Hoolikat suhtumist energiaressurssidesse dikteerib ennekõike asjaolu, et peaaegu kõik loodusvarad pole lõpmatud. Kõigi kütuseliikide säästlik kasutamine eeldab uute süsteemide väljatöötamist või olemasolevate radikaalset kaasajastamist.
Niisiis, elektrigeneraatoriga gaasikatel on üks hübriidsüsteemide tüüpe, mis võimaldavad sinist kütust arukalt käsutada. Tutvustame teile elektrienergiat ja soojusenergiat tootvate seadmete tööpõhimõtet. Esitame hübriidsõlmede tüüpilised mudelid.
Tõhus energiatarbimine
Isegi tavaline mees tänaval, kellel on eluruumide kütmiseks paigaldatud gaasikatel, võib küsida soojusenergia kasutamise mõistlikkuse üle. Tõepoolest, lõppude lõpuks kasutatakse katlas gaasi põletamisel kaugeltki kogu toodetud soojust.
Kui küttesüsteem töötab, läheb osa soojusest pöördumatult kaduma. Tavaliselt juhtub see siis, kui põlemisproduktid eralduvad katlast atmosfääri. Tegelikult on see kaotatud energia, mida saaks kasutada.
Mis see täpsemalt on? Umbes võimalusest, et raisatud soojust kasutatakse elektrienergia tootmiseks asjata.
Lähtudes asjaolust, et küttekatla süsteem on juba tõhususe maksimeerimiseks optimeeritud, moodustab "eralduv" energia endiselt märkimisväärse osa energiast, mis eraldub kütuse põlemisel
Kütuse tüübid võivad olla erinevad, alates banaalsetest küttepuudest ja igasugustest briketitest, lõpetades kõige ökonoomsemate võimalustega: põhigaas, milles kompositsioonis on ülekaalus metaan, kunstlik sinine kütus ja propaani-butaani veeldatud segud.
Võib tunduda, et see pole kaugel "Ameerika avastusest", kuid tegelikult on tehnoloogia arendatud juba 1943. aastal Robert Stirlingi poolt või õigemini, installatsioon on olemas. Selle disainifunktsioonid ja tööpõhimõte võimaldavad meil selle süsteemi omistada sisepõlemismootoritele.
Miks siis seda installi nii pikka aega ei kasutatud? Vastus on lihtne - tehnoloogia teoreetiline areng eelmise sajandi neljakümnendatel aastatel osutus praktikas väga kohmakaks.
Arenduse ajal eksisteerinud tehnoloogiad ja materjalid ei võimaldanud installatsiooni suurust vähendada ning olemasolevad elektrienergia tootmise meetodid olid kuluefektiivsemad.
Gaasikatla lülitamine vooluringis seadmesse, mis töötleb raiskavalt kasutatud soojust elektrienergiaks, võib märkimisväärselt suurendada gaasitöötlemisjaama efektiivsust
Mis võib panna meid täna mõtlema hoolikamale suhtumisele ressurssidesse, mida ei klassifitseerita taastuvatena? Nüüd on kogu maailmas levinud probleem - tehnoloogia areng toob paratamatult kaasa elektrienergia tarbimise suurenemise.
Tarbimise kasv toimub nii kiires tempos, et võrguettevõtetel pole aega elektrienergia ülekandesüsteeme moderniseerida, tootmisest rääkimata. See olukord viib paratamatult asjaoluni, et toitesüsteemide elemendid ebaõnnestuvad, ja mõnel juhul võib see juhtuda kadestusväärse korrapärasusega.
Kaasaegsed küttekatlad on varustatud juhtimissüsteemidega, mis on samuti lenduvad. Tsirkulatsioonipump, andurid, automaatika, paneel ise vajavad elektrienergiat. Kogu seadmekomplekt ei saa vaid põhjustada häiret töökindluse säilitamiseks elektrikatkestuse ajal.
Sundküttesüsteeme ei saa ilma elektrita käivitada. Elektrienergia väljalülitamine kütteperioodil on nende jaoks peaaegu hukatuslik. See ei vii mitte ainult ruumi kiire jahutamiseni, pikaajalise jõude kuumutamise korral võib vooluahel külmuda.
Küttesüsteemi pikaajaline puudumine külmal aastaajal viib küttesüsteemi külmumiseni, selles tekkivate jääkorkide tekkimiseni ning seadme purunemisest tuleneva seadme ja küttetorude kahjustuseni.
Olemasolevad standardsed võimalused probleemi lahendamiseks on katkematute toiteallikate, igasuguste modifikatsioonide generaatorite (gaasi-, benso-, diiselgeneraatorite või mittetraditsiooniliste allikate - tuulegeneraatorite või mini TPPde, hüdroelektrijaamade) paigaldamine.
Kuid see lahendus pole kaugeltki kõigile vastuvõetav, kuna paljudel inimestel on keeruline eraldada ruumi autonoomse elektritarnija paigaldamiseks.
Kui üksikute majade elanikud saavad endiselt generaatori jaoks ruumi eraldada, siis mitmekorruselisse hoonesse paigaldamiseks on see peaaegu võimatu. Seega selgub, et tulede väljalülitamisel kannatavad esimestena individuaalsete küttesüsteemidega kortermajade elanikud.
Sellepärast mõtlesid kõigepealt ettevõtted, kes toodavad küttesüsteemide komplekteerimiseks vajalikke komponente, soojuse täielikuks kasutamiseks, mida küttesüsteem "eraldab". Mõtlesime, kuidas kasutada elektri tootmisel kasutu ainet.
Tuntud tehnoloogiate hulgast valisid arendajad "hästi unustatud" Stirlingi seadme; kaasaegsed tehnoloogiad võivad selle tõhusust suurendada, säilitades samal ajal kompaktsed mõõtmed.
Stirlingi mootori tööpõhimõte on mootori kolvi liikumine üles ja alla. Mootor töötab peaaegu vaikselt ega põhjusta seadme vibratsiooni
Stirlingi üksuse tööpõhimõte põhineb töövedeliku kuumutamisel ja jahutamisel, mis omakorda juhib elektrienergiat genereerivat mehhanismi.
Sissepritsegaas paikneb kolvi sees (suletud), kuumutamisel laieneb gaasiline keskkond ja liigutab kolbi ühes suunas, pärast jahutusjahutis surumist surutakse see kokku ja liigub kolvi teises suunas.
Ülevaade generaatoriga katelde tootjatest
Vaatame konkreetseid näiteid tänapäeval eksisteerivate kodumaiste katelde süsteemist, milles on edukalt rakendatud põhimõtet kasutada heitgaase (põlemisprodukte) elektrienergia tootmiseks. Lõuna-Korea ettevõte NAVIEN on ülaltoodud tehnoloogia edukalt juurutanud kaubamärgi HYBRIGEN SE katlas.
Katel kasutab Stirlingi mootorit, mis passi andmetel genereerib töötamise ajal elektrit võimsusega 1000W (või 1kW) ja pingega 12V. Arendajad väidavad, et toodetud elektrit saab kasutada kodumasinate toiteks.
Sellisest võimsusest peaks piisama kodumajapidamises kasutatava külmiku (umbes 0,1 kW), personaalarvuti (umbes 0,4 kW), LCD-teleri (umbes 0,2 kW) ja kuni 12 LED-pirni võimsuseni 25 vatti.
Navien hybrigen se katel integreeritud Stirlingi generaatori ja mootoriga. Katla töötamise ajal toodetakse lisaks põhifunktsioonidele ka elektrienergiat suurusjärgus 1000 W
Euroopa tootjatest tegeleb Viessmann sellesuunalise arendusega. Viessmannil on võimalus esitada tarbija valikul kaks Vitotwin 300W ja Vitotwin 350F seeria katelde mudelit.
Vitotwin 300W oli esimene arendus selles suunas. See erineb üsna kompaktsest konstruktsioonist ja näeb välja väga sarnane tavalise seinale paigaldatud gaasikatlaga. Tõsi, just esimese mudeli kasutamisel tuvastati Stirlingi süsteemi mootori töö "nõrgad" kohad.
Suurim probleem oli soojuse eemaldamine, seadme alus on küte ja jahutus. Need.arendajad seisid silmitsi sama probleemiga, mis Stirling eelmise sajandi neljakümnendatel aastatel - tõhus jahutus, mida on võimalik saavutada ainult märkimisväärse suurusega jahuti korral.
Seetõttu ilmus Vitotwin 350F katla mudel, mis hõlmas lisaks elektrigeneraatoriga gaasikatlale ka integreeritud 175-liitrist boilerit.
Kuuma vee mahuti on põrandale paigaldatud nii seadme enda kui ka sanitaarotstarbeliseks ettevalmistatud vedeliku suure raskuse tõttu
Sel juhul lahendati üsna tõhusalt katla veest tingitud Stirlingi seadme kolvi jahutamise probleem. Kuid otsus viis selleni, et paigaldise üldised mõõtmed ja kaal kasvasid. Sellist süsteemi ei saa enam seinale paigaldada nagu tavalist gaasikatlit ja seda saab paigaldada ainult põrandale.
Viessmanni katlad pakuvad võimalust toita katla töösüsteeme välisest allikast, s.o. tsentraalsetest toitevõrkudest. Viessmann paigutas seadmed oma vajadusi rahuldavaks seadmeks (katlaüksuste töö) ilma võimaluseta valida liigset elektrit koduseks tarbimiseks.
Vitotwin F350 süsteem - 175-liitrise veeküttekatlaga katel. Süsteem võimaldab teil ruumi soojendada, pakub sooja vett ja genereerib elektrienergiat.
Et oleks võimalik võrrelda küttesüsteemi sisseehitatud generaatorite kasutamise efektiivsust. Tasub kaaluda boilerit, mille töötasid välja ettevõtted TERMOFOR (Valgevene Vabariik) ja ettevõte Krioterm (Venemaa, Peterburi).
Neid tasub kaaluda mitte seetõttu, et nad saaksid mingil moel konkureerida ülaltoodud süsteemidega, vaid võrrelda tööpõhimõtteid ja elektrienergia tootmise efektiivsust. Nendes kateldes kasutatakse kütusena ainult küttepuid, pressitud saepuru või puidupõhiseid brikette, seega ei saa neid NAVIENi ja Viessmanni mudelitega võrrelda.
Katel nimega "Indigirka kütteahi" on keskendunud pikaajalisele puuküttega jne., Kuid see on varustatud kahe TEG 30-12 tüüpi soojusenergia generaatoriga. Need asuvad seadme külgseinal. Generaatorite võimsus on väike, s.t. kokku on nad võimelised genereerima ainult 50–60 W pingega 12 V.
Indigirka pliidi põhidisain võimaldab mitte ainult ruumi soojendada, vaid ka küpsetada põletiga. Süsteemi täiendavad kaks soojusgeneraatorit 12 V võimsusel 50-60 W.
Selles katlas on kasutatud Zebeki meetodit, mis põhineb EMF moodustumisel suletud elektriskeemis. See koosneb kahest erinevat tüüpi materjalist ja hoiab kontaktpunkte erinevatel temperatuuridel. arendajad kasutavad katla toodetud soojust ka elektrienergia tootmiseks.
Katla jõudluse võrdlus
Võrreldes esitatud tüüpi katelde, mis mitte ainult ei soojenda ruumi (soojendavad jahutusvedelikku), vaid ka toodetud soojuse abil elektrienergiat, tuleks töö ajal pöörata tähelepanu olulistele aspektidele.
Nii NAVIEN kui ka Viessmann positsioneerivad oma katlaid, osutades vaieldamatutele eelistele - protsessi täielik automatiseerimine, hooldusremondi vajaduse puudumine ja häirete täielik puudumine pärast töö alustamist ostja poolt.
Nende katelde tööks on vajalik ainult süsteemi stabiilne töö, stabiilne gaasi kättesaadavus (olgu selleks pagasiruumi tarned, ballooni paigaldamine veeldatud gaasi või gaasipaagiga). Sellest lähtuvalt kasutatakse katelde käitamiseks majapidamisgaasi, mis pärast põlemist ei kahjusta keskkonda.
Põhimõtteliselt võib peaaegu sama öelda ka Indigirka küttepliidi kohta, siin pole ainult kütuseliik gaas, vaid küttepuud, graanulid või pressitud saepuru.
Automaatika täielik puudumine, mis nõuab elektrit.Elektrienergia genereerimise süsteem ja katel ise ei mõjuta üksteise tööd, s.t. elektritootmissüsteemi rikke korral jätkab katel oma funktsioonide täitmist.
Kõik need gaasiküttel töötavad kütteseadmed, mille põleti all asuvad Stirlingi mootorid, toodavad elektrienergiat, mida saab kasutada erinevatel eesmärkidel.
NAVIENi ja Viessmanni katlad sellistega kiidelda ei saa, kuna Stirlingi süsteemi mootor on ehitatud otse katla konstruktsiooni. Kuid kui kuluefektiivsed sellised süsteemid on ja kui kaua samalaadne katel end ära tasub? Seda küsimust tuleks üksikasjalikult käsitleda.
Vaatlusaluste süsteemide kasumlikkus
Esmapilgul on NAVIENi ja Viessmanni katlad peaaegu minisoojuselektrijaamad eramajas või isegi korteris.
Isegi vaatamata suurtele üldmõõtmetele peaks elektritootmise võimalus lihtsalt katla abil katla soojendamiseks või ruumide soojendamiseks ajendama ostjat kõhklemata looma sellist "tehnoloogia imet".
Kuid NAVIEN boileri lähemal uurimisel tekivad küsimused, millele tuleb vastata. Deklareeritud võimsusega 1 kW (vaba võimsus, mida saate kasutada oma äranägemisel) tarbib boiler süsteemi töö ajal üsna märgatavalt elektrit.
Mida mõeldakse? Vähemalt automaatika toimimine, isegi kui vaja on vähe energiat, kuid see on vajalik ventilaatori ja tsirkulatsioonipumba toimimiseks. Kokku loetletud seadmed ei saa mitte ainult edukalt seda kilovatti energiat tarbida, vaid ka süsteemi hajutatuse korral sellest ei pruugi piisata.
175mann põrandakatlaga Vissmann Vitotwin 350F küttesüsteemi skeem. Süsteem võimaldab kasutada nii välisest allikast pärit elektrit kui ka genereeritud elektrienergia ülekandmist ühisesse võrku
Täpselt samad küsimused tekivad ka Viessmanni katelde puhul, kuid vähemalt ei öeldud siin võimalust oma tarbeks elektrit ammutada. Määrati ainult süsteemi autonoomse toimimise võimalus välise toite puudumise korral.
Kuigi arendajad märgivad kohe, et "süsteem võib tippkoormuste korral vajada täiendavat elektrienergiat". Aastas väidetava 3500 kWh toodetud elektrienergia taustal on see nüanss juba kahtluse all ning lihtsate ja lihtsate arvutuste abil saame järgmise:
3500: 6 (tavalise kütteperioodi kuud): 30 (keskmiselt 30 kalendripäeva): 24 (ööpäevas 24 tundi) = 0,81 kW * tund.
Need. Katel toodab stabiilse (pideva) tööga umbes 800W, kuid kui palju süsteem ise töö ajal tarbib? Ehk samad, mida toodetakse 800W ja võib-olla ka rohkem.
Lisaks sellele toodetakse elektrit ainult põleti töötamise ajal. See nõuab kas süsteemi pidevat töötamist või on kõik pisut teisiti, kui süsteemi arendajad ütlevad.
Milleni need arvutused viisid? Puuküttega katlasüsteem annab tõepoolest oma 50W * h (või 0,05 kW * h), mida saab kasutada tahvelarvuti, telefoni jne laadimiseks. isegi banaalse ooterežiimi LED-lambi jaoks. Vastupidiselt kahe maailmakuulsa ettevõtte arengule, kuid kirjeldatud areng näib selgelt pigem hea turunduskäiguna ja ei midagi muud.
Mis puutub nende süsteemide hinnapoliitikasse, siis siin on üldiselt keeruline midagi hinnata. Kuna isegi tootjad Viessmann ja NAVIEN väidavad kohe, et seadmed "ei vaja hooldust". Tõlgitud lihtsasse keelde - see purunes, mis tähendab, et peate seadme täielikult välja vahetama.
See võib puudutada mitte ainult kogu süsteemi, vaid ka üksusi: Stirlingi mootorit, gaasipõletussüsteemi jne. Tulemuseks on üsna muljetavaldav summa. Põhineb asjaolul, et nende süsteemide keskmine hind on umbes 12 tuhat. Euro ehk 13,5 tuhat dollarit.Katla skeem koos generaatoriga, siis võib süsteemide tootja sellises olukorras võita.
Indigirka pliit ei saa üldse võrdluses osaleda mitte ainult seetõttu, et kütuseliik ei ole gaas ja hind pole võrreldav (15 korda vähem), vaid seetõttu, et pliit pole paigutatud koduseks kasutamiseks, vaid rohkem reisimiseks, ekspeditsioonideks jms. .P.
Kui Euroopas mõjutab energiakandjate olukord oluliselt tarbijate valikuvõimalusi (kütte- või energiavarustussüsteemide valimisel) tõhususe ja keskkonnasõbralikkuse seisukohast, siis stimuleerivad ELi riigid seda, toetades selliste süsteemide rakendamist.
Venemaa kodutarbija jaoks on sellised süsteemid tõenäoliselt liiga kallid nii algselt “süsteem + paigaldus” kui ka töö ajal.
Stirlingi mootori tööpõhimõte gaasikatla varustamiseks:
Gaasikatelde demonstreerimine elektrigeneraatoriga:
Näide elektrigeneraatoriga puupliidist võrdluseks gaasiseadmega:
Ärge unustage, et Euroopa energiat tootvad ettevõtted on üsna lojaalsed energiasäästlike seadmete tootjatele.
Venemaal ei ole kodutarbija elektrienergia genereerimise ja elektrivõrku edastamise võimalus mitte ainult seadusega fikseeritud, vaid ka võrguettevõtted ei kiida seda heaks. Seetõttu pole tõenäoliselt Vene Föderatsioonis esitatud süsteemide kasutamisel tõsiseid võimalusi.
Kommenteerige kaalumiseks esitatud artiklit allpool olevas blokeerimisvormis, esitage küsimusi, postitage foto selle teema kohta. Räägi meile elektritootmissüsteemidega tuttavatest kateldest. Jagage kasulikku teavet, mis on kasulik saidi külastajatele.