Zorgvuldige omgang met energiebronnen wordt in de eerste plaats gedicteerd door het feit dat bijna alle natuurlijke reserves niet eindeloos zijn. Zuinig verbruik van alle soorten brandstof vereist de ontwikkeling van nieuwe systemen of een radicale modernisering van bestaande systemen.
Een gasketel met een elektrische generator is dus een van de soorten hybride systemen waarmee u blauwe brandstof redelijk kunt beheren. We laten u kennismaken met het werkingsprincipe van apparatuur die naast thermische energie ook elektrische energie opwekt. Laten we ons typische modellen van hybride eenheden voorstellen.
De inhoud van het artikel:
- Efficiënt energieverbruik
- Overzicht van fabrikanten van ketels met een generator
- Vergelijking van ketelrendementen
- Winstgevendheid van de beschouwde systemen
- Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Efficiënt energieverbruik
Zelfs een gewone leek die een gasboiler heeft geïnstalleerd om zijn huis te verwarmen, kan zich afvragen of het verstandig is om thermische energie te gebruiken. Bij het verbranden van gas in een ketel wordt immers niet alle opgewekte warmte gebruikt.
Altijd tijdens de werking van het verwarmingssysteem gaat een deel van de warmte onherstelbaar verloren. Dit gebeurt meestal wanneer verbrandingsproducten uit de ketel vrijkomen in de atmosfeer. In feite is dit de verloren energie, die zou kunnen worden gebruikt.
Waar hebben we het precies over? Over de mogelijkheid om verspilde "uitgeworpen" warmte te gebruiken bij de productie van elektrische energie.
Ervan uitgaande dat het verwarmingsketelsysteem al is geoptimaliseerd om de efficiëntie te maximaliseren, dan De "uitgeworpen" energie vormt nog steeds een aanzienlijk deel van de energie die vrijkomt bij de verbranding brandstof
De soorten brandstof kunnen verschillen, beginnend met banaal brandhout en allerlei soorten briketten, eindigend met de meest economische opties: hoofdgas met overwegend methaan in de samenstelling, kunstmatige blauwe brandstof en propaan-butaan vloeibaar gemaakt mengsels.
Het lijkt misschien dat dit verre van de "ontdekking van Amerika" is, maar in feite bestaat de technologie die in 1943 door Robert Stirling is ontwikkeld, of beter gezegd, de installatie. De ontwerpkenmerken en het basisprincipe van de werking maken het mogelijk om dit systeem te classificeren als een verbrandingsmotor.
Waarom is deze installatie dan zo lang niet gebruikt? Het antwoord is simpel: de theoretische ontwikkeling van technologie in de jaren veertig van de vorige eeuw bleek in de praktijk erg omslachtig.
De technologieën en materialen die ten tijde van de ontwikkeling bestonden, maakten het niet mogelijk de omvang van de installatie te verkleinen en de bestaande methoden voor het opwekken van elektrische energie waren kosteneffectiever.
De opname in het schema van een gasketel van een apparaat dat nutteloze verbruikte warmte omzet in elektriciteit kan de efficiëntie van een gasverwerkingsinstallatie aanzienlijk verhogen
Wat kan ons vandaag doen nadenken over een voorzichtigere houding ten opzichte van hulpbronnen die niet hernieuwbaar zijn? Nu is er over de hele wereld een gemeenschappelijk probleem: de ontwikkeling van technologie leidt onvermijdelijk tot een toename van het verbruik van elektrische energie.
De toename van het verbruik gaat zo snel dat netwerkbedrijven geen tijd hebben om de transmissiesystemen van elektrische energie te moderniseren, om nog maar te zwijgen van de productie. Deze situatie leidt er onvermijdelijk toe dat de elementen van voedingssystemen falen, en in sommige gevallen kan dit met benijdenswaardige regelmaat gebeuren.
Moderne verwarmingsketels zijn uitgerust met regelsystemen die ook vluchtig zijn. De circulatiepomp, sensoren, automatisering, het paneel zelf hebben stroom nodig. De hele set apparaten kan alleen maar zorgen baren voor het behoud van de prestaties tijdens een stroomstoring.
Geforceerde verwarmingssystemen kunnen niet worden gestart zonder elektriciteit. Een stroomstoring tijdens het stookseizoen is voor hen bijna catastrofaal. Dit zal niet alleen onvermijdelijk leiden tot een snelle afkoeling van de kamer, maar bij een lange inactieve verwarming kan het circuit bevriezen.
Langdurige uitval van het verwarmingssysteem in het koude seizoen leidt tot bevriezing van het systeem verwarming, tot het verschijnen van ijsproppen erin en als gevolg daarvan tot schade aan apparatuur en verwarmingsbuizen als gevolg van gat
Standaard bestaande oplossingen voor het probleem - installatie ononderbroken stroomvoorziening, generatoren van verschillende modificaties (gas-, benzine-, dieselgeneratoren of niet-traditionele bronnen - windturbines of mini-warmtekrachtcentrales, waterkrachtcentrales).
Maar dit oplossingspad is lang niet voor iedereen acceptabel, aangezien het voor velen moeilijk is om ruimte toe te wijzen voor het installeren van een autonome elektriciteitsleverancier.
Als bewoners van individuele huizen nog ruimte kunnen toewijzen voor een generator, dan is dit bijna onmogelijk voor installatie in een gebouw met meerdere verdiepingen. Zo blijkt dat bewoners van appartementsgebouwen met een individueel verwarmingssysteem als eerste de dupe zijn als de stroom uitvalt.
Dat is de reden waarom bedrijven die componenten produceren voor het monteren van verwarmingssystemen zich in de eerste plaats de vraag stelden naar het volledige gebruik van warmte die door het verwarmingssysteem wordt "weggegooid". We hebben nagedacht over hoe we de afvalstof kunnen gebruiken bij het opwekken van elektriciteit.
Van de bekende technologieën hebben de ontwikkelaars gekozen voor de "goed vergeten" Stirling-installatie, moderne technologieën maken het mogelijk om de efficiëntie te verhogen met behoud van het compacte formaat.
Het werkingsprincipe van de Stirling-motor is de beweging van de motorzuiger op en neer. De motor loopt vrijwel geruisloos en veroorzaakt geen machinetrillingen.
Het werkingsprincipe van de Stirling-fabriek is gebaseerd op het gebruik van verwarming en koeling van de werkvloeistof, die op zijn beurt een mechanisme aandrijft dat elektrische energie opwekt.
Het geïnjecteerde gas bevindt zich in de (gesloten) zuiger; bij verhitting zet het gasvormige medium uit en beweegt de zuiger in de ene richting, na afkoeling in de koeler trekt hij samen en beweegt de zuiger in de andere richting kant.
Overzicht van fabrikanten van ketels met een generator
Laten we specifieke voorbeelden bekijken van het systeem van huishoudelijke ketels dat tegenwoordig bestaat, waarin het principe om uitlaatgassen (verbrandingsproducten) te gebruiken om elektriciteit op te wekken is succesvol gebleken geïmplementeerd. Het Zuid-Koreaanse bedrijf NAVIEN heeft bovenstaande technologie met succes geïmplementeerd in een HYBRIGEN SE-ketel.
De ketel maakt gebruik van een Stirlingmotor, die volgens de paspoortgegevens tijdens bedrijf elektriciteit opwekt met een vermogen van 1000W (of 1kW) en een spanning van 12V. De ontwikkelaars beweren dat de opgewekte elektriciteit kan worden gebruikt om huishoudelijke apparaten van stroom te voorzien.
Dit vermogen zou voldoende moeten zijn om een huishoudelijke koelkast (ongeveer 0,1 kW) en een personal computer van stroom te voorzien (ongeveer 0,4kW), lcd-tv (ongeveer 0,2kW) en tot 12 LED-lampen met elk een vermogen van 25W elk.
Navien hybrigen se boiler met ingebouwde generator en Stirlingmotor. Tijdens de werking van de ketel wordt naast de hoofdfuncties elektriciteit opgewekt in de orde van grootte van 1000 W vermogen
Van de Europese fabrikanten is Viessmann bezig met ontwikkelingen in deze richting. Viessmann heeft de mogelijkheid om naar keuze van de klant twee modellen ketels van de series Vitotwin 300W en Vitotwin 350F aan te bieden.
De Vitotwin 300W was de eerste ontwikkeling in deze richting. Het heeft een vrij compact ontwerp en lijkt erg op het gebruikelijke wandgemonteerde gasketel. Toegegeven, het was tijdens de werking van het eerste model dat de "zwakke" punten in de werking van de Stirling-systeemmotor werden geïdentificeerd.
Het grootste probleem bleek warmteafvoer te zijn, de basis van de werking van het apparaat is verwarming en koeling. Die. ontwikkelaars stonden voor hetzelfde probleem als Stirling in de jaren veertig van de vorige eeuw - effectieve koeling, die alleen kan worden bereikt met aanzienlijke afmetingen koeler.
Daarom verscheen het ketelmodel Vitotwin 350F, dat niet alleen een gasketel met elektriciteitsgenerator omvatte, maar ook een ingebouwde ketel van 175 liter.
De opslagtank voor warm water is gemaakt in de vloerversie vanwege het grote gewicht van zowel de apparatuur zelf als de vloeistof die is voorbereid voor sanitaire doeleinden
In dit geval het probleem van het koelen van de zuiger van de Stirling-fabriek door binnendringen van water boiler. De beslissing leidde er echter toe dat de totale afmetingen en het gewicht van de installatie toenam. Een dergelijk systeem kan niet meer zoals een conventionele gasketel aan de muur worden gemonteerd en kan alleen op de vloer worden geplaatst.
Viessmann-ketels bieden de mogelijkheid om de ketelbedrijfsinstallaties te voeden vanuit een externe bron, d.w.z. van de centrale stroomvoorzieningsnetwerken. Viessmann positioneerde de apparatuur als een apparaat dat in zijn eigen behoeften voorziet (de werking van ketelunits) zonder de mogelijkheid om overtollige elektriciteit af te nemen voor huishoudelijk gebruik.
De installatie Vitotwin F350 is een verwarmingsketel met een waterverwarmingsketel van 175 l. Met het systeem kunt u de ruimte verwarmen, warm water leveren en elektriciteit opwekken
Om de efficiëntie te vergelijken van het gebruik van generatoren die in het verwarmingssysteem zijn ingebouwd. Het is de moeite waard om de ketel te overwegen, die is ontwikkeld door de TERMOFOR-bedrijven (Republiek Wit-Rusland) en het bedrijf Krioterm (Rusland, Minsk). Sint Petersburg).
Het is de moeite waard om ze te overwegen, niet omdat ze op de een of andere manier kunnen concurreren met de bovenstaande systemen, maar om de werkingsprincipes en de efficiëntie van het opwekken van elektrische energie te vergelijken. Deze ketels gebruiken alleen hout als brandstof, geperst zaagsel of briketten op basis van hout, dus ze kunnen niet worden vergeleken met modellen van NAVIEN en Viessmann.
De ketel, genaamd "Indigirka Heating Stove", is gericht op langdurige verwarming met hout, enz., maar is uitgerust met twee thermische elektriciteitsgeneratoren van het type TEG 30-12. Ze bevinden zich aan de zijwand van de unit. Het vermogen van de generatoren is klein, d.w.z. in totaal kunnen ze slechts 50-60W genereren bij 12V.
Het fundamentele apparaat van de Indigirka-kachel maakt het niet alleen mogelijk om de kamer te verwarmen, maar ook om voedsel op de brander te koken. De toevoeging van het systeem zijn twee 12V warmtegeneratoren met een vermogen van 50-60W.
In deze ketel heeft de Zebek-methode, gebaseerd op de vorming van een EMF in een gesloten elektrisch circuit, toepassing gevonden. Het bestaat uit twee verschillende soorten materiaal en onderhoudt contactpunten bij verschillende temperaturen. Die. ontwikkelaars gebruiken de warmte die door de ketel wordt gegenereerd ook om elektrische energie op te wekken.
Vergelijking van ketelrendementen
Vergelijking van de gepresenteerde soorten ketels, die niet alleen de kamer verwarmen (heat koelmiddel), maar ook elektriciteit opwekken door de gegenereerde warmte te gebruiken, moet u tijdens het gebruik op belangrijke aspecten letten.
Zowel NAVIEN als Viessmann positioneren hun ketels en wijzen op onmiskenbare voordelen - volledige automatisering proces, geen behoefte aan servicereparaties en, in het algemeen, de volledige afwezigheid van tussenkomst na inbedrijfstelling door koper.
Voor de werking van deze ketels is alleen de stabiele werking van het systeem nodig, de stabiele beschikbaarheid van gas (of het nu gaat om hoofdtoevoer, een gebottelde installatie met vloeibaar gas of benzinetank). Dienovereenkomstig wordt huishoudgas gebruikt voor de werking van ketels, dat na verbranding geen schade aan het milieu toebrengt.
In principe kan bijna hetzelfde worden gezegd over de Indigirka-kachel, alleen is het type brandstof hier geen gas, maar brandhout, pellets of geperst zaagsel.
Volledige afwezigheid automatiseringwaarvoor elektriciteit nodig is. Het systeem voor het opwekken van elektrische energie en de ketel zelf hebben geen invloed op elkaars werking, d.w.z. als het stroomopwekkingssysteem uitvalt, blijft de ketel zijn functies uitvoeren.
Al deze gasverwerkende verwarmingsinstallaties, met Stirlingmotoren onder de branders, produceren elektrische energie die voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt.
Ketels van NAVIEN- en Viessmann-bedrijven zullen hier niet op kunnen "opscheppen", aangezien de Stirling-systeemmotor direct in het ontwerp van de ketel is ingebouwd. Maar hoe rendabel zijn dergelijke systemen en hoe lang zal zo'n ketel zijn vruchten afwerpen? Deze kwestie moet in detail worden behandeld.
Winstgevendheid van de beschouwde systemen
Op het eerste gezicht zijn de ketels van NAVIEN en Viessmann praktisch mini-WKK's in een privéwoning of zelfs een appartement.
Zelfs ondanks de grote totale afmetingen, de mogelijkheid om elektrische energie eenvoudig op te wekken door te gebruiken ketel voor verwarming een ketel of ruimteverwarming zou de koper moeten aanmoedigen om zonder aarzelen zo'n "wonder" te installeren technologie."
Maar bij nader onderzoek van de NAVIEN-ketel rijzen er vragen die beantwoord moeten worden. Met een opgegeven vermogen van 1 kW (gratis vermogen dat naar eigen goeddunken kan worden gebruikt), verbruikt de ketel behoorlijk veel elektriciteit tijdens de werking van het systeem.
Wat wordt bedoeld? Op zijn minst de werking van de automatisering, ook al is er een kleine hoeveelheid stroom nodig, maar dit is nodig om de ventilator en de circulatiepomp te laten functioneren. De vermelde apparaten in totaal kunnen niet alleen deze kilowatt aan energie met succes verbruiken, maar het is misschien niet genoeg bij het "overklokken" van het systeem.
Schematisch diagram van de Vissmann Vitotwin 350F verwarmingsinstallatie met een 175l staande ketel. Het systeem maakt zowel het gebruik van elektriciteit van een externe bron als de overdracht van overtollige opgewekte elektriciteit naar het algemene net mogelijk.
Precies dezelfde vragen doen zich voor bij Viessmann-ketels, maar hier werd in ieder geval niet de mogelijkheid aangegeven om elektriciteit voor eigen gebruik te winnen. Alleen de mogelijkheid van autonome werking van het systeem bij afwezigheid van externe voeding werd bedongen.
Al geven de ontwikkelaars meteen aan dat "het systeem mogelijk extra elektrisch vermogen nodig heeft bij piekbelastingen". Tegen de achtergrond van de aangegeven 3500 kWh geproduceerde elektriciteit per jaar, is deze nuance al twijfelachtig, en door eenvoudige en eenvoudige berekeningen krijgen we het volgende:
3500:6 (maanden van het standaard stookseizoen): 30 (gemiddeld 30 kalenderdagen): 24 (24 uur per dag) = 0,81 kWh.
Die. de ketel produceert ongeveer 800W tijdens stabiel (constant) bedrijf, maar hoeveel verbruikt het systeem zelf tijdens bedrijf? Misschien hetzelfde, geproduceerd door 800W, en mogelijk meer.
Bovendien wordt alleen elektriciteit opgewekt tijdens de werking van de brander. Die. of een constante werking van het systeem is vereist, of alles is een beetje anders, zoals de systeemontwikkelaars zeggen.
Wat waren deze berekeningen? Het houtgestookte ketelsysteem geeft echt zijn 50 Wh (of 0,05 kWh) af, die kan worden gebruikt om een tablet, telefoon, enz. Op te laden. zelfs voor de banale "duty LED-lamp". In tegenstelling tot de ontwikkeling van twee wereldberoemde bedrijven, maar de beschreven ontwikkelingen lijken duidelijk meer op een goede marketingtruc, en niets meer.
Wat het prijsbeleid voor deze systemen betreft, is het over het algemeen moeilijk om iets te evalueren. Omdat zelfs de fabrikanten Viessmann en NAVIEN meteen bepalen dat de apparatuur "geen onderhoud behoeft". Vertaald in eenvoudige taal - het ging kapot, wat betekent dat de eenheid volledig moet worden vervangen.
Dit geldt mogelijk niet voor het hele systeem, maar voor afzonderlijke componenten: Stirlingmotor, gasbrandersysteem, etc. Het resultaat zal een behoorlijk indrukwekkend bedrag zijn. Gebaseerd op het feit dat de gemiddelde prijs voor deze systemen ongeveer 12 duizend roebel is. euro of 13,5 duizend. $. Het werkingsschema van een ketel met een generator, dan kan alleen de fabrikant van de systemen in een dergelijke situatie winnen.
De Indigirka-kachel kan helemaal niet deelnemen aan de vergelijking, niet alleen omdat het type brandstof geen gas is, maar ook de prijs is niet vergelijkbaar (15 keer minder), maar omdat de kachel niet voor huishoudelijk gebruik is geplaatst, maar meer voor reizen, expedities en enz.
Als in Europa de situatie met energiedragers de keuze van de consument aanzienlijk beïnvloedt (bij het kiezen van verwarmingssystemen of energievoorziening) in termen van zuinigheid en milieuvriendelijkheid stimuleren de EU-staten dit door de introductie te subsidiëren dergelijke systemen.
Voor een binnenlandse consument in Rusland zijn dergelijke systemen waarschijnlijk te duur, zowel in eerste instantie "systeem + installatie" als tijdens gebruik.
Conclusies en nuttige video over het onderwerp
Het werkingsprincipe van de Stirling-motor die de gasketel uitrust:
Demonstratie van de werking van een gasketel met een elektriciteitsgenerator:
Een voorbeeld van een houtkachel met een stroomgenerator ter vergelijking met een gastoestel:
Vergeet niet dat Europese energieopwekkingsbedrijven behoorlijk loyaal zijn aan de "fabrikanten" van energiebesparende apparatuur.
In Rusland is de mogelijkheid om elektrische energie op te wekken en door te geven aan het elektriciteitsnet door een huishoudelijke consument niet alleen niet wettelijk vastgelegd, maar wordt ook niet toegejuicht door netwerkbedrijven. Daarom is het onwaarschijnlijk dat de gepresenteerde systemen serieuze kansen hebben voor toepassing in de huidige omstandigheden van de Russische Federatie.
Geef alstublieft commentaar op het ter overweging ingediende artikel in het blokformulier hieronder, stel vragen, plaats foto's over het onderwerp. Vertel ons of u bekend bent met ketels met stroomopwekkingsinstallaties. Deel nuttige informatie die nuttig zal zijn voor sitebezoekers.
