Skrben odnos do energetskih virov narekuje predvsem dejstvo, da skoraj vse naravne rezerve niso neskončne. Varčna poraba vseh vrst goriv zahteva razvoj novih sistemov ali korenito posodobitev obstoječih.
Torej, plinski kotel z električnim generatorjem je ena od vrst hibridnih sistemov, ki vam omogočajo razumno upravljanje modrega goriva. Predstavili vam bomo princip delovanja opreme, ki poleg toplotne energije proizvaja tudi električno energijo. Predstavljajmo si tipične modele hibridnih enot.
Vsebina članka:
- Učinkovita poraba energije
- Pregled proizvajalcev kotlov z generatorjem
- Primerjava učinkovitosti kotla
- Donosnost obravnavanih sistemov
- Zaključki in uporaben video na to temo
Učinkovita poraba energije
Tudi navaden laik, ki ima za ogrevanje svojega doma nameščen plinski kotel, se lahko vpraša o racionalnosti rabe toplotne energije. Dejansko se pri zgorevanju plina v kotlu ne porabi vsa proizvedena toplota.
Vedno se med delovanjem ogrevalnega sistema del toplote nepovratno izgubi. To se običajno zgodi, ko se produkti izgorevanja iz kotla sproščajo v ozračje. Pravzaprav je to izgubljena energija, ki bi jo lahko uporabili.
O čem točno govorimo? O možnostih izkoriščanja izgubljene "izbite" toplote pri proizvodnji električne energije.
Ob predpostavki, da je sistem ogrevalnega kotla že optimiziran za povečanje učinkovitosti, torej "Izmetena" energija še vedno predstavlja pomemben delež energije, ki se sprosti med zgorevanjem goriva
Vrste goriva so lahko različne, začenši z banalnimi drvi in vsemi vrstami briketov, konča z najbolj ekonomičnimi možnosti: glavni plin s prevlado metana v sestavi, umetno modro gorivo in utekočinjen propan-butan mešanice.
Morda se zdi, da je to daleč od "odkritja Amerike", v resnici pa tehnologija, ki jo je leta 1943 razvil Robert Stirling, ali bolje rečeno, instalacija obstaja. Njegove konstrukcijske značilnosti in osnovni princip delovanja omogočajo uvrstitev tega sistema med motorje z notranjim zgorevanjem.
Zakaj potem ta naprava ni bila uporabljena tako dolgo časa? Odgovor je preprost – teoretični razvoj tehnologije v štiridesetih letih prejšnjega stoletja se je v praksi izkazal za zelo okornega.
Tehnologije in materiali, ki so obstajali v času razvoja, niso omogočali zmanjšanja velikosti naprave, obstoječi načini pridobivanja električne energije pa so bili stroškovno učinkovitejši.
Vključitev v shemo plinskega kotla naprave, ki pretvarja neuporabno porabljeno toploto v električno energijo, lahko znatno poveča učinkovitost obrata za predelavo plina
Kaj nas danes lahko spodbudi k razmišljanju o bolj skrbnem odnosu do virov, ki niso obnovljivi? Zdaj po vsem svetu obstaja skupna težava - razvoj tehnologije neizogibno vodi v povečanje porabe električne energije.
Povečanje porabe poteka tako hitro, da omrežna podjetja nimajo časa za posodobitev prenosnih sistemov električne energije, da ne govorimo o proizvodnji. Ta situacija neizogibno vodi do tega, da elementi napajalnih sistemov ne uspejo, v nekaterih primerih pa se to lahko zgodi z zavidljivo pravilnostjo.
Sodobni ogrevalni kotli so opremljeni s krmilnimi sistemi, ki so tudi hlapni. Obtočna črpalka, senzorji, avtomatizacija, sama plošča potrebujejo napajanje. Celoten nabor naprav ne more povzročiti skrbi za ohranitev delovanja med izpadom električne energije.
Sistemov prisilnega ogrevanja ni mogoče zagnati brez električne energije. Izpad elektrike v kurilni sezoni je zanje skorajda katastrofalen. Ne samo, da bo to neizogibno vodilo do hitrega hlajenja prostora, ampak z dolgim ogrevanjem v prostem teku lahko vezje zamrzne.
Dolgotrajno pomanjkanje delovanja ogrevalnega sistema v hladni sezoni vodi do zamrznitve sistema segrevanja, do pojava ledenih čepov v njem in posledično do poškodb opreme in ogrevalnih cevi zaradi vrzel
Standardne obstoječe rešitve problema - namestitev neprekinjeni napajalniki, generatorji različnih modifikacij (plinski, bencinski, dizelski generatorji ali netradicionalni viri - vetrne turbine ali mini termoelektrarne, hidroelektrarne).
Toda ta rešitev še zdaleč ni sprejemljiva za vse, saj je za mnoge težko dodeliti prostor za namestitev avtonomnega dobavitelja električne energije.
Če prebivalci posameznih hiš še vedno lahko dodelijo prostor za generator, potem je to skoraj nemogoče namestiti v večnadstropno stavbo. Tako se izkaže, da ob izpadu električne energije najprej trpijo prebivalci stanovanjskih hiš z individualnim ogrevalnim sistemom.
Zato so si podjetja, ki proizvajajo komponente za montažo ogrevalnih sistemov, najprej zastavila vprašanje polnega izkoristka toplote, ki jo ogrevalni sistem »odvaja«. Razmišljali smo, kako bi odpadno snov uporabili pri proizvodnji električne energije.
Od dobro znanih tehnologij so razvijalci izbrali "dobro pozabljeno" Stirlingovo namestitev, sodobne tehnologije omogočajo povečanje njene učinkovitosti ob ohranjanju kompaktne velikosti.
Načelo delovanja Stirlingovega motorja je gibanje bata motorja gor in dol. Motor deluje skoraj tiho in ne povzroča tresljajev stroja.
Princip delovanja Stirlingove naprave temelji na uporabi ogrevanja in hlajenja delovne tekočine, ta pa poganja mehanizem, ki proizvaja električno energijo.
Vbrizgani plin se nahaja znotraj (zaprtega) bata; pri segrevanju se plinasti medij razširi in premika bat v eno smer, po ohlajanju v hladilniku se skrči in premakne bat v drugo smer strani.
Pregled proizvajalcev kotlov z generatorjem
Oglejmo si konkretne primere sistema gospodinjskih kotlov, ki obstajajo danes, v katerih načelo uporabe izpušnih plinov (produktov zgorevanja) za proizvodnjo električne energije je bilo uspešno izvajati. Južnokorejsko podjetje NAVIEN je omenjeno tehnologijo uspešno implementiralo v kotel HYBRIGEN SE.
Kotel uporablja Stirlingov motor, ki po podatkih potnega lista med delovanjem proizvaja električno energijo z močjo 1000W (ali 1kW) in napetostjo 12V. Razvijalci trdijo, da se proizvedena električna energija lahko uporablja za napajanje gospodinjskih aparatov.
Ta moč bi morala zadostovati za napajanje gospodinjskega hladilnika (približno 0,1 kW), osebnega računalnika (okoli 0,4kW), LCD TV (okoli 0,2kW) in do 12 LED sijalk z močjo po 25W vsak.
Kotel Navien hybrigen se z vgrajenim generatorjem in Stirlingovim motorjem. Med delovanjem kotla se poleg glavnih funkcij proizvaja električna energija reda velikosti 1000 W.
Od evropskih proizvajalcev se Viessmann ukvarja z razvojem v tej smeri. Viessmann ima možnost ponuditi dva modela kotlov serije Vitotwin 300W in Vitotwin 350F po izbiri stranke.
Vitotwin 300W je bil prvi razvoj v tej smeri. Ima precej kompaktno zasnovo in izgleda zelo podobno običajnemu stenski plinski kotel. Res je, da so bile med delovanjem prvega modela ugotovljene "šibke" točke v delovanju motorja Stirlingovega sistema.
Kot največji problem se je izkazalo odvajanje toplote, osnova delovanja naprave je ogrevanje in hlajenje. Tisti. razvijalci so se soočali z isto težavo, s katero se je v štiridesetih soočal Stirling prejšnjega stoletja - učinkovito hlajenje, ki ga je mogoče doseči le s pomembnimi velikostmi hladilnik.
Zato se je pojavil model kotla Vitotwin 350F, ki poleg plinskega kotla z generatorjem električne energije vsebuje tudi vgrajen kotel 175l.
Zalogovnik tople vode je izdelan v talni izvedbi zaradi velike teže same opreme in tekočine, pripravljene za sanitarne namene.
V tem primeru je problem hlajenja bata Stirlingove naprave zaradi vode v kotel. Vendar pa je odločitev pripeljala do dejstva, da so se skupne dimenzije in teža namestitve povečale. Takega sistema ni več mogoče montirati na steno kot klasičen plinski kotel in je lahko samo talni.
Kotli Viessmann predvidevajo možnost napajanja obratovalnih sistemov kotla iz zunanjega vira, tj. iz centralnega elektroenergetskega omrežja. Viessmann je opremo postavil kot napravo, ki zagotavlja lastne potrebe (delovanje kotlovskih enot) brez možnosti pridobivanja odvečne električne energije za domačo porabo.
Sistem Vitotwin F350 je kotel s kotlom za ogrevanje vode 175l. Sistem omogoča ogrevanje prostora, zagotavlja toplo vodo in proizvaja električno energijo
Za primerjavo učinkovitosti uporabe generatorjev, vgrajenih v ogrevalni sistem. Vredno je razmisliti o kotlu, ki sta ga razvili podjetji TERMOFOR (Republika Belorusija) in podjetje Krioterm (Rusija, Minsk). Saint Petersburg).
Vredno jih je upoštevati ne zato, ker lahko nekako tekmujejo z zgornjimi sistemi, temveč zaradi primerjave načel delovanja in učinkovitosti pridobivanja električne energije. Ti kotli kot gorivo uporabljajo le les, stisnjena žagovina ali lesnih briketov, zato jih ni mogoče enačiti z modeli NAVIEN in Viessmann.
Kotel z imenom "Ogrevalna peč Indigirka" je usmerjen na dolgotrajno ogrevanje na drva ipd., vendar je opremljen z dvema termo generatorjema električne energije tipa TEG 30-12. Nahajajo se na stranski steni enote. Moč generatorjev je majhna, tj. skupno lahko ustvarijo le 50-60 W pri 12 V.
Osnovna naprava peči Indigirka omogoča ne samo ogrevanje prostora, temveč tudi kuhanje hrane na gorilniku. Dodatek sistema sta dva generatorja toplote 12V z močjo 50-60W.
V tem kotlu je bila uporabljena Zebekova metoda, ki temelji na nastanku EMF v zaprtem električnem tokokrogu. Sestavljen je iz dveh različnih vrst materiala in ohranja kontaktne točke pri različnih temperaturah. Tisti. razvijalci uporabljajo tudi toploto, ki jo ustvari kotel, za proizvodnjo električne energije.
Primerjava učinkovitosti kotla
Če primerjamo predstavljene vrste kotlov, ki ne samo ogrevajo prostor (toplota hladilna tekočina), ampak tudi za proizvodnjo električne energije z uporabo ustvarjene toplote, bodite pozorni na pomembne vidike med delovanjem.
Tako NAVIEN kot Viessmann svoje kotle pozicionirata tako, da poudarjata nedvomne prednosti – popolno avtomatizacijo procesa, ni potrebe po servisnih popravilih in na splošno popolna odsotnost posegov po zagonu s strani kupec.
Za delovanje teh kotlov je potrebno le stabilno delovanje sistema, stabilna razpoložljivost plina (pa naj gre za glavne zaloge, ustekleničeno instalacijo z utekočinjenim plinom oz. držalo za plin). Skladno s tem se za delovanje kotlov uporablja gospodinjski plin, ki po zgorevanju ne predstavlja nikakršne škode za okolje.
Načeloma lahko skoraj enako rečemo o ogrevalni peči Indigirka, le vrsta goriva tukaj ni plin, temveč drva, peleti ali stisnjena žagovina.
Popolna odsotnost avtomatizacijaki zahteva elektriko. Sistem za pridobivanje električne energije in sam kotel ne vplivata na delovanje drug drugega, t.j. če sistem za proizvodnjo električne energije odpove, kotel še naprej opravlja svoje funkcije.
Vse te grelne enote za predelavo plina s Stirlingovimi motorji pod gorilniki proizvajajo električno energijo, ki se lahko uporablja za različne namene.
Kotli podjetij NAVIEN in Viessmann se s tem ne bodo mogli "pohvaliti", saj je motor Stirlingovega sistema vgrajen neposredno v konstrukcijo kotla. Toda kako donosni so takšni sistemi in koliko časa se bo tak kotel izplačal? To vprašanje je treba podrobno obravnavati.
Donosnost obravnavanih sistemov
Na prvi pogled so kotli NAVIEN in Viessmann praktično mini SPTE v zasebni hiši ali celo stanovanju.
Tudi kljub velikim dimenzijam, zmožnost proizvodnje električne energije preprosto z uporabo kotel za ogrevanje kotel ali ogrevanje prostorov naj spodbudi kupca, da si brez pomisleka vgradi tak "čudež" tehnologija."
Toda ob natančnejšem pregledu kotla NAVIEN se pojavijo vprašanja, na katera je treba odgovoriti. Z deklarirano močjo 1 kW (brezplačna moč, ki jo lahko uporabljate po lastni presoji) kotel med delovanjem sistema porabi precej električne energije.
Kaj je mišljeno? Minimalno delovanje avtomatizacije, tudi če je potrebna majhna količina energije, vendar je potrebna za delovanje ventilatorja in obtočne črpalke. Naštete naprave skupaj ne morejo le uspešno porabiti tega kilovata energije, ampak morda ne bo dovolj pri "overclockingu" sistema.
Shema ogrevalnega sistema Vissmann Vitotwin 350F s talnim kotlom 175l. Sistem omogoča tako uporabo električne energije iz zunanjega vira kot prenos presežne proizvedene električne energije v skupno omrežje.
Povsem enaka vprašanja se pojavljajo pri kotlih Viessmann, vendar tukaj vsaj ni bila navedena možnost pridobivanja električne energije za lastne potrebe. Predvidena je bila le možnost avtonomnega delovanja sistema v odsotnosti zunanjega napajanja.
Čeprav razvijalci takoj kažejo, da "sistem lahko zahteva dodatno električno energijo pri največjih obremenitvah." Glede na prijavljenih 3500 kWh proizvedene električne energije na leto je ta odtenek že dvomljiv, s preprostimi in preprostimi izračuni pa dobimo naslednje:
3500:6 (meseci standardne kurilne sezone): 30 (povprečno 30 koledarskih dni): 24 (24 ur na dan) = 0,81 kWh.
Tisti. kotel pri stabilnem (konstantnem) delovanju proizvede okoli 800W, koliko pa porabi sam sistem med delovanjem? Morda enako, proizvedeno z 800 W in morda več.
Poleg tega se električna energija proizvaja samo med delovanjem gorilnika. Tisti. ali je potrebno stalno delovanje sistema ali pa je vse nekoliko drugače, kot pravijo razvijalci sistema.
Kakšni so bili ti izračuni? Kotlovnica na drva res daje svojih 50Wh (oz. 0,05kWh), s katerimi lahko napolnite tablico, telefon itd. tudi za banalno "službeno LED žarnico". V nasprotju z razvojem dveh svetovno znanih podjetij, vendar je opisani razvoj očitno videti bolj kot dober marketinški trik in nič drugega.
Kar zadeva cenovno politiko teh sistemov, je na splošno težko nekaj oceniti. Ker tudi proizvajalci Viessmann in NAVIEN takoj določijo, da oprema "ne potrebuje vzdrževanja." Prevedeno v preprost jezik - zlomilo se je, kar pomeni, da je treba enoto popolnoma zamenjati.
To morda ne velja za celoten sistem, ampak za posamezne komponente: Stirlingov motor, sistem plinskega gorilnika itd. Rezultat bo precej impresiven znesek. Na podlagi dejstva, da je povprečna cena za te sisteme približno 12 tisoč rubljev. evrov oziroma 13,5 tisoč. $. Shema delovanja kotla z generatorjem, potem lahko v takšni situaciji zmaga le proizvajalec sistemov.
Peč Indigirka sploh ne more sodelovati v primerjavi, ne le zato, ker vrsta goriva ni plin, tudi cena ni primerljiva (15-krat manj), ker pa peč ni postavljena za domačo rabo, ampak bolj za potovanja, ekspedicije in itd.
Če v Evropi stanje z energenti bistveno vpliva na izbiro potrošnika (pri izbiri ogrevalnih sistemov oz oskrba z energijo) z vidika varčnosti in prijaznosti do okolja države EU to spodbujajo s subvencioniranjem uvedbe. takšni sistemi.
Za domačega potrošnika v Rusiji bodo takšni sistemi verjetno predragi tako na začetku "sistem + namestitev" kot med delovanjem.
Zaključki in uporaben video na to temo
Načelo delovanja Stirlingovega motorja, ki opremlja plinski kotel:
Prikaz delovanja plinskega kotla z generatorjem električne energije:
Primer peči na drva z generatorjem električne energije za primerjavo s plinsko enoto:
Ne pozabite, da so evropska podjetja za proizvodnjo energije precej zvesta "proizvajalcem" opreme za varčevanje z energijo.
V Rusiji možnost proizvodnje in prenosa električne energije v omrežje s strani gospodinjskega porabnika ne samo, da ni zakonsko določena, temveč je tudi omrežna podjetja ne pozdravljajo. Zato je malo verjetno, da bodo predstavljeni sistemi danes imeli resne možnosti za uporabo v razmerah Ruske federacije.
Prosimo, komentirajte članek, predložen v obravnavo, v spodnjem blok obrazcu, postavite vprašanja, objavite fotografije na temo. Povejte nam, ali poznate kotle s sistemi za proizvodnjo električne energije. Delite koristne informacije, ki bodo koristne za obiskovalce spletnega mesta.
