Gāzes katls ar elektrisko ģeneratoru: ierīce, darbības princips, labāko zīmolu apskats
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.
Tādējādi gāzes katls ar elektrisko ģeneratoru ir viens no hibrīdsistēmu veidiem, kas ļauj gudri pārvaldīt zilo degvielu. Mēs iepazīstināsim jūs ar iekārtu darbības principu, kas kopā ar siltumenerģiju ražo elektroenerģiju. Iedomāsimies tipiskus hibrīda vienību modeļus.
Raksta saturs:
Efektīvs enerģijas patēriņš
Pat vidusmēra cilvēks, kuram mājas apkurei ir uzstādīts gāzes katls, var aizdomāties par siltumenerģijas racionālu izmantošanu. Patiešām, kad gāzi sadedzina katlā, netiek izmantots viss saražotais siltums.
Kad apkures sistēma darbojas, daļa siltuma vienmēr tiek zaudēta neatgriezeniski. Tas parasti notiek, kad sadegšanas produkti no katla nonāk atmosfērā. Faktiski tā ir izšķērdēta enerģija, ko varēja izmantot.
Par ko tieši mēs runājam? Par iespēju izmantot izšķērdētu “izšķērdētu” siltumu elektroenerģijas ražošanā.
Degvielas veidi var būt dažādi, sākot ar banālu malku un visu veidu briketēm, beidzot ar ekonomiskākajām iespējām: galvenā gāze, kuras sastāvā ir pārsvars metāns, mākslīgā zilā degviela un sašķidrinātie propāna-butāna maisījumi.
Var šķist, ka tas ir tālu no “Amerikas atklāšanas”, taču patiesībā tehnoloģija vai, pareizāk sakot, instalācija, ko 1943. gadā izstrādāja Roberts Stērlings, pastāv. Tās konstrukcijas īpatnības un darbības pamatprincips ļauj šo sistēmu klasificēt kā iekšdedzes dzinēju.
Kāpēc tad šī instalācija netika izmantota tik ievērojamu 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.
Kas mūs šodien var likt aizdomāties par uzmanīgāku attieksmi pret resursiem, kas nav klasificēti kā atjaunojami? Mūsdienās visā pasaulē ir izplatīta problēma – tehnoloģiju attīstība neizbēgami noved pie elektroenerģijas patēriņa pieauguma.
Patēriņa pieaugums notiek tik straujos tempos, ka tīkla uzņēmumiem nav laika modernizēt elektroenerģijas pārvades sistēmas, nemaz nerunājot par ražošanu.Šī situācija neizbēgami noved pie tā, ka elektroapgādes sistēmu elementi neizdodas, un dažos gadījumos tas var notikt ar apskaužamu regularitāti.
Mūsdienu apkures katli ir aprīkoti ar vadības sistēmām, kas ir arī atkarīgas no enerģijas. Cirkulācijas sūknim, sensoriem, automatizācijai un pašam panelim ir nepieciešama jauda. Viss ierīču komplekts var neradīt bažas par funkcionalitātes saglabāšanu strāvas padeves pārtraukuma laikā.
Bez elektrības piespiedu apkures sistēmas darbināt nav iespējams. Elektrības padeves pārtraukums apkures sezonas laikā viņiem ir gandrīz katastrofāls. Tas ne tikai neizbēgami izraisīs telpas strauju atdzišanu, bet, ja apkure ilgstoši nedarbojas, ķēde var sasalt.
Standarta esošās problēmas risināšanas iespējas - instalēšana nepārtrauktās barošanas avoti, dažādu modifikāciju ģeneratori (gāzes, benzīna, dīzeļa ģeneratori vai netradicionāli avoti - vēja ģeneratori vai mini termoelektrostacijas, hidroelektrostacijas).
Bet šis risinājums nav pieņemams visiem, jo daudziem ir grūti piešķirt vietu autonoma elektroenerģijas piegādātāja uzstādīšanai.
Lai gan individuālo māju iedzīvotāji joprojām var atvēlēt vietu ģeneratoram, tas ir gandrīz neiespējami uzstādīt daudzstāvu ēkā. Tādējādi izrādās, ka, pazūdot elektrībai, pirmie cieš daudzdzīvokļu māju iedzīvotāji ar individuālo apkures sistēmu.
Tāpēc, pirmkārt, uzņēmumi, kas ražo komponentus apkures sistēmu montāžai, ir uzdevuši sev jautājumu, kā pilnībā izmantot siltumu, ko apkures sistēma “izmet”. Mēs domājām, kā izmantot šo izšķērdēto vielu elektroenerģijas ražošanai.
No labi zināmajām tehnoloģijām izstrādātāji izvēlējās “labi aizmirsto” Stirling instalāciju, modernās tehnoloģijas ļauj palielināt tās efektivitāti, saglabājot kompakto izmēru.
Stirlinga instalācijas darbības princips ir balstīts uz darba šķidruma sildīšanas un dzesēšanas izmantošanu, kas savukārt aktivizē mehānismu, kas ģenerē elektrisko enerģiju.
Virzuļa iekšpusē (slēgtā) ir sūknēta gāze, sildot, gāzveida vide izplešas un virza virzuli vienā virzienā, pēc atdzesēšanas dzesētājā tas saraujas un virza virzuli otrā virzienā.
Katlu ar ģeneratoru ražotāju apskats
Apskatīsim konkrētus mūsdienās pastāvošo sadzīves katlu sistēmu piemērus, kuros ir veiksmīgi īstenots princips par izplūdes gāzu (sadegšanas produktu) izmantošanu elektroenerģijas ražošanai. Dienvidkorejas uzņēmums NAVIEN ir veiksmīgi ieviesis augstāk minēto tehnoloģiju zīmola 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 0,4 kW), LCD televizoru (apmēram 0,2 kW) un līdz 12 LED spuldzēm ar katras jaudu 25 W.
No Eiropas ražotājiem Viessmann attīstās šajā virzienā. Viessmann ir iespēja piedāvāt patērētājiem izvēlēties divus Vitotwin 300W un Vitotwin 350F sērijas katlu modeļus.
Vitotwin 300W bija pirmā attīstība šajā virzienā. Tas izceļas ar diezgan kompaktu dizainu un pēc izskata ir ļoti līdzīgs parastajam sienas gāzes katls. Tiesa, tieši pirmā modeļa darbības laikā tika identificēti Stirlinga dzinēja darbības “vājie” punkti.
Lielākā problēma izrādījās siltuma noņemšana, ierīces darbības pamatā ir apkure un dzesēšana. Tie. izstrādātāji saskārās ar to pašu problēmu, ar kuru Stirlings saskārās pagājušā gadsimta četrdesmitajos gados – efektīva dzesēšana, ko var panākt tikai ar ievērojamu dzesētāja izmēru.
Tāpēc parādījās Vitotwin 350F katla modelis, kurā bija ne tikai gāzes katls ar elektrības ģeneratoru, bet arī iebūvēts 175 litru katls.
Šajā gadījumā problēma ir Stirlinga instalācijas virzuļa dzesēšanas problēma ūdens iekļūšanas dēļ katls. Tomēr lēmums palielināja iekārtas kopējos izmērus un svaru. Šādu sistēmu vairs nevar montēt pie sienas kā parasto gāzes katlu, un to var uzstādīt tikai uz grīdas.
Viessmann katli nodrošina iespēju barot katla darbības sistēmas no ārēja avota, t.i. no centrālajiem elektroapgādes tīkliem. Uzņēmums Viessmann iekārtu pozicionēja kā ierīci, kas nodrošina savas vajadzības (katlu agregātu darbību) bez iespējas izvēlēties lieko elektroenerģiju iekšzemes patēriņam.
Lai salīdzinātu apkures sistēmā iebūvēto ģeneratoru izmantošanas efektivitāti. Ir vērts apsvērt katlu, ko izstrādājuši uzņēmumi TERMOFOR (Baltkrievijas Republika) un uzņēmums Kryotherm (Krievija, Sanktpēterburga).
Tos ir vērts apsvērt nevis tāpēc, ka tie kaut kā varētu konkurēt ar iepriekš minētajām sistēmām, bet gan lai salīdzinātu elektroenerģijas ražošanas darbības principus un 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 “Apkures krāsns “Indigirka” paredzēts ilgstošai apkurei 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.
Šajā katlā tika izmantota Seebeck metode, kuras pamatā ir emf 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 uzmanība jāpievērš svarīgiem aspektiem.
Gan uzņēmums NAVIEN, gan uzņēmums Viessmann savus apkures katlus pozicionē, norādot uz neapšaubāmām priekšrocībām - pilnīga procesa automatizācija, nav nepieciešams servisa remonts un kopumā pilnīgs iejaukšanās trūkums pēc pircēja nodošanas ekspluatācijā.
Šo katlu darbībai ir nepieciešama tikai stabila sistēmas darbība un stabila gāzes pieejamība (vai tās būtu galvenās piegādes, pudelēs iepildīta iekārta ar sašķidrinātu gāzi vai gāzes turētājs). Attiecīgi katlu darbināšanai 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. Elektroenerģijas ražošanas sistēma un pats apkures katls viens otra darbību neietekmē, t.i.Ja elektroenerģijas ražošanas sistēma neizdodas, katls turpina pildīt savas funkcijas.
NAVIEN un Viessmann katli ar to nevar lepoties, jo Stirlinga dzinējs ir iebūvēts tieši katla konstrukcijā. Bet cik izdevīgas ir šādas sistēmas un cik ilgā laikā šāds katls atmaksāsies? Šo jautājumu ir vērts izprast sīkāk.
Aplūkojamo sistēmu rentabilitāte
No pirmā acu uzmetiena NAVIEN un Viessmann katli ir praktiski mini-termoelektrostacijas privātmājā vai pat dzīvoklī.
Pat neskatoties uz lielajiem gabarītiem, iespējai saražot elektroenerģiju, vienkārši izmantojot katlu, lai apsildītu katlu vai apsildītu telpas, vajadzētu mudināt pircēju bez vilcināšanās uzstādīt šādu “tehnoloģiju brīnumu”.
Bet, rūpīgāk izpētot NAVIEN katlu, rodas jautājumi, uz kuriem ir nepieciešamas atbildes. Ar deklarēto jaudu 1 kW (brīvā jauda, ko var izmantot pēc saviem ieskatiem) apkures katls diezgan jūtami patērē elektrību, kad sistēma darbojas.
Kas ir domāts? Automātika vismaz strādā, lai gan jauda ir nepieciešama, bet ventilatora un cirkulācijas sūkņa darbībai tas ir nepieciešams. Uzskaitītās ierīces kopumā var ne tikai veiksmīgi patērēt šo kilovatu enerģijas, bet ar to var nepietikt, kad sistēma tiek “pārtaktēta”.
Tieši tādi paši jautājumi rodas arī par Viessmann katliem, taču vismaz iespēja iegūt elektroenerģiju savām vajadzībām šeit nebija norādīta. 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, taču, veicot vienkāršus un vienkāršus aprēķinus, mēs iegūstam sekojošo:
3500:6 (standarta apkures sezonas mēneši): 30 (vidēji 30 kalendārās dienas): 24 (24 stundas diennaktī) = 0,81 kW*stunda.
Tie. Katls stabilas (pastāvīgas) darbības laikā saražo ap 800 W, bet cik pati sistēma patērē darbības laikā? Varbūt tie paši, kas ražo 800 W, un varbūt vairāk.
Turklāt elektrība tiek ražota tikai degļa darbības laikā. Tie. Vai nu ir nepieciešama pastāvīga sistēmas darbība, vai arī viss nedaudz atšķiras no sistēmas izstrādātāju teiktā.
Pie kā noveda šie aprēķini? Malkas katlu sistēma faktiski saražo savus 50Wh (jeb 0,05kWh), ko var izmantot planšetdatora, tālruņa u.c. uzlādēšanai. pat banālai "darba LED spuldzei". Atšķirībā no divu pasaulslavenu uzņēmumu attīstības, aprakstītās norises viennozīmīgi vairāk izskatās pēc laba mārketinga trika, un nekas vairāk.
Runājot par šo sistēmu cenu politiku, parasti ir grūti kaut ko novērtēt.Jo pat ražošanas uzņēmumi Viessmann un NAVIEN uzreiz nosaka, ka iekārtai “neprasa apkope”. Tulkots vienkāršā valodā, tas ir bojāts, 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. Pieņemot, ka vidējā cena šīm sistēmām ir aptuveni 12 tūkst. eiro jeb 13,5 tūkst.$. Katla darbības shēma ar ģeneratoru, tad šādā situācijā var uzvarēt tikai sistēmas ražotājs.
Indigirka plīts nemaz nevar piedalīties salīdzināšanā, ne tikai tāpēc, ka degvielas veids nav gāze, un cena nav salīdzināma (15 reizes mazāka), bet gan tāpēc, ka plīts ir novietota nevis lietošanai mājās, bet gan vairāk ceļojumiem, ekspedīcijas utt. .P.
Ja Eiropā enerģētikas situācija diezgan būtiski ietekmē patērētāju izvēli (izvēloties apkures vai energoapgādes sistēmas) no efektivitātes un videi draudzīguma viedokļa, tad ES valstis to stimulē, subsidējot šādu sistēmu ieviešanu.
Mājsaimniecības patērētājiem Krievijā šādas sistēmas, visticamāk, būs pārāk dārgas gan sākotnēji “sistēma + uzstādīšana”, gan ekspluatācijas laikā.
Secinājumi un noderīgs video par tēmu
Stirlinga dzinēja darbības princips, kas aprīkots ar 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 patērētājiem ražot un pārvadīt elektroenerģiju tīklā nav ne tikai noteikta likumā, bet arī tīklu uzņēmumi to neatbalsta. Tāpēc piedāvātajām sistēmām, visticamāk, nav nopietnas izredzes šodien tikt izmantotas Krievijas Federācijā.
Lūdzu, komentējiet izskatīšanai iesniegto rakstu zemāk esošajā bloka veidlapā, uzdodiet jautājumus, ievietojiet fotoattēlus par šo tēmu. Pastāstiet mums, ja esat pazīstams ar apkures katliem un elektroenerģijas ražošanas sistēmām. Dalieties ar noderīgu informāciju, kas noderēs vietnes apmeklētājiem.
