Elektrigeneraatoriga gaasikatel: seade, tööpõhimõte, parimate kaubamärkide ülevaade

Hoolikas suhtumine energiaressurssidesse on tingitud eelkõige sellest, et peaaegu kõik loodusvarud pole lõpmatud.Kõikide kütuseliikide säästlik tarbimine eeldab uute süsteemide väljatöötamist või olemasolevate radikaalset moderniseerimist.

Seega on elektrigeneraatoriga gaasikatel üks hübriidsüsteemide tüüpe, mis võimaldavad arukalt hallata sinist kütust. Tutvustame teile soojusenergia kõrval elektrienergiat tootvate seadmete tööpõhimõtet. Kujutagem ette hübriidseadmete tüüpilisi mudeleid.

Tõhus energiatarbimine

Ka tavainimene, kellel on kodu kütmiseks paigaldatud gaasikatel, võib imestada soojusenergia ratsionaalse kasutamise üle. Tõepoolest, gaasi põletamisel katlas ei kasutata ära kogu tekkivat soojust.

Kui küttesüsteem töötab, kaob osa soojusest alati pöördumatult. Tavaliselt juhtub see siis, kui põlemisproduktid satuvad katlast atmosfääri. Tegelikult on see raisatud energia, mida oleks võinud kasutada.

Millest me täpsemalt räägime? Raisatud “raisatud” soojuse kasutamise võimalusest elektrienergia tootmisel.

Kui eeldada, et küttekatla süsteem on efektiivsuse maksimeerimiseks juba optimeeritud, siis moodustab “äravisatud” energia ikkagi olulise osa kütuse põlemisel vabanevast energiast.

Kütuseliigid võivad olla erinevad, alustades banaalsetest küttepuudest ja igasugustest brikettidest, lõpetades kõige ökonoomsemate võimalustega: põhigaas, mille koostises on ülekaalus metaan, kunstlik sinine kütus ja veeldatud propaani-butaani segud.

Võib tunduda, et see on kaugel "Ameerika avastamisest", kuid tegelikult on Robert Stirlingi 1943. aastal välja töötatud tehnoloogia või õigemini installatsioon olemas. Selle disainiomadused ja põhiline tööpõhimõte võimaldavad seda süsteemi liigitada sisepõlemismootoriks.

Miks siis seda installatsiooni nii märkimisväärset aega ei kasutatud? Vastus on lihtne – tehnika teoreetiline areng eelmise sajandi neljakümnendatel osutus praktikas väga tülikaks.

Väljatöötamise ajal olemas olnud tehnoloogiad ja materjalid ei võimaldanud paigaldise suurust vähendada ning olemasolevad elektrienergia tootmismeetodid olid kuluefektiivsemad.

Gaasikatla ahelasse seadme lisamine, mis muundab raisatud soojuse elektrienergiaks, võib oluliselt tõsta gaasitöötlemistehase efektiivsust.

Mis võib panna meid täna mõtlema hoolikamale suhtumisele ressurssidesse, mida ei liigitata taastuvateks? Tänapäeval on üle maailma levinud probleem – tehnoloogia areng toob paratamatult kaasa elektrienergia tarbimise kasvu.

Tarbimise kasv toimub nii kiires tempos, et võrguettevõtetel pole aega elektrienergia ülekandesüsteeme kaasajastada, tootmisest rääkimata.Selline olukord viib paratamatult selleni, et toitesüsteemide elemendid ebaõnnestuvad ja mõnel juhul võib see juhtuda kadestamisväärse korrapärasusega.

Kaasaegsed küttekatlad on varustatud juhtimissüsteemidega, mis sõltuvad ka energiast. Toidet vajavad tsirkulatsioonipump, andurid, automaatika ja paneel ise. Kogu seadmete komplekt ei saa muud kui muretseda funktsionaalsuse säilitamise pärast elektrikatkestuse ajal.

Ilma elektrita ei ole võimalik sundküttesüsteeme käitada. Elektrikatkestus kütteperioodil on nende jaoks peaaegu katastroofiline. See mitte ainult ei too paratamatult kaasa ruumi kiiret jahtumist, vaid kui küte ei tööta pikka aega, võib ahel külmuda.

Küttesüsteemi pikaajaline töö puudumine külmal aastaajal põhjustab küttesüsteemi külmumist, jääkorkide ilmumist ja lõppkokkuvõttes seadmete ja küttetorude kahjustusi purunemise tõttu.

Standardsed olemasolevad võimalused probleemi lahendamiseks - installimine katkematud toiteallikad, erinevate modifikatsioonide generaatorid (gaas, bensiin, diiselgeneraatorid või ebatraditsioonilised allikad - tuulegeneraatorid või minisoojuselektrijaamad, hüdroelektrijaamad).

Kuid see lahendus pole kõigile vastuvõetav, kuna paljudel on autonoomse elektritarnija paigaldamiseks ruumi eraldamine keeruline.

Kui individuaalmajade elanikel on siiski võimalik generaatorile ruumi eraldada, siis mitmekorruselisesse majja paigaldamisel on see peaaegu võimatu. Nii selgub, et voolu katkemisel kannatavad esimesena individuaalse küttesüsteemiga kortermajade elanikud.

Seetõttu on ennekõike küttesüsteemide kokkupanemiseks komponente tootvad ettevõtted esitanud endale küsimuse, kas küttesüsteemist “äravisatav” soojus täielikult ära kasutada. Mõtlesime, kuidas seda raisatud ainet elektri tootmiseks kasutada.

Tuntud tehnoloogiatest valisid arendajad "hästi unustatud" Stirlingi paigalduse, kaasaegsed tehnoloogiad võimaldavad suurendada selle efektiivsust, säilitades samal ajal kompaktse suuruse.

Stirlingi mootori tööpõhimõte on mootori kolvi liikumine alla ja üles. Mootor töötab peaaegu hääletult ega põhjusta seadme vibratsiooni

Stirlingi paigalduse tööpõhimõte põhineb töövedeliku soojendamise ja jahutamise kasutamisel, mis omakorda aktiveerib elektrienergiat genereeriva mehhanismi.

Kolvi sees (suletud) on pumbatav gaas, kuumutamisel gaasiline keskkond paisub ja liigutab kolvi ühes suunas, pärast jahutamist jahutis tõmbub kokku ja liigutab kolvi teises suunas.

Generaatoritega katelde tootjate ülevaade

Vaatame konkreetseid näiteid tänapäeval eksisteerivatest kodumaistest katlasüsteemidest, milles on edukalt rakendatud põhimõtet kasutada elektrienergia tootmiseks heitgaase (põlemisprodukte). Lõuna-Korea ettevõte NAVIEN on ülaltoodud tehnoloogia edukalt juurutanud HYBRIGEN SE kaubamärgiga katlas.

Boiler kasutab Stirlingi mootorit, mis passi andmetel toodab töötamise ajal elektrit võimsusega 1000W (ehk 1kW) ja pingega 12V. Arendajad väidavad, et toodetud elektrit saab kasutada kodumasinate toiteks.

Sellest võimsusest peaks piisama kodukülmiku (umbes 0,1 kW), personaalarvuti (umbes 0,4 kW), LCD-teleri (umbes 0,2 kW) ja kuni 12 LED-pirni võimsusega 25 W toiteks.

Navien'i hübrigen se seeria katel sisseehitatud generaatori ja Stirlingi mootoriga. Kui boiler töötab, tekib lisaks põhifunktsioonidele elektrit umbes 1000 W võimsusega

Euroopa tootjatest areneb selles suunas Viessmann. Viessmannil on võimalus pakkuda tarbijatele valikus kahe Vitotwin 300W ja Vitotwin 350F seeria katelde mudeli vahel.

Vitotwin 300W oli esimene sellesuunaline arendus. Seda eristab üsna kompaktne disain ja see on välimuselt väga sarnane tavapärasele seinale paigaldatav gaasikatel. Tõsi, just esimese mudeli töötamise ajal tuvastati Stirlingi mootori töö "nõrgad" kohad.

Suurimaks probleemiks osutus soojuse eemaldamine, seadme töö aluseks on küte ja jahutamine. Need. arendajad seisid silmitsi sama probleemiga, millega seisis silmitsi Stirling eelmise sajandi neljakümnendatel – tõhus jahutus, mida on võimalik saavutada ainult märkimisväärse suurusega jahutiga.

Seetõttu ilmus Vitotwin 350F boileri mudel, mis sisaldas lisaks elektrigeneraatoriga gaasikatel ka sisseehitatud 175-liitrist boilerit.

Kuuma vee paak on valmistatud põrandale paigaldatava versioonina nii seadme enda kui ka sanitaarotstarbeks ettevalmistatud vedeliku suure kaalu tõttu

Sel juhul on probleemiks Stirlingi paigalduse kolvi jahutamise probleem vee sissevoolu tõttu boiler. Otsus tõi aga kaasa paigalduse üldmõõtmete ja kaalu suurenemise. Sellist süsteemi ei saa enam seinale kinnitada nagu tavalist gaasikatlat ja seda saab paigaldada ainult põrandale.

Viessmanni katlad annavad võimaluse toita katla töösüsteeme välisest allikast, s.o. tsentraalsetest toitevõrkudest. Ettevõte Viessmann positsioneeris seadmed seadmena, mis tagab oma vajadused (katlasõlmede töö) ilma võimaluseta valida üleliigset elektrit kodutarbimiseks.

Vitotwin F350 süsteem on boiler koos veeküttekatlaga mahuga 175 liitrit. Süsteem võimaldab kütta ruumi, annab sooja vee ja toodab elektrienergiat

Selleks, et võrrelda küttesüsteemi sisseehitatud generaatorite kasutamise efektiivsust. Tasub kaaluda katelt, mille on välja töötanud ettevõtted TERMOFOR (Valgevene Vabariik) ja ettevõte Kryotherm (Venemaa, Peterburi).

Neid tasub kaaluda mitte sellepärast, et nad suudaksid kuidagi võistelda ülaltoodud süsteemidega, vaid selleks, et võrrelda elektrienergia tootmise tööpõhimõtteid ja efektiivsust. Need katlad kasutavad kütusena ainult puitu, pressitud saepuru või puitbrikett, nii et neid ei saa NAVIENi ja Viessmanni mudelitega võrdsustada.

Katel nimega “Kütteahi “Indigirka” on mõeldud pikaajaliseks kütmiseks puudega jms, kuid on varustatud kahe TEG 30-12 tüüpi soojuselektri generaatoriga. Need asuvad seadme külgseinal. Generaatorite võimsus on väike, st. kokku suudavad nad 12V juures toota vaid 50-60W.

Indigirka pliidi põhikonstruktsioon võimaldab mitte ainult ruumi soojendada, vaid ka põleti peal toitu valmistada. Süsteemi täiendavad kaks 12V soojusgeneraatorit võimsusega 50-60W.

Selles katlas kasutati Seebecki meetodit, mis põhines emfi moodustamisel suletud elektriahelas. See koosneb kahest erinevat tüüpi materjalist ja hoiab kontaktpunkte erinevatel temperatuuridel. Need. arendajad kasutavad ka katla toodetud soojust elektrienergia tootmiseks.

Katla efektiivsuse võrdlus

Võrreldes esitatud tüüpi katelde, mis mitte ainult ei küta ruumi (soojus jahutusvedelik), vaid ka elektrit toota toodetud soojuse kasutamisega, tuleks töö käigus pöörata tähelepanu olulistele aspektidele.

Nii ettevõte NAVIEN kui ka Viessmann positsioneerivad oma katlaid, tuues välja vaieldamatud eelised - protsessi täielik automatiseerimine, hooldusremondi puudumine ja üldiselt täielik sekkumise puudumine pärast ostja poolt kasutuselevõttu.

Nende katelde tööks on vaja ainult süsteemi stabiilset töötamist ja stabiilset gaasi kättesaadavust (olgu see siis põhivarustus, vedelgaasiga pudeliseade või gaasihoidik). Sellest lähtuvalt kasutatakse katelde käitamiseks olmegaasi, mis pärast põlemist ei kahjusta keskkonda.

Põhimõtteliselt võib peaaegu sama öelda ka Indigirka küttekolde kohta, ainult kütuse liik pole siin gaas, vaid küttepuud, pelletid või pressitud saepuru.

Täielik puudumine automatiseeriminemis vajab elektrit. Elektrienergia tootmissüsteem ja katel ise ei mõjuta teineteise tööd, s.t.Kui elektritootmissüsteem ebaõnnestub, jätkab boiler oma funktsioonide täitmist.

Kõik need gaasi töötlevad kütteseadmed koos põletite all asuvate Stirlingi mootoritega toodavad elektrienergiat, mida saab kasutada erinevatel eesmärkidel

NAVIENi ja Viessmanni katlad ei saa sellega kiidelda, kuna Stirlingi mootor on ehitatud otse katla konstruktsiooni. Kuid kui tulusad on sellised süsteemid ja kui kaua võtab aega, et selline boiler ennast ära tasuks? Seda probleemi tasub üksikasjalikult mõista.

Vaadeldavate süsteemide tasuvus

NAVIENi ja Viessmanni katlad on esmapilgul praktiliselt minisoojuselektrijaamad eramajas või isegi korteris.

Isegi suurtele mõõtmetele vaatamata peaks võimalus toota elektrienergiat lihtsalt katla abil katla kütmiseks või ruumide kütmiseks, ajendama ostjat kõhklematult paigaldama sellise “tehnoloogia ime”.

Kuid NAVIEN boileri lähemal uurimisel tekivad küsimused, mis nõuavad vastuseid. Deklareeritud võimsusega 1 kW (vaba võimsus, mida saab kasutada oma äranägemise järgi) tarbib boiler süsteemi töötamise ajal üsna märgatavalt elektrit.

Mida mõeldakse? Minimaalselt automaatika töötab, kuigi võimsust on vaja veidi, kuid seda on vaja ventilaatori ja tsirkulatsioonipumba töötamiseks. Loetletud seadmed kokku ei suuda mitte ainult seda kilovatti energiat edukalt tarbida, vaid sellest ei pruugi piisata ka süsteemi “ülekiirendamiseks”.

Vissmann Vitotwin 350F küttesüsteemi skeem 175 liitrise põrandakatlaga.Süsteem võimaldab nii kasutada elektrit välisest allikast kui ka jagada üleliigset toodetud elektrit üldvõrku

Täpselt samad küsimused tekivad ka Viessmanni katelde puhul, kuid vähemalt oma tarbeks elektri ammutamise võimalust siin välja ei toodud. Sätestatud oli ainult süsteemi autonoomse töötamise võimalus välise toite puudumisel.

Kuigi arendajad märgivad kohe, et "süsteem võib tippkoormusel vajada täiendavat elektrienergiat." Deklareeritud 3500 kWh aastas toodetud elektrienergia taustal on see nüanss juba kaheldav, kuid lihtsate ja lihtsate arvutuste abil saame järgmise:

3500:6 (tavakütteperioodi kuud): 30 (keskmiselt 30 kalendripäeva): 24 (24 tundi ööpäevas) = ​​0,81 kW*tund.

Need. Katel toodab stabiilse (pideva) töötamise ajal umbes 800 W, kuid kui palju süsteem ise töötamise ajal tarbib? Võib-olla samad, 800 W ja võib-olla rohkemgi.

Lisaks tekib elektrienergia ainult põleti töötamise ajal. Need. Kas on vaja süsteemi pidevat töötamist või on kõik veidi erinev sellest, mida süsteemiarendajad räägivad.

Milleni need arvutused viisid? Puidukatla süsteem toodab tegelikult oma 50Wh (ehk 0,05kWh), millega saab laadida tahvelarvutit, telefoni vms. isegi banaalse "töötava LED-lambipirni" jaoks. Erinevalt kahe maailmakuulsa ettevõtte arendustest näevad kirjeldatud arendused selgelt välja pigem hea turundustriki moodi ja ei midagi enamat.

Mis puutub nende süsteemide hinnapoliitikasse, siis üldiselt on raske midagi hinnata.Sest isegi tootmisettevõtted Viessmann ja NAVIEN näevad kohe ette, et seadmed “ei vaja hooldust”. Lihtsasse keelde tõlgituna on see katki, mis tähendab, et seade tuleb täielikult välja vahetada.

See ei pruugi kehtida kogu süsteemi, vaid üksikute komponentide kohta: Stirlingi mootor, gaasipõletisüsteem jne. Tulemuseks on üsna muljetavaldav summa. Eeldusel, et nende süsteemide keskmine hind on umbes 12 tuhat. eurot ehk 13,5 tuhat dollarit. Generaatoriga katla tööskeem, siis saab sellises olukorras võita ainult süsteemi tootja.

Indigirka pliit ei saa võrdluses üldse osaleda, mitte ainult seetõttu, et kütuse tüüp ei ole gaas ja hind pole võrreldav (15 korda vähem), vaid ka seetõttu, et pliit pole paigutatud koduseks kasutamiseks, vaid pigem reisimiseks, ekspeditsioonid jne .P.

Kui Euroopas mõjutab energiaolukord üsna oluliselt tarbijate valikut (kütte- või energiavarustussüsteemide valikul) tõhususe ja keskkonnasõbralikkuse seisukohalt, siis EL riigid stimuleerivad seda selliste süsteemide juurutamise doteerimisega.

Venemaa kodutarbijate jaoks on sellised süsteemid tõenäoliselt liiga kallid, nii algselt "süsteem + paigaldus" kui ka töö ajal.

Järeldused ja kasulik video sellel teemal

Gaasikatlaga varustatud Stirlingi mootori tööpõhimõte:

Elektrigeneraatoriga gaasikatla töö demonstreerimine:

Näide elektrigeneraatoriga puupliidist võrdluseks gaasiseadmega:

Ärge unustage, et Euroopa energiatootjad on energiasäästlike seadmete tootjatele üsna lojaalsed.

Venemaal ei ole kodutarbijate elektrienergia tootmise ja võrku edastamise võimalus mitte ainult seadusega sätestatud, vaid ka võrguettevõtted ei tervita seda. Seetõttu ei ole esitatud süsteemidel tõenäoliselt praegu Vene Föderatsioonis tõsist kasutamist.

Palun kommenteerige läbivaatamiseks esitatud artiklit alloleval plokkvormil, esitage küsimusi, postitage teemal fotosid. Andke meile teada, kui olete kursis katelde ja elektritootmissüsteemidega. Jagage kasulikku teavet, mis on saidi külastajatele kasulik.