Ostrożne podejście do zasobów energetycznych jest podyktowane przede wszystkim faktem, że prawie wszystkie rezerwaty przyrody nie są nieograniczone. Oszczędne zużycie wszystkich rodzajów paliw wymaga opracowania nowych instalacji lub radykalnej modernizacji istniejących.
Tak więc kocioł gazowy z generatorem elektrycznym jest jednym z rodzajów systemów hybrydowych, które pozwalają rozsądnie zarządzać niebieskim paliwem. Wprowadzimy Cię w zasadę działania urządzeń wytwarzających energię elektryczną wraz z energią cieplną. Wyobraźmy sobie typowe modele jednostek hybrydowych.
Treść artykułu:
- Efektywne zużycie energii
- Przegląd producentów kotłów z generatorem
- Porównanie wydajności kotłów
- Opłacalność rozpatrywanych systemów
- Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Efektywne zużycie energii
Nawet zwykły laik, który do ogrzewania swojego domu ma zainstalowany kocioł gazowy, może zastanawiać się nad racjonalnością wykorzystania energii cieplnej. Rzeczywiście, podczas spalania gazu w kotle nie całe wytwarzane ciepło jest wykorzystywane.
Zawsze podczas pracy systemu grzewczego jakaś część ciepła jest bezpowrotnie tracona. Zwykle dzieje się tak, gdy produkty spalania są uwalniane z kotła do atmosfery. W rzeczywistości jest to utracona energia, którą można by wykorzystać.
O czym dokładnie mówimy? O możliwości wykorzystania traconego ciepła „wyrzucanego” do produkcji energii elektrycznej.
Zakładając, że system kotła grzewczego jest już zoptymalizowany w celu maksymalizacji wydajności, to „Wyrzucona” energia nadal stanowi znaczną część energii uwalnianej podczas spalania paliwo
Rodzaje opału mogą być różne, począwszy od banalnego drewna opałowego i wszelkiego rodzaju brykietów, kończąc na najbardziej ekonomicznych opcje: gaz główny z przewagą metanu w składzie, sztuczne błękitne paliwo oraz skroplony propan-butan mieszanki.
Może się wydawać, że jest to dalekie od „odkrycia Ameryki”, ale w rzeczywistości technologia opracowana w 1943 roku przez Roberta Stirlinga, a raczej instalacja istnieje. Jego cechy konstrukcyjne i podstawowa zasada działania pozwalają sklasyfikować ten układ jako silnik spalinowy.
Dlaczego więc ta instalacja nie była używana przez tak długi czas? Odpowiedź jest prosta – teoretyczny rozwój technologii w latach czterdziestych ubiegłego wieku okazał się w praktyce bardzo uciążliwy.
Technologie i materiały, które istniały w momencie rozwoju nie pozwalały na zmniejszenie rozmiarów instalacji, a istniejące metody wytwarzania energii elektrycznej były bardziej efektywne kosztowo.
Włączenie do schematu kotła gazowego urządzenia, które przekształca bezużytecznie zużyte ciepło w energię elektryczną, może znacznie zwiększyć wydajność zakładu przetwarzania gazu
Co może skłonić nas dzisiaj do rozważniejszego podejścia do zasobów, które nie są odnawialne? Obecnie na całym świecie istnieje wspólny problem – rozwój technologii nieuchronnie prowadzi do wzrostu zużycia energii elektrycznej.
Wzrost zużycia następuje w tak szybkim tempie, że firmy sieciowe nie mają czasu na modernizację systemów przesyłowych energii elektrycznej, nie mówiąc już o produkcji. Taka sytuacja nieuchronnie prowadzi do tego, że elementy systemów zasilania zawodzą, aw niektórych przypadkach może się to zdarzyć z godną pozazdroszczenia regularnością.
Nowoczesne kotły grzewcze są wyposażone w systemy sterowania, które są również lotne. Pompa obiegowa, czujniki, automatyka, sam panel potrzebują zasilania. Cały zestaw urządzeń nie może nie budzić obaw o zachowanie wydajności podczas przerwy w dostawie prądu.
Wymuszone systemy grzewcze nie mogą zostać uruchomione bez prądu. Brak prądu w sezonie grzewczym to dla nich niemal katastrofa. Nie tylko nieuchronnie doprowadzi to do szybkiego ochłodzenia pomieszczenia, ale przy długim bezczynnym ogrzewaniu obwód może zamarznąć.
Długotrwały brak pracy instalacji grzewczej w okresie zimowym prowadzi do jej zamarznięcia ogrzewania, do pojawienia się w nim korków lodowych i w efekcie do uszkodzenia urządzeń i rur grzewczych luka
Standardowe istniejące rozwiązania problemu - instalacja zasilacze bezprzerwowe, generatory o różnych modyfikacjach (generatory gazowe, benzynowe, diesla lub źródła nietradycyjne - turbiny wiatrowe lub mini elektrownie cieplne, elektrownie wodne).
Ale ta ścieżka rozwiązania jest daleka od akceptowalności dla wszystkich, ponieważ wielu osobom trudno jest przydzielić miejsce na instalację autonomicznego dostawcy energii elektrycznej.
Jeśli mieszkańcy poszczególnych domów nadal mogą przeznaczyć miejsce na generator, to jest to prawie niemożliwe do zainstalowania w budynku wielokondygnacyjnym. Okazuje się więc, że w przypadku braku prądu jako pierwsi cierpią mieszkańcy kamienic z indywidualnym systemem ogrzewania.
Dlatego przede wszystkim firmy produkujące komponenty do montażu systemów grzewczych zadały sobie pytanie o pełne wykorzystanie ciepła, które jest „wyrzucane” przez system grzewczy. Zastanawialiśmy się, jak wykorzystać zmarnowaną substancję do produkcji energii elektrycznej.
Spośród dobrze znanych technologii twórcy wybrali „dobrze zapomnianą” instalację Stirlinga, nowoczesne technologie pozwalają zwiększyć jej wydajność przy zachowaniu niewielkich rozmiarów.
Zasada działania silnika Stirlinga polega na ruchu tłoka silnika w górę iw dół. Silnik pracuje prawie bezgłośnie i nie powoduje drgań maszyny.
Zasada działania instalacji Stirlinga opiera się na wykorzystaniu ogrzewania i chłodzenia płynu roboczego, który z kolei napędza mechanizm generujący energię elektryczną.
Wtryśnięty gaz znajduje się wewnątrz (zamkniętego) tłoka; po podgrzaniu ośrodek gazowy rozszerza się i porusza tłok w jednym kierunku, po schłodzeniu w chłodnicy kurczy się i przesuwa tłok w drugim kierunku strona.
Przegląd producentów kotłów z generatorem
Rozważmy konkretne przykłady istniejącego dzisiaj systemu kotłów domowych, w których zasada wykorzystania gazów spalinowych (produktów spalania) do wytwarzania energii elektrycznej sprawdziła się wdrożone. Południowokoreańska firma NAVIEN z powodzeniem wdrożyła powyższą technologię w kotle HYBRIGEN SE.
W kotle zastosowano silnik Stirlinga, który według danych paszportowych podczas pracy generuje prąd o mocy 1000W (lub 1kW) i napięciu 12V. Twórcy twierdzą, że wytworzony prąd można wykorzystać do zasilania urządzeń gospodarstwa domowego.
Ta moc powinna wystarczyć do zasilania domowej lodówki (około 0,1 kW), komputera osobistego (ok. 0,4kW), telewizor LCD (ok. 0,2kW) oraz aż 12 żarówek LED o mocy 25W każda każdy.
Kocioł Navien hybrigen se z wbudowanym generatorem i silnikiem Stirlinga. Podczas pracy kotła oprócz głównych funkcji wytwarzana jest energia elektryczna rzędu 1000 W mocy
Spośród europejskich producentów Viessmann jest zaangażowany w rozwój w tym kierunku. Firma Viessmann ma możliwość zaoferowania do wyboru klienta dwóch modeli kotłów serii Vitotwin 300W i Vitotwin 350F.
Vitotwin 300W był pierwszym osiągnięciem w tym kierunku. Ma dość zwartą konstrukcję i wygląda bardzo podobnie do zwykłego kocioł gazowy wiszący. To prawda, że \u200b\u200bto podczas eksploatacji pierwszego modelu zidentyfikowano „słabe” punkty w działaniu silnika Stirlinga.
Największym problemem okazało się odprowadzanie ciepła, podstawą działania urządzenia jest grzanie i chłodzenie. Te. programiści stanęli przed tym samym problemem, z którym Stirling borykał się w latach czterdziestych ubiegłego wieku - skuteczne chłodzenie, które można osiągnąć tylko przy znacznych rozmiarach chłodnica.
Dlatego pojawił się model kotła Vitotwin 350F, który zawierał nie tylko kocioł gazowy z generatorem prądu, ale także wbudowany kocioł 175l.
Zasobnik na ciepłą wodę wykonany jest w wersji podłogowej ze względu na dużą masę zarówno samego urządzenia jak i płynu przygotowywanego do celów sanitarnych
W tym przypadku problem chłodzenia tłoka instalacji Stirlinga z powodu wnikania wody bojler. Decyzja ta doprowadziła jednak do tego, że zwiększyły się gabaryty i waga instalacji. Taki system nie może być już montowany na ścianie jak konwencjonalny kocioł gazowy i może stać jedynie na podłodze.
Kotły firmy Viessmann przewidują możliwość zasilania układów pracy kotła z zewnętrznego źródła tj. z centralnych sieci zasilających. Viessmann pozycjonował sprzęt jako urządzenie zaspokajające własne potrzeby (praca kotłów) bez możliwości wydobywania nadmiaru energii elektrycznej na potrzeby domowe.
System Vitotwin F350 to kocioł z bojlerem wodnym o pojemności 175l. System pozwala na ogrzanie pomieszczenia, dostarcza ciepłą wodę oraz generuje prąd
W celu porównania efektywności wykorzystania generatorów wbudowanych w system grzewczy. Warto wziąć pod uwagę kocioł, który został opracowany przez firmy TERMOFOR (Republika Białorusi) i firmę Krioterm (Rosja, Mińsk). Sankt Petersburg).
Warto się nad nimi zastanowić nie dlatego, że mogą w jakiś sposób konkurować z powyższymi systemami, ale aby porównać zasady działania i efektywność wytwarzania energii elektrycznej. Kotły te wykorzystują jako paliwo wyłącznie drewno, prasowane trociny czy brykietów drewnopochodnych, więc nie można ich porównywać z modelami NAVIEN i Viessmann.
Kocioł o nazwie „Piec grzewczy Indigirka” jest nastawiony na długotrwałe ogrzewanie drewnem itp., ale wyposażony jest w dwa generatory energii cieplnej typu TEG 30-12. Znajdują się one na bocznej ścianie urządzenia. Moc generatorów jest niewielka, tj. w sumie są w stanie wygenerować tylko 50-60W przy 12V.
Podstawowe urządzenie pieca Indigirka pozwala nie tylko ogrzać pomieszczenie, ale także gotować jedzenie na palniku. Dodatkiem do układu są dwa generatory ciepła 12V o mocy 50-60W.
W tym kotle znalazła zastosowanie metoda Zebeka, oparta na tworzeniu pola elektromagnetycznego w zamkniętym obwodzie elektrycznym. Składa się z dwóch różnych rodzajów materiałów i utrzymuje punkty styku w różnych temperaturach. Te. deweloperzy wykorzystują również ciepło wytwarzane przez kocioł do wytwarzania energii elektrycznej.
Porównanie wydajności kotłów
Porównując prezentowane typy kotłów, które nie tylko ogrzewają pomieszczenie (ogrzewanie płyn chłodzący), ale także generować energię elektryczną wykorzystując wytworzone ciepło, należy zwrócić uwagę na ważne aspekty podczas eksploatacji.
Zarówno NAVIEN, jak i Viessmann pozycjonują swoje kotły wskazując na niezaprzeczalne zalety – pełną automatykę proces, brak konieczności napraw serwisowych i generalnie całkowity brak ingerencji po uruchomieniu wg kupujący.
Do pracy tych kotłów potrzebna jest jedynie stabilna praca instalacji, stabilna dostępność gazu (czy to zasilanie główne, instalacja butlowa z gazem skroplonym czy zbiornik na gaz). W związku z tym do pracy kotłów wykorzystywany jest gaz domowy, który po spaleniu nie szkodzi środowisku.
W zasadzie prawie to samo można powiedzieć o piecu grzewczym Indigirka, tylko paliwem tutaj nie jest gaz, a drewno opałowe, pellet lub trociny prasowane.
Całkowita nieobecność automatyzacjaco wymaga prądu. System wytwarzania energii elektrycznej i sam kocioł nie wpływają na siebie nawzajem, tzn. w przypadku awarii systemu wytwarzania energii kocioł nadal spełnia swoje funkcje.
Wszystkie te gazowe urządzenia grzewcze, z silnikami Stirlinga pod palnikami, wytwarzają energię elektryczną, którą można wykorzystać do różnych celów.
Kotły firm NAVIEN i Viessmann nie będą mogły się tym „pochwalić”, ponieważ silnik systemu Stirlinga jest wbudowany bezpośrednio w konstrukcję kotła. Ale jak opłacalne są takie systemy i jak długo taki kocioł będzie się opłacał? Kwestię tę należy szczegółowo omówić.
Opłacalność rozpatrywanych systemów
Na pierwszy rzut oka kotły NAVIEN i Viessmann to praktycznie minikogeneratory w prywatnym domu, a nawet mieszkaniu.
Nawet pomimo dużych gabarytów, możliwość wytworzenia energii elektrycznej po prostu przy użyciu kocioł do ogrzewania kotła lub ogrzewania pomieszczeń powinien zachęcić kupującego do zainstalowania takiego „cudu” bez wahania technologia."
Ale po bliższym przyjrzeniu się kotłowi NAVIEN pojawiają się pytania, na które należy odpowiedzieć. Przy deklarowanej mocy 1 kW (darmowej mocy, którą można wykorzystać według własnego uznania) kocioł zużywa dość dużo energii elektrycznej podczas pracy instalacji.
Co oznaczało? Jako minimum działanie automatyki, nawet jeśli potrzebna jest niewielka ilość energii, ale jest ona potrzebna do działania wentylatora i pompy obiegowej. Wymienione urządzenia w sumie mogą nie tylko z powodzeniem zużywać ten kilowat energii, ale może to nie wystarczyć przy „podkręcaniu” systemu.
Schemat ideowy instalacji grzewczej Vissmann Vitotwin 350F z kotłem stojącym 175l. System umożliwia zarówno korzystanie z energii elektrycznej z zewnętrznego źródła, jak i przesyłanie nadwyżki wytworzonej energii elektrycznej do sieci ogólnej.
Dokładnie takie same pytania pojawiają się w przypadku kotłów Viessmanna, ale tutaj przynajmniej nie zadeklarowano możliwości pozyskiwania prądu na własne potrzeby. Przewidziano jedynie możliwość autonomicznej pracy systemu przy braku zasilania zewnętrznego.
Chociaż twórcy od razu wskazują, że „system może wymagać dodatkowej mocy elektrycznej w szczytowych obciążeniach”. Na tle deklarowanych 3500 kWh energii elektrycznej produkowanej rocznie ten niuans jest już wątpliwy, a dzięki prostym i prostym obliczeniom otrzymujemy:
3500:6 (miesiące standardowego sezonu grzewczego): 30 (średnio 30 dni kalendarzowych): 24 (24 godziny na dobę) = 0,81 kWh.
Te. kocioł wytwarza około 800W podczas stabilnej (ciągłej) pracy, ale ile zużywa sam system podczas pracy? Być może to samo, produkowane przez 800 W, a być może więcej.
Ponadto energia elektryczna jest generowana tylko podczas pracy palnika. Te. albo wymagana jest ciągła praca systemu, albo wszystko jest trochę inne, jak mówią twórcy systemu.
Co to były za obliczenia? System kotła opalanego drewnem naprawdę daje 50 Wh (lub 0,05 kWh), które można wykorzystać do naładowania tabletu, telefonu itp. nawet dla banalnej „służbowej żarówki LED”. W przeciwieństwie do rozwoju dwóch znanych na całym świecie firm, ale opisane wydarzenia wyraźnie wyglądają bardziej na dobry chwyt marketingowy i nic więcej.
Jeśli chodzi o politykę cenową tych systemów, to generalnie trudno coś ocenić. Bo nawet producenci Viessmann i NAVIEN od razu zastrzegają, że sprzęt „nie wymaga konserwacji”. Przetłumaczone na prosty język - zepsuło się, co oznacza, że \u200b\u200bjednostka wymaga całkowitej wymiany.
Może to nie dotyczyć całego układu, ale poszczególnych elementów: silnika Stirlinga, układu palnika gazowego itp. Wynik będzie dość imponującą kwotą. Opierając się na fakcie, że średnia cena tych systemów wynosi około 12 tysięcy rubli. euro lub 13,5 tys. $. Schemat działania kotła z generatorem, wtedy tylko producent systemów może wygrać w takiej sytuacji.
Piec Indigirka w ogóle nie może brać udziału w porównaniu, nie tylko ze względu na brak paliwa gazowego, ale i cenę nieporównywalną (15 razy mniej), ale dlatego, że piec jest ustawiony nie do użytku domowego, ale bardziej do podróży, wypraw i itp.
Jeżeli w Europie sytuacja z nośnikami energii znacząco wpływa na wybór konsumenta (przy wyborze systemów grzewczych lub dostaw energii) pod względem ekonomicznym i przyjazności dla środowiska, państwa UE stymulują to, dotując wprowadzenie takie systemy.
Dla krajowego konsumenta w Rosji takie systemy mogą być zbyt drogie zarówno początkowo „system + instalacja”, jak i podczas eksploatacji.
Wnioski i przydatne wideo na ten temat
Zasada działania silnika Stirlinga, w który wyposażony jest kocioł gazowy:
Demonstracja działania kotła gazowego z generatorem prądu:
Przykład pieca na drewno z generatorem prądu do porównania z jednostką gazową:
Nie zapominajmy, że europejskie firmy produkujące energię są dość lojalne wobec „producentów” energooszczędnego sprzętu.
W Rosji możliwość wytwarzania i przesyłania energii elektrycznej do sieci przez odbiorcę w gospodarstwie domowym nie tylko nie jest uregulowana prawnie, ale też nie jest mile widziana przez przedsiębiorstwa sieciowe. Dlatego przedstawione systemy raczej nie będą miały poważnych szans na zastosowanie w warunkach dzisiejszej Federacji Rosyjskiej.
Prosimy o komentowanie artykułu przesłanego do rozpatrzenia w poniższym formularzu blokowym, zadawanie pytań, zamieszczanie zdjęć na dany temat. Powiedz nam, czy znasz kotły z układami generującymi prąd. Udostępniaj przydatne informacje, które będą przydatne dla odwiedzających witrynę.
