Dujinis katilas su elektros generatoriumi: prietaisas, veikimo principas, geriausių prekių ženklų apžvalga

Kruopštų požiūrį į energijos išteklius pirmiausia lemia tai, kad beveik visi gamtos ištekliai nėra begaliniai.Ekonomiškas visų rūšių kuro suvartojimas reikalauja naujų sistemų kūrimo arba esamų radikalaus modernizavimo.

Taigi, dujinis katilas su elektros generatoriumi yra viena iš hibridinių sistemų tipų, leidžiančių sumaniai valdyti mėlynąjį kurą. Supažindinsime su įrenginių, gaminančių elektros energiją kartu su šilumine energija, veikimo principu. Įsivaizduokime tipinius hibridinių agregatų modelius.

Efektyvus energijos suvartojimas

Net ir paprastas žmogus, savo būstui šildyti įsirengęs dujinį katilą, gali susimąstyti apie racionalų šilumos energijos naudojimą. Iš tiesų, kai dujos deginamos katile, sunaudojama ne visa pagaminta šiluma.

Kai šildymo sistema veikia, dalis šilumos visada prarandama negrįžtamai. Dažniausiai tai atsitinka, kai degimo produktai iš katilo patenka į atmosferą. Tiesą sakant, tai yra švaistoma energija, kurią buvo galima panaudoti.

Apie ką tiksliai mes kalbame? Dėl galimybės panaudoti iššvaistytas „iššvaistytas“ šilumą gaminant elektros energiją.

Jei darysime prielaidą, kad šildymo katilo sistema jau optimizuota siekiant maksimaliai padidinti efektyvumą, tada „išmesta“ energija vis tiek sudaro didelę dalį energijos, kuri išsiskiria deginant kurą.

Kuro rūšys gali būti skirtingos, pradedant banaliomis malkomis ir visų rūšių briketais, baigiant ekonomiškiausiais variantais: pagrindinėmis dujomis, kurių sudėtyje vyrauja metanas, dirbtiniu mėlynu kuru ir suskystintais propano-butano mišiniais.

Gali atrodyti, kad tai toli gražu ne „Amerikos atradimas“, tačiau iš tikrųjų technologija, tiksliau, instaliacija, kurią dar 1943 m. sukūrė Robertas Stirlingas, egzistuoja. Jos konstrukcijos ypatybės ir pagrindinis veikimo principas leidžia priskirti šią sistemą vidaus degimo varikliams.

Kodėl tada ši instaliacija nebuvo naudojama tokį reikšmingą laiką? Atsakymas paprastas – praėjusio amžiaus ketvirtojo dešimtmečio teorinis technologijų vystymas praktiškai pasirodė labai sudėtingas.

Kūrimo metu buvusios technologijos ir medžiagos neleido sumažinti įrenginio dydžio, o esami elektros energijos gamybos būdai buvo ekonomiškesni.

Į dujų katilo grandinę įtraukus įrenginį, kuris išeikvotą šilumą paverčia elektra, gali žymiai padidinti dujų perdirbimo įmonės efektyvumą.

Kas šiandien gali priversti susimąstyti apie atsargesnį požiūrį į išteklius, kurie nepriskiriami prie atsinaujinančių? Šiais laikais visame pasaulyje paplitusi problema – tobulėjant technologijoms neišvengiamai didėja elektros energijos suvartojimas.

Vartojimo didėjimas vyksta tokiais sparčiais tempais, kad tinklo įmonės nespėja modernizuoti elektros energijos perdavimo sistemų, jau nekalbant apie gamybą.Ši situacija neišvengiamai lemia tai, kad maitinimo sistemų elementai sugenda, o kai kuriais atvejais tai gali atsitikti pavydėtinu reguliarumu.

Šiuolaikiniuose šildymo katiluose įrengtos valdymo sistemos, kurios taip pat priklauso nuo energijos. Cirkuliaciniam siurbliui, jutikliams, automatikai ir pačiam skydeliui reikia maitinimo. Visas įrenginių rinkinys gali nekelti rūpesčių dėl funkcionalumo išlaikymo nutrūkus elektrai.

Neįmanoma eksploatuoti priverstinio šildymo sistemų be elektros. Elektros tiekimo nutraukimas šildymo sezono metu jiems yra kone katastrofiškas. Tai ne tik neišvengiamai sukels greitą patalpos aušinimą, bet jei šildymas neveikia ilgą laiką, grandinė gali užšalti.

Ilgai neveikiant šildymo sistemai šaltuoju metų laiku, šildymo sistema užšąla, joje atsiranda ledo kamščiai ir galiausiai dėl plyšimo sugenda įranga ir šildymo vamzdžiai.

Standartinės esamos problemos sprendimo parinktys - diegimas nepertraukiamo maitinimo šaltiniai, įvairių modifikacijų generatoriai (dujų, benzino, dyzeliniai generatoriai ar netradiciniai šaltiniai – vėjo generatoriai ar mini šiluminės elektrinės, hidroelektrinės).

Tačiau šis sprendimas priimtinas ne visiems, nes daugeliui sunku skirti vietos autonominiam elektros tiekėjui įrengti.

Nors individualių namų gyventojai dar gali skirti vietos generatoriui, daugiaaukščiame pastate tai beveik neįmanoma. Taigi, aiškėja, kad dingus elektrai pirmieji nukenčia daugiabučių su individualiomis šildymo sistemomis gyventojai.

Todėl pirmiausia įmonės, gaminančios šildymo sistemų surinkimo komponentus, uždavė sau klausimą, kaip visapusiškai išnaudoti šildymo sistemos „išmestamą“ šilumą. Galvojome, kaip panaudoti šią švaistomą medžiagą elektrai gaminti.

Iš gerai žinomų technologijų kūrėjai pasirinko „gerai pamirštą“ Stirlingo instaliaciją, modernios technologijos leidžia padidinti jos efektyvumą išlaikant kompaktišką dydį.

Stirlingo variklio veikimo principas yra variklio stūmoklio judėjimas žemyn ir aukštyn. Variklis veikia beveik tyliai ir nesukelia įrangos vibracijos

Stirlingo įrenginio veikimo principas pagrįstas darbinio skysčio šildymu ir vėsinimu, kuris savo ruožtu įjungia mechanizmą, generuojantį elektros energiją.

Stūmoklio viduje (uždaras) yra pumpuojamos dujos, kaitinant dujinė terpė plečiasi ir judina stūmoklį viena kryptimi, atvėsusi aušintuve susitraukia ir judina stūmoklį kita kryptimi.

Katilų su generatoriais gamintojų apžvalga

Pažiūrėkime į konkrečius šiandien egzistuojančių buitinių katilų sistemų pavyzdžius, kuriuose sėkmingai įgyvendintas išmetamųjų dujų (degimo produktų) panaudojimo elektros energijai gaminti principas. Pietų Korėjos įmonė NAVIEN sėkmingai įdiegė minėtą technologiją HYBRIGEN SE prekės ženklo katile.

Katile naudojamas Stirlingo variklis, kuris pagal paso duomenis gamina elektrą 1000W (arba 1kW) galia ir 12V įtampa eksploatacijos metu. Kūrėjai teigia, kad pagaminta elektra gali būti naudojama buitiniams prietaisams maitinti.

Šios galios turėtų pakakti buitiniam šaldytuvui (apie 0,1 kW), asmeniniam kompiuteriui (apie 0,4 kW), LCD televizoriui (apie 0,2 kW) ir iki 12 LED lempučių, kurių kiekvienos galia po 25 W.

Hybrigen se serijos katilas iš navien su įmontuotu generatoriumi ir Stirlingo varikliu. Kai katilas veikia, be pagrindinių jo funkcijų, generuojama apie 1000 W galios elektros energija

Iš Europos gamintojų „Viessmann“ vystosi šia kryptimi. Viessmann turi galimybę pasiūlyti vartotojams rinktis iš dviejų Vitotwin 300W ir Vitotwin 350F serijų katilų modelių.

Vitotwin 300W buvo pirmasis šios krypties kūrimas. Jis išsiskiria gana kompaktišku dizainu ir savo išvaizda labai panašus į įprastą sieninis dujinis katilas. Tiesa, būtent eksploatuojant pirmąjį modelį buvo nustatytos „silpnosios“ Stirlingo variklio veikimo vietos.

Didžiausia problema pasirodė šilumos pašalinimas, įrenginio veikimo pagrindas yra šildymas ir vėsinimas. Tie. kūrėjai susidūrė su ta pačia problema, su kuria Stirlingas susidūrė praėjusio amžiaus ketvirtajame dešimtmetyje – efektyviu vėsinimu, kurį galima pasiekti tik turint didelį aušintuvo dydį.

Todėl atsirado Vitotwin 350F katilo modelis, kuriame buvo ne tik dujinis katilas su elektros generatoriumi, bet ir įmontuotas 175 litrų boileris.

Karšto vandens rezervuaras yra montuojamas ant grindų dėl didelio tiek pačios įrangos, tiek sanitariniams tikslams paruošto skysčio svorio.

Šiuo atveju problema, susijusi su Stirlingo įrenginio stūmoklio aušinimo problema dėl vandens patekimo katilas. Tačiau sprendimas padidino bendrus įrenginio matmenis ir svorį. Tokios sistemos nebegalima montuoti ant sienos kaip įprasto dujinio katilo ir galima montuoti tik ant grindų.

Viessmann katilai suteikia galimybę katilo operacines sistemas maitinti iš išorinio šaltinio, t.y. iš centrinio maitinimo tinklų. Įmonė „Viessmann“ įrenginius pozicionavo kaip įrenginį, kuris patenkina savo poreikius (katilinių agregatų eksploatavimą) be galimybės pasirinkti elektros pertekliaus buitiniam vartojimui.

Vitotwin F350 sistema yra katilas su vandens šildymo katilu, kurio tūris yra 175 litrai. Sistema leidžia šildyti patalpą, tiekia karštą vandenį ir gamina elektros energiją

Siekiant palyginti šildymo sistemoje įmontuotų generatorių naudojimo efektyvumą. Verta apsvarstyti katilą, kurį sukūrė TERMOFOR įmonės (Baltarusijos Respublika) ir įmonė Kryotherm (Rusija, Sankt Peterburgas).

Jas verta svarstyti ne dėl to, kad galėtų kažkaip konkuruoti su minėtomis sistemomis, o norint palyginti elektros energijos gamybos veikimo principus ir efektyvumą. Šie katilai kaip kurą naudoja tik medieną, presuotos pjuvenos arba medienos briketai, todėl jų negalima prilyginti NAVIEN ir Viessmann modeliams.

Katilas, pavadintas „Šildymo krosnis „Indigirka“, skirtas ilgalaikiam šildymui malkomis ir pan., tačiau jame yra du TEG 30-12 tipo šiluminės elektros generatoriai. Jie yra ant įrenginio šoninės sienelės. Generatorių galia nedidelė, t.y. iš viso jie gali generuoti tik 50-60W prie 12V.

Pagrindinis Indigirka krosnelės dizainas leidžia ne tik šildyti kambarį, bet ir gaminti maistą ant degiklio. Sistemą papildo du 12V šilumos generatoriai, kurių galia 50-60W.

Šiame katile buvo naudojamas Seebeck metodas, pagrįstas emf susidarymu uždaroje elektros grandinėje. Jis sudarytas iš dviejų skirtingų tipų medžiagų ir palaiko kontaktinius taškus esant skirtingoms temperatūroms. Tie. kūrėjai taip pat naudoja katilo pagamintą šilumą elektros energijai gaminti.

Katilo efektyvumo palyginimas

Lyginant pateiktus katilų tipus, kurie ne tik šildo patalpą (šilumą aušinimo skystis), bet ir gaminti elektros energiją naudojant pagamintą šilumą, eksploatacijos metu reikėtų atkreipti dėmesį į svarbius aspektus.

Tiek NAVIEN, tiek Viessmann kompanija pozicionuoja savo katilus, nurodydamos neabejotinus privalumus – visišką proceso automatizavimą, nereikalaujantį serviso remonto ir apskritai visišką įsikišimo nebuvimą po pirkėjo paleidimo.

Kad šie katilai veiktų, tereikia stabilaus sistemos veikimo ir stabilaus dujų prieinamumo (nesvarbu, ar tai būtų pagrindiniai tiekimai, suskystintomis dujomis išpilstytas įrenginys ar dujų laikiklis). Atitinkamai katilams eksploatuoti naudojamos buitinės dujos, kurios po sudegimo nekelia jokios žalos aplinkai.

Iš principo beveik tą patį galima pasakyti ir apie Indigirkos šildymo krosnelę, tik kuro rūšis čia ne dujos, o malkos, granulės ar presuotos pjuvenos.

Visiškas nebuvimas automatizavimaskuriam reikia elektros. Elektros energijos gamybos sistema ir pats katilas neturi įtakos vienas kito darbui, t.y.Sugedus elektros gamybos sistemai, katilas toliau atlieka savo funkcijas.

Visi šie dujų apdorojimo šildymo įrenginiai su Stirlingo varikliais, esančiais po degikliais, gamina elektros energiją, kurią galima panaudoti įvairiems tikslams.

NAVIEN ir Viessmann katilai tuo pasigirti negali, nes Stirlingo variklis įmontuotas tiesiai į katilo konstrukciją. Tačiau kiek tokios sistemos yra pelningos ir kiek laiko užtruks, kol toks katilas atsipirks? Šį klausimą verta suprasti išsamiai.

Nagrinėjamų sistemų pelningumas

Iš pirmo žvilgsnio NAVIEN ir Viessmann katilai yra praktiškai mini šiluminės elektrinės privačiame name ar net bute.

Net nepaisant didelių gabaritų, galimybė gaminti elektros energiją tiesiog naudojant katilą katilui ar patalpoms šildyti turėtų paskatinti pirkėją nedvejodamas įrengti tokį „technikos stebuklą“.

Tačiau atidžiau panagrinėjus NAVIEN katilą, kyla klausimų, į kuriuos reikia atsakyti. Kai deklaruojama 1 kW galia (laisva galia, kurią galite naudoti savo nuožiūra), katilas gana pastebimai sunaudoja elektros energiją, kai sistema veikia.

Ką reiškia? Minimalus automatika veikia, nors galios šiek tiek reikia, bet jos reikia, kad veiktų ventiliatorius ir cirkuliacinis siurblys. Išvardinti įrenginiai iš viso ne tik gali sėkmingai sunaudoti šį kilovatą energijos, bet gali ir neužtekti „įsijungus“ sistemai.

Vismann Vitotwin 350F šildymo sistemos su 175 litrų grindų katilu schema.Sistema leidžia tiek naudoti elektros energiją iš išorinio šaltinio, tiek paskirstyti pagamintos elektros perteklių į bendrą tinklą

Lygiai tokie patys klausimai kyla ir dėl Viessmann katilų, tačiau bent jau apie galimybę savo reikmėms išgauti elektrą čia nebuvo kalbama. Buvo numatyta tik autonominio sistemos veikimo galimybė, kai nėra išorinio maitinimo.

Nors kūrėjai iškart atkreipia dėmesį į tai, kad „sistemai gali prireikti papildomos elektros energijos esant didžiausiai apkrovai“. Atsižvelgiant į deklaruojamą 3500 kWh per metus pagaminamos elektros energijos, šis niuansas jau kelia abejonių, tačiau paprastais ir paprastais skaičiavimais gauname taip:

3500:6 (standartinio šildymo sezono mėnesiai): 30 (vidutiniškai 30 kalendorinių dienų): 24 (24 valandos per parą) = 0,81 kW*val.

Tie. Stabilaus (nuolatinio) veikimo metu katilas pagamina apie 800 W, bet kiek pati sistema sunaudoja darbo metu? Galbūt tie patys, gaminantys 800 W, o gal ir daugiau.

Be to, elektra susidaro tik degiklio veikimo metu. Tie. Arba reikalingas nuolatinis sistemos veikimas, arba viskas šiek tiek skiriasi nuo to, ką teigia sistemos kūrėjai.

Prie ko privedė šie skaičiavimai? Medienos katilo sistema iš tikrųjų pagamina savo 50 Wh (arba 0,05 kWh), kurią galima panaudoti planšetiniam kompiuteriui, telefonui ir kt. net už banalią „darbo LED lemputę“. Priešingai nei dviejų visame pasaulyje žinomų kompanijų plėtra, aprašyti pokyčiai labiau atrodo kaip geras rinkodaros triukas ir nieko daugiau.

Kalbant apie šių sistemų kainų politiką, paprastai sunku ką nors įvertinti.Nes net gamybos įmonės „Viessmann“ ir „NAVIEN“ iš karto nustato, kad įrangai „nereikalauja techninės priežiūros“. Išvertus į paprastą kalbą, jis sugedęs, o tai reiškia, kad įrenginį reikia visiškai pakeisti.

Tai gali būti taikoma ne visai sistemai, o atskiriems komponentams: Stirlingo varikliui, dujų degiklio sistemai ir kt. Rezultatas bus gana įspūdingas kiekis. Darant prielaidą, kad vidutinė šių sistemų kaina yra apie 12 tūkst. eurų arba 13,5 tūkst. Katilo su generatoriumi veikimo schema, tada tokioje situacijoje gali laimėti tik sistemos gamintojas.

Krosnelė Indigirka išvis negali dalyvauti palyginime ne tik dėl to, kad kuro rūšis ne dujinė, o kaina nepalyginama (15 kartų mažesnė), bet ir dėl to, kad krosnelė pastatyta ne buitiniam naudojimui, o labiau kelionėms, ekspedicijos ir kt. .P.

Jei Europoje energetinė situacija gana reikšmingai įtakoja vartotojų pasirinkimą (renkantis šildymo ar energijos tiekimo sistemas) efektyvumo ir ekologiškumo požiūriu, tai ES valstybės tai skatina subsidijuodamos tokių sistemų diegimą.

Buitiniams vartotojams Rusijoje tokios sistemos greičiausiai bus per brangios tiek iš pradžių „sistema + montavimas“, tiek eksploatacijos metu.

Išvados ir naudingas vaizdo įrašas šia tema

Stirlingo variklio su dujiniu katilu veikimo principas:

Dujinio katilo su elektros generatoriumi veikimo demonstravimas:

Malkinės krosnelės su elektros generatoriumi pavyzdys palyginimui su dujiniu įrenginiu:

Nepamirškite, kad Europos energijos gamybos įmonės yra gana lojalios energiją taupančios įrangos „gamintojams“.

Rusijoje galimybė gaminti ir perduoti elektros energiją į tinklą buitiniams vartotojams ne tik neįtvirtinta įstatyme, bet ir tinklų įmonių nedžiugina. Todėl mažai tikėtina, kad šiandien pateiktos sistemos bus naudojamos Rusijos Federacijoje.

Prašome pakomentuoti pateiktą svarstymui straipsnį žemiau esančioje bloko formoje, užduoti klausimus, talpinti nuotraukas šia tema. Praneškite mums, jei esate susipažinę su katilais ir elektros generavimo sistemomis. Pasidalykite naudinga informacija, kuri bus naudinga svetainės lankytojams.