai panaudoti šildymo sistemos „išmetama“ šilumą. Galvojome, kaip panaudoti švaistomą medžiagą gaminant elektrą.
Iš gerai žinomų technologijų kūrėjai pasirinko „gerai užmirštą“ Stirlingo instaliaciją, modernios technologijos leidžia padidinti jos efektyvumą išlaikant kompaktišką dydį.
Stirlingo variklio veikimo principas yra variklio stūmoklio judėjimas aukštyn ir žemyn. Variklis veikia beveik tyliai ir nesukelia mašinos vibracijos.
Stirlingo gamyklos veikimo principas pagrįstas darbinio skysčio šildymu ir vėsinimu, kuris savo ruožtu varo mechanizmą, generuojantį elektros energiją.
Įpurškiamos dujos yra (uždaro) stūmoklio viduje; kaitinant dujinė terpė plečiasi ir stūmoklį judina viena kryptimi, atvėsęs aušintuve susitraukia ir judina stūmoklį kita kryptimi pusėje.
Katilų su generatoriumi gamintojų apžvalga
Panagrinėkime konkrečius šiandien egzistuojančių buitinių katilų sistemos pavyzdžius, kuriuose Sėkmingai taikomas išmetamųjų dujų (degimo produktų) panaudojimo elektros energijos gamybai principas įgyvendinta. Pietų Korėjos įmonė NAVIEN sėkmingai įdiegė minėtą technologiją HYBRIGEN SE katile.
Katile naudojamas Stirlingo variklis, kuris pagal paso duomenis gamina elektrą 1000W (arba 1kW) galia ir 12V įtampa eksploatacijos metu. Kūrėjai teigia, kad pagaminta elektra gali būti naudojama buitiniams prietaisams maitinti.
Šios galios turėtų pakakti buitiniam šaldytuvui (apie 0,1 kW), asmeniniam kompiuteriui (apie 0,4 kW), LCD televizorių (apie 0,2 kW) ir iki 12 LED lempučių, kurių kiekvienos galia 25 W kiekviena.
Navien hybrigen se katilas su įmontuotu generatoriumi ir Stirlingo varikliu. Katilo veikimo metu, be pagrindinių funkcijų, generuojama 1000 W galios elektros energija.
Iš Europos gamintojų „Viessmann“ užsiima plėtra šia kryptimi. Viessmann turi galimybę kliento pasirinkimui pasiūlyti du Vitotwin 300W ir Vitotwin 350F serijų katilus.
Vitotwin 300W buvo pirmasis šios krypties kūrimas. Jis turi gana kompaktišką dizainą ir atrodo labai panašus į įprastą sieninis dujinis katilas. Tiesa, būtent eksploatuojant pirmąjį modelį buvo nustatytos „silpnosios“ Stirlingo sistemos variklio veikimo vietos.
Didžiausia problema pasirodė šilumos išsklaidymas, įrenginio veikimo pagrindas – šildymas ir vėsinimas. Tie. kūrėjai susidūrė su ta pačia problema, su kuria Stirlingas susidūrė ketvirtajame dešimtmetyje praėjusio amžiaus – efektyvus aušinimas, kurį galima pasiekti tik esant dideliems dydžiams aušintuvas.
Būtent todėl atsirado Vitotwin 350F katilo modelis, kuriame buvo ne tik dujinis katilas su elektros generatoriumi, bet ir įmontuotas 175l boileris.
Karšto vandens rezervuaras pagamintas grindų versijoje dėl didelio tiek pačios įrangos, tiek sanitariniams tikslams paruošto skysčio svorio
Šiuo atveju Stirlingo gamyklos stūmoklio aušinimo problema dėl vandens patekimo katilas. Tačiau sprendimas lėmė tai, kad išaugo bendri įrenginio matmenys ir svoris. Tokios sistemos nebegalima montuoti ant sienos kaip įprasto dujinio katilo ir gali būti tik ant grindų.
Viessmann katilai numato galimybę katilo eksploatacines sistemas maitinti iš išorinio šaltinio, t.y. iš centrinių elektros tiekimo tinklų. Viessmann išdėstė įrangą kaip įrenginį, kuris užtikrina savo poreikius (katilinių agregatų eksploatavimą) be galimybės išgauti perteklinės elektros energijos buitiniam vartojimui.
Vitotwin F350 sistema yra katilas su 175l vandens šildymo boileriu. Sistema leidžia šildyti patalpą, tiekia karštą vandenį ir gamina elektrą
Siekiant palyginti šildymo sistemoje įmontuotų generatorių naudojimo efektyvumą. Verta apsvarstyti katilą, kurį sukūrė TERMOFOR įmonės (Baltarusijos Respublika) ir įmonė Krioterm (Rusija, Minskas). Sankt Peterburgas).
Jas verta apsvarstyti ne dėl to, kad jos kažkaip galėtų konkuruoti su minėtomis sistemomis, o palyginti veikimo principus ir elektros energijos gamybos efektyvumą. Šie katilai kaip kurą naudoja tik medieną, presuotos pjuvenos arba medienos briketai, todėl jų negalima prilyginti NAVIEN ir Viessmann modeliams.
Katilas, pavadintas "Indigirkos krosnele", yra orientuotas į ilgalaikį šildymą malkomis ir pan., tačiau jame yra du TEG 30-12 tipo šiluminės elektros generatoriai. Jie yra ant įrenginio šoninės sienelės. Generatorių galia nedidelė, t.y. iš viso jie gali generuoti tik 50-60W prie 12V.
Pagrindinis Indigirka krosnelės įtaisas leidžia ne tik šildyti kambarį, bet ir gaminti maistą ant degiklio. Sistemos papildymas – du 12V šilumos generatoriai, kurių galia 50-60W.
Šiame katile buvo pritaikytas Zebeko metodas, pagrįstas EML susidarymu uždaroje elektros grandinėje. Jis sudarytas iš dviejų skirtingų tipų medžiagų ir palaiko kontaktinius taškus esant skirtingoms temperatūroms. Tie. kūrėjai taip pat naudoja katilo pagamintą šilumą elektros energijai gaminti.
Katilo efektyvumo palyginimas
Lyginant pateiktus katilų tipus, kurie ne tik šildo patalpą (šilumą aušinimo skystis), bet ir generuoti elektrą panaudojant pagamintą šilumą, eksploatacijos metu reikėtų atkreipti dėmesį į svarbius aspektus.
Tiek NAVIEN, tiek Viessmann išdėsto savo katilus, nurodydami neabejotinus pranašumus – visišką automatizavimą procese, nereikia remontuoti techninės priežiūros ir apskritai visiškai nesikiša po eksploatacijos pradžios iki pirkėjas.
Šių katilų veikimui reikalingas tik stabilus sistemos veikimas, stabilus dujų tiekimas (ar tai būtų pagrindiniai tiekimai, suskystintomis dujomis išpilstytas įrenginys ar dujų cisterna). Atitinkamai katilams eksploatuoti naudojamos buitinės dujos, kurios po sudegimo nekelia jokios žalos aplinkai.
Iš principo beveik tą patį galima pasakyti ir apie Indigirkos šildymo krosnelę, tik kuro rūšis čia ne dujos, o malkos, granulės ar presuotos pjuvenos.
Visiškas nebuvimas automatizavimaskuriam reikia elektros. Elektros energijos generavimo sistema ir pats katilas neturi įtakos vienas kito darbui, t.y. sugedus elektros energijos gamybos sistemai, katilas toliau atlieka savo funkcijas.
Visi šie dujų apdorojimo šildymo įrenginiai su Stirlingo varikliais po degikliais gamina elektros energiją, kurią galima panaudoti įvairiems tikslams.
NAVIEN ir Viessmann kompanijų katilai tuo „pasigirti“ negalės, nes Stirlingo sistemos variklis įmontuotas tiesiai į katilo konstrukciją. Tačiau kiek tokios sistemos yra pelningos ir kiek laiko toks katilas atsipirks? Šis klausimas turi būti sprendžiamas išsamiai.
Nagrinėjamų sistemų pelningumas
Iš pirmo žvilgsnio NAVIEN ir Viessmann katilai yra praktiškai mini kogeneracinės elektrinės privačiame name ar net bute.
Net nepaisant didelių gabaritų, galimybė gaminti elektros energiją tiesiog naudojant katilas katilui šildyti ar patalpų šildymui turėtų paskatinti pirkėją nedvejodamas įsirengti tokį „stebuklą“. technologija“.
Tačiau atidžiau panagrinėjus NAVIEN katilą, kyla klausimų, į kuriuos reikia atsakyti. Kai deklaruojama 1 kW galia (laisva galia, kurią galite naudoti savo nuožiūra), katilas sistemos veikimo metu sunaudoja gana daug elektros energijos.
Ką reiškia? Minimalus automatikos veikimas, net jei reikia mažos galios, bet jos reikia, kad veiktų ventiliatorius ir cirkuliacinis siurblys. Išvardinti įrenginiai iš viso ne tik gali sėkmingai sunaudoti šį kilovatą energijos, bet gali ir neužtekti „įsijungus“ sistemai.
Vismann Vitotwin 350F šildymo sistemos su 175l grindiniu katilu schema. Sistema leidžia naudoti tiek elektros energiją iš išorinio šaltinio, tiek perteklinę pagamintą elektros energiją perkelti į bendrą tinklą.
Lygiai tokie patys klausimai kyla ir dėl „Viessmann“ katilų, tačiau čia bent jau nebuvo deklaruota galimybė išgauti elektrą savo reikmėms. Buvo numatyta tik autonominio sistemos veikimo galimybė, kai nėra išorinio maitinimo.
Nors kūrėjai nedelsdami nurodo, kad „sistemai gali prireikti papildomos elektros energijos esant didžiausiai apkrovai“. Atsižvelgiant į deklaruojamą 3500 kWh per metus pagaminamos elektros energijos, šis niuansas jau kelia abejonių, o paprastais ir paprastais skaičiavimais gauname taip:
3500:6 (standartinio šildymo sezono mėnesiai): 30 (vidutiniškai 30 kalendorinių dienų): 24 (24 val. per parą) = 0,81 kWh.
Tie. katilas gamina apie 800W stabiliai (nuolat) veikiant, bet kiek pati sistema sunaudoja darbo metu? Galbūt tas pats, pagamintas 800 W, o galbūt ir daugiau.
Be to, elektra susidaro tik degiklio veikimo metu. Tie. arba reikalingas nuolatinis sistemos veikimas, arba viskas kiek kitaip, kaip teigia sistemos kūrėjai.
Kokie buvo šie skaičiavimai? Malkomis kūrenama katilo sistema tikrai atiduoda savo 50Wh (arba 0,05kWh), kurią galima panaudoti planšetei, telefonui ir pan. net už banalią „darbo LED lemputę“. Priešingai nei dviejų pasaulinio garso kompanijų plėtra, tačiau aprašyti pokyčiai akivaizdžiai atrodo labiau kaip geras rinkodaros triukas ir nieko daugiau.
Kalbant apie šių sistemų kainų politiką, paprastai sunku ką nors įvertinti. Kadangi net gamintojai Viessmann ir NAVIEN iš karto nustato, kad įrangai „nereikalauja techninės priežiūros“. Išvertus į paprastą kalbą – sugedo, vadinasi, įrenginį reikia visiškai pakeisti.
Tai gali būti taikoma ne visai sistemai, o atskiriems komponentams: Stirlingo varikliui, dujų degiklio sistemai ir kt. Rezultatas bus gana įspūdingas kiekis. Remiantis tuo, kad vidutinė šių sistemų kaina yra apie 12 tūkstančių rublių. eurų arba 13,5 tūkst. $. Katilo su generatoriumi veikimo schema, tada tokioje situacijoje gali laimėti tik sistemų gamintojas.
Indigirka krosnelė palyginime išvis negali dalyvauti ne tik dėl to, kad kuro rūšis ne dujinė, bet ir kaina nepalyginama (15 kartų mažiau), bet todėl, kad krosnelė yra skirta ne buitiniam naudojimui, o labiau kelionėms, ekspedicijoms ir ir tt
Jei Europoje situacija su energijos nešikliais daro didelę įtaką vartotojo pasirinkimui (renkantis šildymo sistemas arba energijos tiekimas) ekonomiškumo ir ekologiškumo požiūriu ES valstybės tai skatina subsidijuodamos įvedimą tokios sistemos.
Rusijos vidaus vartotojui tokios sistemos greičiausiai bus per brangios tiek iš pradžių „sistema + montavimas“, tiek eksploatacijos metu.
Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema
Stirlingo variklio, kuriame įrengtas dujų katilas, veikimo principas:
Dujinio katilo su elektros generatoriumi veikimo demonstravimas:
Malkinės krosnelės su elektros generatoriumi pavyzdys palyginimui su dujiniu įrenginiu:
Nepamirškite, kad Europos energiją gaminančios įmonės yra gana lojalios energiją taupančios įrangos „gamintojams“.
Rusijoje galimybė gaminti ir perduoti elektros energiją į tinklą buitiniam vartotojui ne tik nėra nustatyta įstatymais, bet ir tinklo įmonių nelinksma. Todėl mažai tikėtina, kad šiandien pateiktos sistemos turės rimtų galimybių pritaikyti Rusijos Federacijos sąlygomis.
Prašome pakomentuoti pateiktą svarstymui straipsnį žemiau esančioje bloko formoje, užduoti klausimus, talpinti nuotraukas šia tema. Pasakykite mums, ar esate susipažinę su katilais su elektros energijos generavimo sistemomis. Pasidalinkite naudinga informacija, kuri bus naudinga svetainės lankytojams.
