Previden odnos do energetskih virov narekuje predvsem dejstvo, da skoraj vsi naravni viri niso neskončni. Za ekonomično uporabo vseh vrst goriva je potreben razvoj novih sistemov ali korenita posodobitev obstoječih.
Torej je plinski kotel z električnim generatorjem ena izmed vrst hibridnih sistemov, ki omogočajo inteligentno odlaganje modrega goriva. Predstavili vam bomo načelo delovanja opreme, ki skupaj s toplotno energijo ustvarja električno energijo. Predstavili bomo značilne modele hibridnih enot.
Učinkovita poraba energije
Celo navaden človek na ulici, ki ima nameščen plinski kotel za ogrevanje stanovanj, se lahko sprašuje o racionalnosti uporabe toplotne energije. Dejansko se navsezadnje pri gorenju plina v kotlu uporablja daleč od vse proizvedene toplote.
Vedno, ko ogrevalni sistem deluje, se nekaj toplote nepovratno izgubi. To se običajno zgodi, ko se produkti izgorevanja izpuščajo iz kotla v ozračje. V resnici gre za izgubljeno energijo, ki bi jo lahko uporabili.
Za kaj točno gre? O možnosti izgube toplote, ki jo zapravljamo pri proizvodnji električne energije.
Glede na dejstvo, da je sistem ogrevalnih kotlov že optimiziran za povečanje učinkovitosti, "izpuščena" energija še vedno predstavlja pomemben del energije, ki se sprosti med zgorevanjem goriva
Vrste goriva so lahko različne, začenši z banalnimi kurilnimi drvami in vsemi vrstami briketov, zaključi pa se z najbolj varčnimi možnostmi: glavni plin s prevlado metana v sestavi, umetno modro gorivo in zmesi, utekočinjeni s propan-butanom.
Morda se zdi, da to še zdaleč ni "odkritje Amerike", toda v resnici tehnologija, ki jo je leta 1943 razvil Robert Stirling, bolje rečeno, namestitev obstaja. Njegove oblikovne značilnosti in osnovno načelo delovanja nam omogočajo, da ta sistem pripišemo motorjem z notranjim zgorevanjem.
Zakaj potem te namestitve niso uporabljali tako dolgo? 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, obstoječe metode za proizvodnjo električne energije pa so bile stroškovno učinkovitejše.
Vključitev v krogotok plinskega kotla naprave, ki predelano izkorišča toploto v električno energijo, lahko znatno poveča učinkovitost plinskega obrata
Kaj lahko danes pomislimo na bolj previden odnos do virov, ki niso razvrščeni kot obnovljivi? Zdaj je po vsem svetu pogost problem - razvoj tehnologij bo neizogibno vodil k povečanju porabe električne energije.
Povečanje porabe poteka s tako hitrim tempom, da omrežja nimajo časa za posodobitev prenosnih sistemov električne energije, da ne omenjam proizvodnje. Takšno stanje neizogibno vodi v dejstvo, 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, plošča sama potrebuje električno energijo. Celoten nabor naprav ne more preprečiti alarma za ohranjanje operativnosti med izpadom električne energije.
Sistemov za prisilno ogrevanje ni mogoče zagnati brez električne energije. Izklop elektrike med kurilno sezono je zanje skoraj katastrofalen. Ne samo to, to bo neizogibno vodilo do hitrega hlajenja prostora, z dolgotrajnim ogrevanjem v prostem teku pa lahko vezje zmrzne.
Dolgotrajna odsotnost ogrevalnega sistema v hladni sezoni vodi do zmrzovanja ogrevalnega sistema, do pojava ledenih čepov v njem in posledično do poškodb opreme in ogrevalnih cevi zaradi zloma
Standardne obstoječe možnosti za rešitev vprašanja so vgradnja neprekinjenih napajalnikov, generatorjev vseh vrst modifikacij (plin, benzo, dizelski generatorji ali netradicionalni viri - vetrni generatorji ali mini TPP, hidroelektrarne).
Toda ta rešitev še zdaleč ni sprejemljiva za vse, saj mnogim ljudem težko dodeli prostor za namestitev avtonomnega dobavitelja električne energije.
Če lahko prebivalci posameznih hiš še vedno dodelijo prostor za generator, potem je za vgradnjo v večnadstropno stavbo skoraj nemogoče. Tako se izkaže, da prebivalci stanovanjskih stavb s posameznimi ogrevalnimi sistemi prvič trpijo, ko luči ugasnejo.
Zato so se najprej podjetja, ki proizvajajo komponente za sestavljanje ogrevalnih sistemov, spraševala o polni uporabi toplote, ki jo "oddaja" ogrevalni sistem. Razmišljali smo, kako uporabiti neuporabno snov pri proizvodnji električne energije.
Iz znanih tehnologij so razvijalci izbrali »dobro pozabljeno« Stirlingovo enoto; sodobne tehnologije lahko povečajo njeno učinkovitost, hkrati pa ohranijo kompaktno velikost.
Načelo delovanja Stirlingovega motorja je premikanje bata motorja navzgor in navzdol. Motor deluje skoraj tiho in ne povzroča vibracij opreme
Načelo delovanja Stirlingove enote temelji na uporabi ogrevanja in hlajenja delovne tekočine, kar pa poganja mehanizem, ki ustvarja električno energijo.
Vbrizgani plin se nahaja znotraj bata (zaprt), pri segrevanju se plinasti medij razširi in premakne bat v eno smer, po hlajenju v hladilniku pa stisnjen in premakne bat v drugo smer.
Pregled proizvajalcev kotlov z generatorjem
Poglejmo konkretne primere sistema domačih kotlov, ki obstaja danes, v katerem je bilo uspešno uporabljeno načelo uporabe izpušnih plinov (produktov zgorevanja) za proizvodnjo električne energije. Južnokorejsko podjetje NAVIEN je zgoraj omenjeno tehnologijo uspešno implementiralo v kotel znamke HYBRIGEN SE.
Kotel uporablja Stirlingov motor, ki po podatkih potnih listov med delovanjem proizvaja elektriko z zmogljivostjo 1000 W (ali 1kW) in napetostjo 12V. Razvijalci trdijo, da se lahko proizvedena električna energija uporablja za napajanje gospodinjskih aparatov.
Takšna moč naj bi bila dovolj za napajanje domačega hladilnika (približno 0,1 kW), osebnega računalnika (približno 0,4 kW), LCD televizorja (približno 0,2 kW) in do 12 LED žarnic z močjo 25 vatov.
Kotel za krmiljenje hybrigen se z integriranim Stirlingovim generatorjem in motorjem. Med delovanjem kotla se poleg glavnih funkcij ustvari električna energija velikosti 1000 W
Od evropskih proizvajalcev se Viessmann ukvarja z razvojem v tej smeri. Viessmann ima možnost predstaviti dva modela kotlov serije Vitotwin 300W in Vitotwin 350F po izbiri potrošnika.
Vitotwin 300W je bil prvi razvoj v tej smeri. Odlikuje se v kompaktni izvedbi in izgleda zelo podobno kot običajni stenski plinski kotel. Res je, da so med delovanjem prvega modela ugotovili "šibke" točke v delovanju Stirlingovega sistema.
Največja težava je bila odvzem toplote, osnova naprave je ogrevanje in hlajenje. Tiste.razvijalci so se soočili z istim problemom, kot ga je imel Stirling v štiridesetih letih prejšnjega stoletja - učinkovito hlajenje, ki ga je mogoče doseči le s pomembnimi velikostmi hladilnika.
Zato se je pojavil model kotla Vitotwin 350F, ki ni vključeval le plinskega kotla z generatorjem električne energije, temveč tudi integriran 175-litrski kotel.
Rezervoar za toplo vodo je talno nameščen zaradi velike teže opreme in tekočine, pripravljene za sanitarne namene
V tem primeru je bilo vprašanje problema hlajenja bata Stirlingove enote zaradi vode v kotlu rešeno precej učinkovito. Vendar je odločitev privedla do dejstva, da so se skupne dimenzije in teža naprave povečali. Takšnega sistema ni več mogoče namestiti na steno kot navaden plinski kotel in je lahko le talno montiran.
Kotli Viessmann zagotavljajo možnost dovajanja obratovalnih sistemov kotla iz zunanjega vira, tj. iz centralnih napajalnih omrežij. Viessmann je opremo pozicioniral kot napravo, ki zagotavlja lastne potrebe (delovanje kotlovskih enot) brez možnosti izbire presežne električne energije za domačo porabo.
Sistem Vitotwin F350 - kotel s 175l kotlom za ogrevanje vode. Sistem vam omogoča ogrevanje prostora, zagotavlja toplo vodo in ustvarja električno energijo.
Da bi lahko primerjali učinkovitost uporabe generatorjev, vgrajenih v ogrevalni sistem. Vredno je razmisliti o kotlu, ki sta ga razvili podjetji TERMOFOR (Republika Belorusija) in podjetje Krioterm (Rusija, Sankt Peterburg).
Vredno je, da jih ne upoštevamo, ker lahko nekako konkurirajo zgornjim sistemom, temveč da primerjajo načela delovanja in učinkovitosti pridobivanja električne energije. Ti kotli kot gorivo uporabljajo le drva, stisnjeno žagovino ali brikete na drva, zato jih ni mogoče primerjati z modeloma NAVIEN in Viessmann.
Kotel, imenovan "Indigirka ogrevalna peč", je osredotočen na dolgotrajno ogrevanje z drva itd., Vendar je opremljen z dvema generatorjema toplotne električne energije tipa TEG 30-12. Nahajajo se na stranski steni enote. Moč generatorjev je majhna, tj. skupno lahko ustvarijo le 50-60W z napetostjo 12V.
Osnovna zasnova peči Indigirka omogoča ne samo ogrevanje prostora, ampak tudi kuhanje na gorilniku. Sistem dopolnjujejo dva generatorja toplote na 12 V z močjo 50-60W.
V tem kotlu je bila uporabljena metoda Zebek, ki temelji na tvorbi EMF v zaprtem električnem krogu. Sestavljen je iz dveh različnih vrst materiala in vzdržuje stične točke pri različnih temperaturah. razvijalci uporabljajo tudi toploto, ki jo proizvede kotel za proizvodnjo električne energije.
Primerjava zmogljivosti kotla
Če primerjamo predstavljene vrste kotlov, ki prostor ne samo ogrevajo (ogrevajo hladilno tekočino), ampak tudi proizvajajo električno energijo z uporabo proizvedene toplote, moramo biti pozorni na pomembne vidike med delovanjem.
Tako NAVIEN kot Viessmann postavljata svoje kotle, kar nakazuje nedvomne prednosti - popolna avtomatizacija postopka, odsotnost potrebe po servisnih popravilih in popolna odsotnost motenj po začetku dela s strani kupca.
Za delovanje teh kotlov je potrebno le stabilno delovanje sistema, stabilna razpoložljivost plina (naj bo to dobava prtljažnika, namestitev jeklenke z utekočinjenim plinom ali rezervoar za plin). Skladno s tem se za delovanje kotlov uporablja gospodinjski plin, ki po zgorevanju ne škoduje okolju.
Načeloma je skoraj enako mogoče reči o peči za ogrevanje Indigirka, le vrsta goriva tukaj ni plin, temveč drva, peleti ali stisnjena žagovina.
Popolno pomanjkanje avtomatizacije, ki zahteva elektriko.Sistem za proizvodnjo električne energije in sam kotel ne vplivata medsebojno delovanje, tj. v primeru izpada sistema za proizvodnjo energije kotel še naprej opravlja svoje funkcije.
Vse te ogrevalne enote na plin, pod gorilniki, v katerih se nahajajo Stirlingovi motorji, proizvajajo električno energijo, ki jo je mogoče uporabiti za različne namene.
Kotli NAVIEN in Viessmann se s tem ne bodo mogli pohvaliti, saj je motor sistema Stirling vgrajen neposredno v zasnovo kotla. Toda kako stroškovni so takšni sistemi in kako dolgo se bo podoben kotel izplačal? To vprašanje bi bilo treba podrobno obravnavati.
Donosnost obravnavanih sistemov
Kotli NAVIEN in Viessmann so na prvi pogled skoraj mini termoelektrarne v zasebni hiši ali celo stanovanju.
Kljub velikim skupnim dimenzijam mora sposobnost proizvodnje električne energije s pomočjo kotla za ogrevanje kotla ali ogrevanje prostorov kupec brez oklevanja spodbuditi k vzpostavitvi takšnega "čudeža tehnologije".
Toda ob natančnejšem pregledu kotla NAVIEN se pojavijo vprašanja, na katera je treba odgovoriti. Z deklarirano močjo 1 kW (brezplačno močjo, ki jo lahko uporabite po svoji presoji) kotel med delovanjem sistema porabi elektriko precej opazno.
Kaj je mišljeno? Vsaj delovanje avtomatizacije, čeprav je potrebno malo energije, vendar je potrebna, da delujeta ventilator in obtočna črpalka. Naštete naprave skupaj ne morejo uspešno porabiti tega kilovata energije, ampak morda ne bo dovolj, ko bo sistem "razpršen".
Shematski diagram ogrevalnega sistema Vissmann Vitotwin 350F s talnim kotlom 175l. Sistem omogoča tako uporabo električne energije iz zunanjega vira kot tudi prenos presežne proizvedene električne energije v skupno omrežje
Popolnoma enaka vprašanja se pojavljajo pri kotlih Viessmann, toda vsaj možnost pridobivanja električne energije za lastne potrebe tu ni bila navedena. Določena je bila le možnost samostojnega delovanja sistema v odsotnosti zunanje oskrbe.
Čeprav razvijalci takoj nakažejo, da "bo sistem ob največjih obremenitvah morda potreboval dodatno električno energijo." Glede na zahtevanih 3500 kWh proizvedene električne energije na leto je ta odtenek že dvomljiv in s preprostimi in preprostimi izračuni dobimo naslednje:
3500: 6 (meseci običajne ogrevalne sezone): 30 (povprečno 30 koledarskih dni): 24 (24 ur na dan) = 0,81 kW * ura.
Tiste. Kotel proizvede približno 800W s stabilnim (stalnim) delovanjem, koliko pa sam sistem porabi med delovanjem? Morda enake, ki jih proizvaja 800W, morda še več.
Poleg tega se električna energija proizvaja samo med delovanjem gorilnika. Zahteva bodisi stalno delovanje sistema, bodisi je vse malo drugače, kot pravijo razvijalci sistema.
Kaj so privedli do teh izračunov? Kotel na drva resnično daje svojih 50 W * h (ali 0,05 kW * h), ki jih je mogoče uporabiti za napolnitev tablice, telefona itd. tudi za banalno "žarnico v stanju pripravljenosti". V nasprotju z razvojem dveh svetovno znanih podjetij, vendar opisani razvoj očitno izgleda bolj kot dobra marketinška poteza in nič več.
Kar zadeva cenovno politiko teh sistemov, je na splošno nekaj težko ovrednotiti. Ker tudi proizvajalca Viessmann in NAVIEN takoj določata, da oprema "ne potrebuje vzdrževanja". Prevedeno v preprost jezik - zlomil se je, kar pomeni, da morate enoto popolnoma zamenjati.
To lahko zadeva ne celoten sistem, temveč posamezne enote: Stirlingov motor, sistem plinskega gorilnika itd. Rezultat je dokaj impresiven znesek. Glede na dejstvo, da je povprečna cena za te sisteme približno 12 tisoč. Evro ali 13,5 tisoč $.Shema kotla z generatorjem, nato lahko proizvajalec sistemov zmaga v takih razmerah.
Peč Indigirka pri primerjanju sploh ne more sodelovati, ne samo zato, ker vrsta goriva ni plin in cena ni primerljiva (15-krat manj), temveč tudi zato, ker peč ni postavljena za domačo uporabo, ampak bolj za potovanja, odprave itd. .P.
Če v Evropi razmere z nosilci energije znatno vplivajo na izbiro potrošnikov (pri izbiri ogrevalnih ali energetskih sistemov) z vidika učinkovitosti in prijaznosti do okolja, potem države članice EU to spodbujajo s subvencioniranjem izvajanja takšnih sistemov.
Za domačega potrošnika v Rusiji so takšni sistemi verjetno predragi, tako da so sprva "sistem + namestitev" in med delovanjem.
Načelo delovanja Stirlingovega motorja, opremljanje plinskega kotla:
Dokaz 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 dokaj zvest »proizvajalcem« opreme, ki varčuje z energijo.
V Rusiji možnosti za proizvodnjo in prenos električne energije v omrežje s strani gospodinjskega odjemalca ne določata le zakon, ampak tudi omrežna podjetja ne pozdravljajo. Zato predstavljeni sistemi verjetno ne bodo imeli resnih možnosti, da bi jih danes uporabljali v Ruski federaciji.
Prosimo, da komentirate članek, predložen v obravnavo, v spodnjem obrazcu, postavite vprašanja, objavite fotografijo na to temo. Povejte nam o kotlih, ki poznajo sisteme za proizvodnjo energije. Delite koristne informacije, ki so koristne za obiskovalce spletnega mesta.