Uzmanīgu attieksmi pret energoresursiem galvenokārt nosaka fakts, ka gandrīz visas dabas rezerves nav bezgalīgas. Ekonomisks visu veidu degvielas patēriņš prasa jaunu sistēmu izstrādi vai esošo radikālu modernizāciju.
Tātad gāzes katls ar elektrisko ģeneratoru ir viens no hibrīdsistēmu veidiem, kas ļauj saprātīgi pārvaldīt zilo degvielu. Iepazīstināsim ar iekārtu darbības principu, kas kopā ar siltumenerģiju ģenerē elektroenerģiju. Iedomāsimies tipiskus hibrīda vienību modeļus.
Raksta saturs:
- Efektīvs enerģijas patēriņš
- Pārskats par katlu ražotājiem ar ģeneratoru
- Katla efektivitātes salīdzinājums
- Aplūkoto sistēmu rentabilitāte
- Secinājumi un noderīgs video par tēmu
Efektīvs enerģijas patēriņš
Pat parasts lajs, kuram mājas apkurei ir uzstādīts gāzes katls, var brīnīties par siltumenerģijas izmantošanas racionalitāti. Patiešām, sadedzinot gāzi katlā, netiek izmantots viss saražotais siltums.
Vienmēr apkures sistēmas darbības laikā neatgriezeniski tiek zaudēta daļa siltuma. Tas parasti notiek, kad sadegšanas produkti no katla nonāk atmosfērā. Faktiski tā ir zaudētā enerģija, ko varētu izmantot.
Par ko tieši mēs runājam? Par iespēju izmantot izšķērdētu "izmesto" siltumu elektroenerģijas ražošanā.
Pieņemot, ka apkures katla sistēma jau ir optimizēta, lai maksimāli palielinātu efektivitāti, tad “Izmestā” enerģija joprojām veido ievērojamu daļu no enerģijas, kas izdalās sadegšanas laikā degviela
Degvielas veidi var būt dažādi, sākot ar banālu malku un visu veidu briketēm, beidzot ar visekonomiskāko varianti: galvenā gāze, kuras sastāvā ir pārsvars metāns, mākslīgā zilā degviela un sašķidrināts propāns-butāns maisījumi.
Var šķist, ka tas ir tālu no “Amerikas atklāšanas”, bet patiesībā tehnoloģija, ko tālajā 1943. gadā izstrādāja Roberts Stērlings, vai, pareizāk sakot, instalācija pastāv. Tās konstrukcijas īpatnības un darbības pamatprincips ļauj šo sistēmu klasificēt kā iekšdedzes dzinēju.
Kāpēc tad šī instalācija netika izmantota tik ilgu laiku? Atbilde ir vienkārša – tehnoloģiju teorētiskā attīstība pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados praksē izrādījās ļoti apgrūtinoša.
Izstrādes brīdī pastāvošās tehnoloģijas un materiāli neļāva samazināt iekārtas izmērus, un esošās elektroenerģijas ražošanas metodes bija ekonomiski izdevīgākas.
Ierīces, kas bezjēdzīgi patērēto siltumu pārvērš elektroenerģijā, iekļaušana gāzes katla shēmā var ievērojami palielināt gāzes pārstrādes rūpnīcas efektivitāti.
Kas mūs šodien var likt aizdomāties par uzmanīgāku attieksmi pret resursiem, kas nav atjaunojami? Tagad visā pasaulē ir izplatīta problēma – tehnoloģiju attīstība neizbēgami noved pie elektroenerģijas patēriņa pieauguma.
Patēriņa pieaugums notiek tik straujos tempos, ka elektrotīklu uzņēmumiem nav laika modernizēt elektroenerģijas pārvades sistēmas, nemaz nerunājot par ražošanu. Šī situācija neizbēgami noved pie tā, ka elektroapgādes sistēmu elementi sabojājas, un dažos gadījumos tas var notikt ar apskaužamu regularitāti.
Mūsdienu apkures katli ir aprīkoti ar vadības sistēmām, kas arī ir nepastāvīgas. Cirkulācijas sūknim, sensoriem, automatizācijai, pašam panelim nepieciešama jauda. Viss ierīču komplekts var neradīt bažas par veiktspējas saglabāšanu strāvas padeves pārtraukuma laikā.
Piespiedu apkures sistēmas nevar iedarbināt bez elektrības. Elektrības padeves pārtraukums apkures sezonas laikā viņiem ir gandrīz katastrofāls. Tas ne tikai neizbēgami izraisīs telpas strauju atdzišanu, bet ar ilgu dīkstāves sildīšanu ķēde var sasalt.
Ilgstoša apkures sistēmas nedarbošanās aukstajā sezonā noved pie sistēmas sasalšanas apkure, ledus aizbāžņu parādīšanās tajā un tā rezultātā iekārtu un apkures cauruļu bojājumi plaisa
Standarta esošie problēmas risinājumi - uzstādīšana nepārtrauktās barošanas avoti, dažādu modifikāciju ģeneratori (gāzes, benzīna, dīzeļa ģeneratori vai netradicionāli avoti - vēja turbīnas vai mini termoelektrostacijas, hidroelektrostacijas).
Taču šis risinājuma ceļš nebūt nav pieņemams visiem, jo daudziem ir grūti atvēlēt vietu autonoma elektroenerģijas piegādātāja ierīkošanai.
Ja individuālo māju iedzīvotāji joprojām var atvēlēt vietu ģeneratoram, tad uzstādīšanai daudzstāvu ēkā tas ir gandrīz neiespējami. Tādējādi izrādās, ka, pazūdot elektrībai, pirmie cieš daudzdzīvokļu māju iedzīvotāji ar individuālo apkures sistēmu.
Tāpēc, pirmkārt, uzņēmumi, kas ražo komponentus apkures sistēmu montāžai, uzdeva sev jautājumu par apkures sistēmas “izmestā” siltuma pilnvērtīgu izmantošanu. Domājām, kā izšķērdēto vielu izmantot elektroenerģijas ražošanā.
No labi zināmajām tehnoloģijām izstrādātāji ir izvēlējušies “labi aizmirsto” Stirling instalāciju, modernās tehnoloģijas ļauj palielināt tās efektivitāti, saglabājot kompakto izmēru.
Stirlinga dzinēja darbības princips ir motora virzuļa kustība uz augšu un uz leju. Motors darbojas gandrīz klusi un neizraisa mašīnas vibrācijas.
Stirlingas rūpnīcas darbības princips ir balstīts uz darba šķidruma sildīšanas un dzesēšanas izmantošanu, kas savukārt darbina mehānismu, kas ģenerē elektrisko enerģiju.
Ievadītā gāze atrodas (slēgtā) virzuļa iekšpusē; sildot, gāzveida vide izplešas un virza virzuli vienā virzienā, pēc atdzesēšanas dzesētājā tas saraujas un virzuli virza otrā virzienā pusē.
Pārskats par katlu ražotājiem ar ģeneratoru
Apskatīsim konkrētus mūsdienās pastāvošo sadzīves katlu sistēmas piemērus, kuros izplūdes gāzu (sadegšanas produktu) izmantošanas princips elektroenerģijas ražošanā ir veiksmīgi īstenots īstenota. Dienvidkorejas uzņēmums NAVIEN ir veiksmīgi ieviesis iepriekš minēto tehnoloģiju HYBRIGEN SE katlā.
Katlā tiek izmantots Stirlinga dzinējs, kurš pēc pases datiem ģenerē elektroenerģiju ar 1000W (vai 1kW) jaudu un 12V spriegumu darbības laikā. Izstrādātāji apgalvo, ka saražoto elektroenerģiju var izmantot sadzīves tehnikas barošanai.
Ar šo jaudu vajadzētu pietikt, lai darbinātu mājsaimniecības ledusskapi (apmēram 0,1 kW), personālo datoru (apmēram 0,4kW), LCD TV (apmēram 0,2kW) un līdz 12 LED spuldzēm ar katras jaudu 25W katrs.
Navien hybrigen se katls ar iebūvētu ģeneratoru un Stirlinga dzinēju. Katla darbības laikā papildus galvenajām funkcijām tiek saražota elektroenerģija ar jaudu 1000 W.
No Eiropas ražotājiem Viessmann nodarbojas ar attīstību šajā virzienā. Viessmann ir iespēja pēc klienta izvēles piedāvāt divus Vitotwin 300W un Vitotwin 350F sērijas katlu modeļus.
Vitotwin 300W bija pirmā attīstība šajā virzienā. Tam ir diezgan kompakts dizains un tas izskatās ļoti līdzīgs parastajam sienas gāzes katls. Tiesa, tieši pirmā modeļa darbības laikā tika identificēti Stirlinga sistēmas dzinēja darbības “vājie” punkti.
Lielākā problēma izrādījās siltuma izkliede, ierīces darbības pamatā ir apkure un dzesēšana. Tie. izstrādātāji saskārās ar to pašu problēmu, ar kuru Stirlings saskārās četrdesmitajos gados pagājušā gadsimta - efektīva dzesēšana, ko var panākt tikai ar ievērojamiem izmēriem dzesētājs.
Tāpēc parādījās Vitotwin 350F katla modelis, kurā bija ne tikai gāzes katls ar elektrības ģeneratoru, bet arī iebūvēts 175l katls.
Karstā ūdens uzglabāšanas tvertne ir izgatavota grīdas versijā gan pašas iekārtas, gan sanitārajām vajadzībām sagatavotā šķidruma lielā svara dēļ
Šajā gadījumā Stirlinga rūpnīcas virzuļa dzesēšanas problēma ūdens iekļūšanas dēļ katls. Tomēr lēmums noveda pie tā, ka palielinājās instalācijas kopējie izmēri un svars. Šādu sistēmu vairs nevar montēt pie sienas kā parasto gāzes katlu, un tā var būt tikai stāvoša uz grīdas.
Viessmann katli paredz iespēju barot katla darbības sistēmas no ārēja avota, t.i. no centrālajiem elektroapgādes tīkliem. Viessmann iekārtu pozicionēja kā ierīci, kas nodrošina savas vajadzības (katlu agregātu darbību) bez iespējas iegūt lieko elektroenerģiju sadzīves patēriņam.
Vitotwin F350 sistēma ir katls ar 175l ūdens sildīšanas katlu. Sistēma ļauj sildīt telpu, nodrošina karsto ūdeni un ģenerē elektrību
Lai salīdzinātu apkures sistēmā iebūvēto ģeneratoru izmantošanas efektivitāti. Ir vērts apsvērt katlu, ko izstrādājuši uzņēmumi TERMOFOR (Baltkrievijas Republika) un uzņēmums Krioterm (Krievija, Minska). Sanktpēterburga).
Ir vērts tos apsvērt nevis tāpēc, ka tie varētu kaut kā konkurēt ar iepriekš minētajām sistēmām, bet gan lai salīdzinātu darbības principus un elektroenerģijas ražošanas efektivitāti. Šie katli kā kurināmo izmanto tikai koksni, presētas zāģu skaidas vai koka briketes, tāpēc tās nevar pielīdzināt NAVIEN un Viessmann modeļiem.
Katls ar nosaukumu "Indigirka apkures krāsns" ir orientēts uz ilgstošu apkuri ar malku u.c., bet ir aprīkots ar diviem TEG 30-12 tipa termoelektrības ģeneratoriem. Tie atrodas uz ierīces sānu sienas. Ģeneratoru jauda ir maza, t.i. kopā tie spēj radīt tikai 50-60W pie 12V.
Indigirka plīts pamatierīce ļauj ne tikai sildīt telpu, bet arī gatavot ēdienu uz degļa. Sistēmas papildinājums ir divi 12V siltuma ģeneratori ar jaudu 50-60W.
Šajā katlā pielietojumu ir atradusi Zebeka metode, kuras pamatā ir EML veidošanās slēgtā elektriskā ķēdē. Tas sastāv no diviem atšķirīgiem materiālu veidiem un uztur saskares punktus dažādās temperatūrās. Tie. izstrādātāji izmanto arī katla radīto siltumu elektroenerģijas ražošanai.
Katla efektivitātes salīdzinājums
Salīdzinot uzrādītos apkures katlu veidus, kas ne tikai silda telpu (silt dzesēšanas šķidrums), bet arī ražot elektroenerģiju, izmantojot saražoto siltumu, ekspluatācijas laikā jāpievērš uzmanība svarīgiem aspektiem.
Gan NAVIEN, gan Viessmann novieto savus apkures katlus, norādot uz nenoliedzamām priekšrocībām - pilnīgu automatizāciju process, nav nepieciešams servisa remonts un kopumā pilnīga iejaukšanās pēc nodošanas ekspluatācijā līdz pircējs.
Šo katlu darbībai ir nepieciešama tikai stabila sistēmas darbība, stabila gāzes pieejamība (vai tās būtu galvenās piegādes, pudelēs iepildīta iekārta ar sašķidrinātu gāzi vai gasholder). Attiecīgi apkures katlu darbībai tiek izmantota sadzīves gāze, kas pēc sadegšanas nerada nekādu kaitējumu videi.
Principā gandrīz to pašu var teikt par Indigirka apkures krāsni, tikai kurināmā veids šeit nav gāze, bet malka, granulas vai presētas zāģskaidas.
Pilnīga prombūtne automatizācijakam nepieciešama elektrība. Elektriskās enerģijas ģenerēšanas sistēma un pats katls neietekmē viens otra darbību, t.i. ja elektroenerģijas ražošanas sistēma neizdodas, katls turpina pildīt savas funkcijas.
Visas šīs gāzes apstrādes sildīšanas iekārtas ar Stirlinga dzinējiem zem degļiem ražo elektroenerģiju, ko var izmantot dažādiem mērķiem.
Firmas NAVIEN un Viessmann katli ar to nevarēs "lielīties", jo Stirlinga sistēmas dzinējs ir iebūvēts tieši katla konstrukcijā. Bet cik izdevīgas ir šādas sistēmas un cik ilgi šāds katls atmaksāsies? Šis jautājums ir jārisina detalizēti.
Aplūkoto sistēmu rentabilitāte
No pirmā acu uzmetiena NAVIEN un Viessmann apkures katli ir praktiski mini-koģenerācijas stacijas privātmājā vai pat dzīvoklī.
Pat neskatoties uz lielajiem gabarītiem, iespēja ražot elektroenerģiju, vienkārši izmantojot katls apkures katla vai telpu apkurei jāmudina pircēju bez vilcināšanās uzstādīt šādu “brīnumu”. tehnoloģija."
Bet, rūpīgāk izpētot NAVIEN katlu, rodas jautājumi, uz kuriem ir jāatbild. Ar deklarēto jaudu 1 kW (brīvā jauda, ko var izmantot pēc saviem ieskatiem) apkures katls sistēmas darbības laikā patērē diezgan daudz elektroenerģijas.
Kas ir domāts? Vismaz automatizācijas darbība, pat ja ir nepieciešams neliels jaudas daudzums, bet tas ir nepieciešams, lai ventilators un cirkulācijas sūknis darbotos. Uzskaitītās ierīces kopumā var ne tikai veiksmīgi patērēt šo kilovatu enerģijas, bet ar to var nepietikt, kad sistēma tiek “pārtaktēta”.
Vissmann Vitotwin 350F apkures sistēmas shematiskā shēma ar 175l grīdas katlu. Sistēma ļauj gan izmantot elektroenerģiju no ārēja avota, gan pārsūtīt saražoto elektroenerģiju uz vispārējo tīklu.
Tieši tādi paši jautājumi rodas attiecībā uz Viessmann katliem, taču šeit vismaz nebija deklarēta iespēja iegūt elektroenerģiju savām vajadzībām. Tika noteikta tikai sistēmas autonomas darbības iespēja bez ārējās piegādes.
Lai gan izstrādātāji nekavējoties norāda, ka "maksimālās slodzes gadījumā sistēmai var būt nepieciešama papildu elektriskā jauda". Uz deklarēto 3500 kWh gadā saražotās elektroenerģijas fona šī nianse jau ir apšaubāma, un ar vienkāršiem un vienkāršiem aprēķiniem mēs iegūstam sekojošo:
3500:6 (standarta apkures sezonas mēneši): 30 (vidēji 30 kalendārās dienas): 24 (24 stundas diennaktī) = 0,81 kWh.
Tie. katls stabilas (pastāvīgas) darbības laikā saražo ap 800W, bet cik pati sistēma ekspluatācijas laikā patērē? Varbūt tas pats, ražo 800 W, un, iespējams, vairāk.
Turklāt elektrība tiek ražota tikai degļa darbības laikā. Tie. vai nu nepieciešama pastāvīga sistēmas darbība, vai arī viss ir nedaudz savādāk, kā saka sistēmas izstrādātāji.
Kādi bija šie aprēķini? Malkas katlu sistēma tiešām izdod savus 50Wh (jeb 0,05kWh), ko var izmantot planšetdatora, telefona u.c. uzlādēšanai. pat banālajai "darba LED spuldzei". Pretēji divu pasaulslavenu uzņēmumu attīstībai, taču aprakstītās norises viennozīmīgi vairāk izskatās pēc laba mārketinga trika, un ne vairāk.
Runājot par šo sistēmu cenu politiku, parasti ir grūti kaut ko novērtēt. Tā kā pat ražotāji Viessmann un NAVIEN uzreiz nosaka, ka iekārtai "neprasa apkope". Tulkojumā vienkāršā valodā - tas salūza, kas nozīmē, ka iekārta ir pilnībā jānomaina.
Tas var attiekties nevis uz visu sistēmu, bet gan uz atsevišķām sastāvdaļām: Stirlinga dzinēju, gāzes degļu sistēmu utt. Rezultāts būs diezgan iespaidīgs daudzums. Pamatojoties uz to, ka šo sistēmu vidējā cena ir aptuveni 12 tūkstoši rubļu. eiro jeb 13,5 tūkst. $. Katla darbības shēma ar ģeneratoru, tad šādā situācijā var uzvarēt tikai sistēmu ražotājs.
Indigirka plīts nemaz nevar piedalīties salīdzināšanā ne tikai tāpēc, ka degvielas veids nav gāze, bet arī cena nav salīdzināma (15 reizes mazāk), bet tāpēc, ka plīts ir novietots nevis lietošanai mājās, bet vairāk ceļojumiem, ekspedīcijām un utt.
Ja Eiropā situācija ar enerģijas nesējiem būtiski ietekmē patērētāja izvēli (izvēloties apkures sistēmas vai energoapgāde) ekonomikas un videi draudzīguma ziņā ES valstis to stimulē, subsidējot ieviešanu šādas sistēmas.
Iekšzemes patērētājam Krievijā šādas sistēmas, visticamāk, būs pārāk dārgas gan sākotnēji “sistēma + uzstādīšana”, gan darbības laikā.
Secinājumi un noderīgs video par tēmu
Stirlinga dzinēja darbības princips, kas aprīko gāzes katlu:
Gāzes katla ar elektroenerģijas ģeneratoru darbības demonstrēšana:
Malkas plīts ar elektroenerģijas ģeneratoru piemērs salīdzināšanai ar gāzes bloku:
Neaizmirstiet, ka Eiropas enerģijas ražošanas uzņēmumi ir diezgan lojāli pret enerģijas taupīšanas iekārtu "ražotājiem".
Krievijā iespēja mājsaimniecības patērētājam ražot un pārvadīt elektroenerģiju tīklā ne tikai nav noteikta likumā, bet arī tīkla uzņēmumi to neatbalsta. Tāpēc maz ticams, ka piedāvātajām sistēmām šodien būs nopietnas izredzes tos izmantot Krievijas Federācijas apstākļos.
Lūdzu, komentējiet izskatīšanai iesniegto rakstu zemāk esošajā bloka veidlapā, uzdodiet jautājumus, ievietojiet fotoattēlus par šo tēmu. Pastāstiet mums par to, vai esat pazīstams ar apkures katliem ar elektroenerģijas ražošanas sistēmām. Dalieties ar noderīgu informāciju, kas noderēs vietnes apmeklētājiem.
