Atitudinea atentă față de resursele energetice este dictată în primul rând de faptul că aproape toate rezervele naturale nu sunt nesfârșite. Consumul economic al tuturor tipurilor de combustibil necesită dezvoltarea de noi sisteme sau o modernizare radicală a celor existente.
Deci, un cazan pe gaz cu un generator electric este unul dintre tipurile de sisteme hibride care vă permit să gestionați în mod rezonabil combustibilul albastru. Vă vom prezenta principiul de funcționare a echipamentelor care generează energie electrică împreună cu energia termică. Să ne imaginăm modele tipice de unități hibride.
Conținutul articolului:
- Consum eficient de energie
- Prezentare generală a producătorilor de cazane cu generator
- Comparația eficienței cazanului
- Rentabilitatea sistemelor luate în considerare
- Concluzii și video util pe această temă
Consum eficient de energie
Chiar și un profan obișnuit care are instalat un cazan pe gaz pentru a-și încălzi locuința se poate întreba despre raționalitatea utilizării energiei termice. Într-adevăr, la arderea gazului într-un cazan, nu se folosește toată căldura generată.
Întotdeauna în timpul funcționării sistemului de încălzire, o parte din căldură se pierde iremediabil. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când produsele de ardere sunt eliberate din cazan în atmosferă. De fapt, aceasta este energia pierdută, care ar putea fi folosită.
Despre ce vorbim mai exact? Cu privire la posibilitatea utilizării căldurii „ejectate” risipite în producerea de energie electrică.
Presupunând că sistemul centrală de încălzire este deja optimizat pentru a maximiza eficiența, atunci Energia „ejectată” reprezintă încă o parte semnificativă din energia care este eliberată în timpul arderii combustibil
Tipurile de combustibil pot fi diferite, începând cu lemne de foc banale și tot felul de brichete, terminând cu cele mai economice opțiuni: gaz principal cu predominanța metanului în compoziție, combustibil albastru artificial și propan-butan lichefiat amestecuri.
Poate părea că aceasta este departe de „descoperirea Americii”, dar, de fapt, tehnologia dezvoltată în 1943 de Robert Stirling, sau mai degrabă, instalația există. Caracteristicile sale de proiectare și principiul de bază de funcționare fac posibilă clasificarea acestui sistem ca motor cu ardere internă.
De ce, atunci, această instalație nu a fost folosită o perioadă atât de mare? Răspunsul este simplu - dezvoltarea teoretică a tehnologiei în anii patruzeci ai secolului trecut s-a dovedit a fi foarte greoaie în practică.
Tehnologiile și materialele existente la momentul dezvoltării nu au permis reducerea dimensiunii instalației, iar metodele existente de generare a energiei electrice au fost mai rentabile.
Includerea în schema unui cazan pe gaz a unui dispozitiv care convertește căldura consumată inutil în energie electrică poate crește semnificativ eficiența unei instalații de procesare a gazului
Ce ne poate face astăzi să ne gândim la o atitudine mai atentă față de resursele care nu sunt regenerabile? Acum, în toată lumea există o problemă comună - dezvoltarea tehnologiei duce inevitabil la o creștere a consumului de energie electrică.
Creșterea consumului are loc într-un ritm atât de rapid încât companiile de rețea nu au timp să modernizeze sistemele de transport a energiei electrice, ca să nu mai vorbim de producție. Această situație duce inevitabil la faptul că elementele sistemelor de alimentare cu energie eșuează, iar în unele cazuri acest lucru se poate întâmpla cu o regularitate de invidiat.
Cazanele moderne de încălzire sunt echipate cu sisteme de control care sunt și volatile. Pompa de circulație, senzorii, automatizarea, panoul în sine au nevoie de alimentare. Întregul set de dispozitive nu poate decât să provoace îngrijorare pentru păstrarea performanței în timpul unei pene de curent.
Sistemele de încălzire forțată nu pot fi pornite fără electricitate. O pană de curent în timpul sezonului de încălzire este aproape catastrofală pentru ei. Nu numai că acest lucru va duce inevitabil la răcirea rapidă a încăperii, dar, cu o încălzire lungă în gol, circuitul poate îngheța.
Lipsa prelungită de funcționare a sistemului de încălzire în sezonul rece duce la înghețarea sistemului încălzire, la apariția dopurilor de gheață în acesta și, ca urmare, la deteriorarea echipamentelor și a conductelor de încălzire din cauza decalaj
Soluții standard existente la problemă - instalare surse de alimentare neîntreruptibile, generatoare de diverse modificări (gaz, benzină, generatoare diesel sau surse netradiționale - turbine eoliene sau minicentrale termice, hidrocentrale).
Dar această cale de soluție este departe de a fi acceptabilă pentru toată lumea, deoarece este dificil pentru mulți să aloce spațiu pentru instalarea unui furnizor autonom de energie electrică.
Dacă locuitorii caselor individuale pot încă aloca spațiu pentru un generator, atunci acest lucru este aproape imposibil pentru instalarea într-o clădire cu mai multe etaje. Astfel, se dovedește că locuitorii blocurilor de apartamente cu sistem individual de încălzire sunt primii care suferă atunci când se întrerupe curentul.
De aceea, în primul rând, companiile producătoare de componente pentru asamblarea sistemelor de încălzire și-au pus întrebarea privind utilizarea deplină a căldurii care este „arunsă” de sistemul de încălzire. Ne-am gândit cum să folosim substanța reziduală în generarea de energie electrică.
Dintre tehnologiile cunoscute, dezvoltatorii au ales instalația Stirling „uitată”, tehnologiile moderne fac posibilă creșterea eficienței acesteia, menținând în același timp dimensiunea compactă.
Principiul de funcționare al motorului Stirling este mișcarea pistonului motorului în sus și în jos. Motorul funcționează aproape silențios și nu provoacă vibrații ale mașinii.
Principiul de funcționare al uzinei Stirling se bazează pe utilizarea încălzirii și răcirii fluidului de lucru, care la rândul său antrenează un mecanism care generează energie electrică.
Gazul injectat este situat în interiorul pistonului (închis); atunci când este încălzit, mediul gazos se extinde și misca pistonul intr-o directie, dupa racirea in cooler, se contracta si misca pistonul in cealalta directie latură.
Prezentare generală a producătorilor de cazane cu generator
Să luăm în considerare exemple specifice ale sistemului de cazane de uz casnic care există astăzi, în care principiul utilizării gazelor de eșapament (produse de ardere) pentru a genera energie electrică a fost cu succes implementate. Compania sud-coreeană NAVIEN a implementat cu succes tehnologia de mai sus într-un cazan HYBRIGEN SE.
Cazanul folosește un motor Stirling, care, conform datelor din pașaport, generează energie electrică cu o putere de 1000W (sau 1kW) și o tensiune de 12V în timpul funcționării. Dezvoltatorii susțin că energia electrică generată poate fi folosită pentru alimentarea aparatelor electrocasnice.
Această putere ar trebui să fie suficientă pentru a alimenta un frigider de uz casnic (aproximativ 0,1 kW), un computer personal (aproximativ 0,4 kW), TV LCD (aproximativ 0,2 kW) și până la 12 becuri LED cu o putere de 25 W fiecare fiecare.
Cazan Navien hybrigen se cu generator incorporat si motor Stirling. În timpul funcționării cazanului, pe lângă funcțiile principale, se generează energie electrică de ordinul a 1000 W de putere
Dintre producătorii europeni, Viessmann este angajat în dezvoltări în această direcție. Viessmann are posibilitatea de a oferi două modele de cazane din seriile Vitotwin 300W și Vitotwin 350F la alegerea clientului.
Vitotwin 300W a fost prima dezvoltare în această direcție. Are un design destul de compact și arată foarte asemănător cu cel obișnuit cazan pe gaz montat pe perete. Adevărat, în timpul funcționării primului model au fost identificate punctele „slabe” în funcționarea motorului sistemului Stirling.
Cea mai mare problemă s-a dovedit a fi disiparea căldurii, baza funcționării dispozitivului este încălzirea și răcirea. Acestea. dezvoltatorii s-au confruntat cu aceeași problemă cu care s-a confruntat Stirling în anii patruzeci al secolului trecut - răcire eficientă, care poate fi realizată doar cu dimensiuni semnificative mai rece.
De aceea a apărut modelul de centrală Vitotwin 350F, care includea nu doar un cazan pe gaz cu generator de electricitate, ci și un cazan încorporat de 175l.
Rezervorul de stocare pentru apa calda este realizat in varianta de podea datorita greutatii mari atat a echipamentului in sine, cat si a lichidului preparat in scopuri sanitare.
În acest caz, problema răcirii pistonului uzinei Stirling din cauza apei în cazan. Cu toate acestea, decizia a condus la faptul că dimensiunile totale și greutatea instalației au crescut. Un astfel de sistem nu mai poate fi montat pe perete ca un cazan convențional pe gaz și poate fi doar pe podea.
Cazanele Viessmann prevăd posibilitatea de alimentare a sistemelor de funcționare a cazanului dintr-o sursă externă, de ex. de la rețelele centrale de alimentare cu energie electrică. Viessmann a poziționat echipamentul ca un dispozitiv care asigură nevoile proprii (funcționarea unităților de cazane) fără posibilitatea de a extrage excesul de energie electrică pentru consumul casnic.
Sistemul Vitotwin F350 este un cazan cu un cazan de incalzire a apei de 175l. Sistemul iti permite sa incalzesti incaperea, furnizeaza apa calda si genereaza energie electrica
Pentru a compara eficiența utilizării generatoarelor încorporate în sistemul de încălzire. Merită să luăm în considerare cazanul, care a fost dezvoltat de companiile TERMOFOR (Republica Belarus) și compania Krioterm (Rusia, Minsk). Saint Petersburg).
Merită să le luați în considerare nu pentru că pot concura cumva cu sistemele de mai sus, ci pentru a compara principiile de funcționare și eficiența generării de energie electrică. Aceste cazane folosesc doar lemne drept combustibil, rumeguș presat sau brichete pe baza de lemn, deci nu pot fi puse la egalitate cu modelele de la NAVIEN si Viessmann.
Cazanul, denumit „Sobă Indigirka”, este orientat spre încălzire pe termen lung cu lemne etc., dar este echipat cu două generatoare de energie termică de tip TEG 30-12. Sunt amplasate pe peretele lateral al unității. Puterea generatoarelor este mică, adică in total sunt capabili sa genereze doar 50-60W la 12V.
Dispozitivul fundamental al aragazului Indigirka permite nu numai încălzirea camerei, ci și gătirea alimentelor pe arzător. Adăugarea sistemului sunt două generatoare de căldură de 12V cu o putere de 50-60W.
În acest cazan, și-a găsit aplicație metoda Zebek, bazată pe formarea unui EMF într-un circuit electric închis. Este format din două tipuri diferite de materiale și menține puncte de contact la temperaturi diferite. Acestea. dezvoltatorii folosesc și căldura generată de boiler pentru a genera energie electrică.
Comparația eficienței cazanului
Comparând tipurile de cazane prezentate, care nu numai că încălzesc camera (căldură lichid de răcire), dar și pentru a genera energie electrică utilizând căldura generată, ar trebui să acordați atenție aspectelor importante în timpul funcționării.
Atât NAVIEN, cât și Viessmann își poziționează cazanele indicând avantaje incontestabile - automatizare completă proces, nu este nevoie de reparații de service și, în general, absența completă a intervenției după punerea în funcțiune de către cumpărător.
Pentru funcționarea acestor cazane este nevoie doar de funcționarea stabilă a sistemului, de disponibilitatea stabilă a gazului (fie că este vorba de alimentări principale, o instalație îmbuteliată cu gaz lichefiat sau suport de gaz). În consecință, gazul de uz casnic este utilizat pentru funcționarea cazanelor, care, după ardere, nu dăunează mediului.
În principiu, aproape același lucru se poate spune despre soba Indigirka, doar că tipul de combustibil de aici nu este gaz, ci lemn de foc, peleți sau rumeguș presat.
Absență totală automatizarecare necesită energie electrică. Sistemul de generare a energiei electrice și centrala în sine nu afectează reciproc funcționarea, adică. dacă sistemul de generare a energiei se defectează, centrala continuă să-și îndeplinească funcțiile.
Toate aceste unitati de incalzire cu procesare a gazului, cu motoare Stirling sub arzatoare, produc energie electrica ce poate fi folosita in diverse scopuri.
Cazanele companiilor NAVIEN și Viessmann nu se vor putea „lăuda” cu acest lucru, deoarece motorul sistemului Stirling este integrat direct în proiectarea cazanului. Dar cât de profitabile sunt astfel de sisteme și cât timp va plăti un astfel de cazan? Această problemă trebuie tratată în detaliu.
Rentabilitatea sistemelor luate în considerare
La prima vedere, cazanele NAVIEN și Viessmann sunt practic mini-CHP-uri într-o casă privată sau chiar într-un apartament.
Chiar și în ciuda dimensiunilor mari de ansamblu, capacitatea de a produce energie electrică pur și simplu prin utilizarea cazanul pentru încălzirea unui cazan sau încălzirea spațiului ar trebui să încurajeze cumpărătorul să instaleze un astfel de „miracol” fără ezitare tehnologie."
Dar la o examinare mai atentă a cazanului NAVIEN, apar întrebări la care trebuie să se răspundă. Cu o putere declarată de 1 kW (putere liberă ce poate fi folosită la discreția dumneavoastră), centrala consumă destul de multă energie electrică în timpul funcționării sistemului.
Ce înseamnă? Cel puțin, funcționarea automatizării, chiar dacă este nevoie de o cantitate mică de putere, dar este necesară pentru ca ventilatorul și pompa de circulație să funcționeze. Dispozitivele enumerate în total nu pot consuma doar cu succes acest kilowatt de energie, dar poate să nu fie suficient atunci când „overclockează” sistemul.
Schema schematica a sistemului de incalzire Vissmann Vitotwin 350F cu centrala termica de 175l pe pardoseala. Sistemul permite atât utilizarea energiei electrice dintr-o sursă externă, cât și transferul excesului de energie electrică generată către rețeaua generală.
Exact aceleasi intrebari apar si in ceea ce priveste cazanele lui Viessmann, dar aici cel putin nu a fost declarata posibilitatea de a extrage energie electrica pentru propriile nevoi. A fost stipulată doar posibilitatea de funcționare autonomă a sistemului în absența alimentării externe.
Deși dezvoltatorii indică imediat că „sistemul poate necesita energie electrică suplimentară la sarcini de vârf”. Pe fondul celor 3500 kWh declarate de energie electrică produsă pe an, această nuanță este deja pusă la îndoială, iar prin calcule simple și simple obținem următoarele:
3500:6 (luni din sezonul standard de încălzire): 30 (30 de zile calendaristice în medie): 24 (24 de ore pe zi) = 0,81 kWh.
Acestea. centrala produce aproximativ 800W în timpul funcționării stabile (constante), dar cât consumă sistemul în sine în timpul funcționării? Poate la fel, produs de 800W, și posibil mai mult.
În plus, electricitatea este generată numai în timpul funcționării arzătorului. Acestea. fie este necesară funcționarea constantă a sistemului, fie totul este puțin diferit, după cum spun dezvoltatorii sistemului.
Care au fost aceste calcule? Sistemul de cazan pe lemne oferă cu adevărat 50Wh (sau 0,05 kWh), care poate fi folosit pentru a reîncărca o tabletă, telefon etc. chiar și pentru banalul „bec LED de serviciu”. Spre deosebire de dezvoltarea a două companii de renume mondial, dar evoluțiile descrise arată în mod clar mai mult ca un bun strat de marketing și nimic mai mult.
În ceea ce privește politica de prețuri pentru aceste sisteme, este în general dificil să evaluezi ceva. Deoarece chiar și producătorii Viessmann și NAVIEN stipulează imediat că echipamentul „nu necesită întreținere”. Tradus într-un limbaj simplu - s-a rupt, ceea ce înseamnă că unitatea trebuie înlocuită complet.
Este posibil să nu se aplice întregului sistem, ci componentelor individuale: motor Stirling, sistem de arzător cu gaz etc. Rezultatul va fi o sumă destul de impresionantă. Pe baza faptului că prețul mediu pentru aceste sisteme este de aproximativ 12 mii de ruble. euro sau 13,5 mii. $. Schema de funcționare a unui cazan cu un generator, atunci numai producătorul sistemelor poate câștiga într-o astfel de situație.
Soba Indigirka nu poate participa deloc la comparație, nu numai pentru că tipul de combustibil nu este gaz, dar prețul nu este comparabil (de 15 ori mai puțin), dar pentru că aragazul este poziționat nu pentru uz casnic, ci mai mult pentru călătorii, expediții și etc.
Dacă în Europa situația cu transportatorii de energie afectează semnificativ alegerea consumatorului (la alegerea sistemelor de încălzire sau furnizarea de energie) din punct de vedere economic și ecologic, statele UE stimulează acest lucru prin subvenționarea introducerii astfel de sisteme.
Pentru un consumator casnic din Rusia, este posibil ca astfel de sisteme să fie prea scumpe atât inițial „sistem + instalare”, cât și în timpul funcționării.
Concluzii și video util pe această temă
Principiul de funcționare al motorului Stirling care echipează cazanul pe gaz:
Demonstrarea funcționării unui cazan pe gaz cu un generator de electricitate:
Un exemplu de sobă cu lemne cu un generator de electricitate pentru comparație cu o unitate de gaz:
Nu uitați că companiile europene producătoare de energie sunt destul de loiale „producătorilor” de echipamente de economisire a energiei.
În Rusia, posibilitatea de a genera și transmite energie electrică în rețea de către un consumator casnic nu numai că nu este stabilită prin lege, dar nici nu este binevenită de companiile de rețea. Prin urmare, este puțin probabil ca sistemele prezentate să aibă șanse serioase de aplicare în condițiile Federației Ruse de astăzi.
Vă rugăm să comentați articolul trimis spre luare în considerare în formularul de bloc de mai jos, să puneți întrebări, să postați fotografii pe acest subiect. Spuneți-ne dacă sunteți familiarizat cu cazanele cu sisteme de generare a energiei electrice. Partajați informații utile care vor fi utile vizitatorilor site-ului.
