Kaasukattila sähkögeneraattorilla: laite, toimintaperiaate, parhaiden merkkien katsaus
Huolellinen suhtautuminen energiavaroihin perustuu ensisijaisesti siihen, että lähes kaikki luonnonvarat eivät ole loputtomia.Kaikentyyppisten polttoaineiden taloudellinen kulutus edellyttää uusien järjestelmien kehittämistä tai nykyisten radikaalia modernisointia.
Siksi sähkögeneraattorilla varustettu kaasukattila on yksi hybridijärjestelmien tyypeistä, joiden avulla voit hallita älykkäästi sinistä polttoainetta. Tutustumme lämpöenergian ohella sähköenergiaa tuottavien laitteiden toimintaperiaatteeseen. Kuvitellaan tyypillisiä hybridiyksiköiden malleja.
Artikkelin sisältö:
Tehokas energiankulutus
Jopa tavallinen ihminen, joka on asentanut kotinsa lämmitykseen kaasukattilan, saattaa ihmetellä lämpöenergian järkevää käyttöä. Itse asiassa, kun kaasua poltetaan kattilassa, kaikkea syntyvää lämpöä ei käytetä.
Lämmitysjärjestelmän toimiessa osa lämmöstä katoaa aina peruuttamattomasti. Tämä tapahtuu yleensä, kun palamistuotteita vapautuu kattilasta ilmakehään. Itse asiassa tämä on hukattua energiaa, joka olisi voitu käyttää.
Mistä me oikein puhumme? Mahdollisuudesta käyttää hukattua "hukalämpöä" sähköenergian tuotannossa.
Polttoainetyypit voivat olla erilaisia, alkaen banaalista polttopuusta ja kaikenlaisista briketeista, päättyen edullisimpiin vaihtoehtoihin: pääkaasu, jonka koostumuksessa on hallitseva metaani, keinotekoinen sininen polttoaine ja nesteytetyt propaani-butaaniseokset.
Saattaa tuntua, että tämä on kaukana "Amerikan löydöstä", mutta itse asiassa Robert Stirlingin vuonna 1943 kehittämä tekniikka tai pikemminkin asennus on olemassa. Sen suunnitteluominaisuudet ja perustoimintaperiaate mahdollistavat tämän järjestelmän luokittelun polttomoottoriksi.
Miksi tätä asennusta ei sitten käytetty niin pitkään? Vastaus on yksinkertainen - tekniikan teoreettinen kehitys viime vuosisadan 40-luvulla osoittautui käytännössä erittäin hankalaksi.
Kehittämishetkellä olemassa olleet tekniikat ja materiaalit eivät mahdollistaneet laitteiston koon pienentämistä, ja olemassa olevat sähköenergian tuotantotavat olivat kustannustehokkaampia.
Mikä saa meidät tänään ajattelemaan varovaisempaa suhtautumista luonnonvaroihin, joita ei luokitella uusiutuviksi? Nykyään on yleinen ongelma kaikkialla maailmassa - tekniikan kehitys johtaa väistämättä sähköenergian kulutuksen kasvuun.
Kulutuksen kasvu tapahtuu niin kovaa vauhtia, että verkkoyhtiöillä ei ole aikaa sähköenergian siirtojärjestelmien modernisointiin, tuotannosta puhumattakaan.Tämä tilanne johtaa väistämättä siihen, että virtalähdejärjestelmien elementit epäonnistuvat, ja joissakin tapauksissa tämä voi tapahtua kadehdittavalla säännöllisyydellä.
Nykyaikaiset lämmityskattilat on varustettu ohjausjärjestelmillä, jotka ovat myös energiariippuvaisia. Kiertovesipumppu, anturit, automaatio ja itse paneeli tarvitsevat virtaa. Koko laitesarja ei voi olla huolissaan toimivuuden ylläpitämisestä sähkökatkon aikana.
Pakotettuja lämmitysjärjestelmiä ei ole mahdollista käyttää ilman sähköä. Sähkökatko lämmityskauden aikana on heille lähes katastrofaalinen. Tämä ei ainoastaan johda väistämättä huoneen nopeaan jäähtymiseen, mutta jos lämmitys ei ole toiminnassa pitkään aikaan, piiri voi jäätyä.
Vakiovaihtoehdot ongelman ratkaisemiseksi - asennus keskeytymättömät virtalähteet, erilaisten muunnelmien generaattorit (kaasu-, bensiini-, dieselgeneraattorit tai ei-perinteiset lähteet - tuuligeneraattorit tai minilämpövoimalaitokset, vesivoimalat).
Mutta tämä ratkaisu ei ole kaikkien hyväksyttävä, koska monien on vaikea varata tilaa itsenäisen sähköntoimittajan asentamiseen.
Vaikka yksittäisten talojen asukkaat voivat edelleen varata tilaa generaattorille, tämä on lähes mahdotonta asentaa monikerroksiseen rakennukseen. Siten käy ilmi, että kerrostalojen asukkaat, joissa on yksilöllinen lämmitysjärjestelmä, kärsivät ensimmäisenä, kun sähköt katkeavat.
Siksi ensinnäkin lämmitysjärjestelmien kokoonpanoon tarkoitettuja komponentteja valmistavat yritykset ovat kysyneet itseltään lämmitysjärjestelmän "hävittävän" lämmön täysimääräisestä hyödyntämisestä. Mietimme, kuinka käyttää tätä hukattua ainetta sähkön tuottamiseen.
Tunnetuista teknologioista kehittäjät valitsivat "hyvin unohdetun" Stirling-asennuksen; nykyaikaiset tekniikat mahdollistavat sen tehokkuuden lisäämisen säilyttäen samalla kompaktin koon.
Stirling-asennuksen toimintaperiaate perustuu käyttönesteen lämmityksen ja jäähdytyksen käyttöön, mikä puolestaan aktivoi sähköenergiaa tuottavan mekanismin.
Männän sisällä (suljettu) pumpataan kaasua, kuumennettaessa kaasumainen väliaine laajenee ja liikuttaa mäntää yhteen suuntaan, jäähtyessään jäähdyttimessä se supistuu ja liikuttaa mäntää toiseen suuntaan.
Katsaus generaattoreilla varustettujen kattiloiden valmistajiin
Katsotaanpa konkreettisia esimerkkejä nykyisistä kotitalouskattilajärjestelmistä, joissa pakokaasujen (palamistuotteiden) käytön periaate sähkön tuottamiseen on onnistuneesti toteutettu. Eteläkorealainen yritys NAVIEN on onnistuneesti toteuttanut yllä olevan teknologian HYBRIGEN SE -brändin kattilassa.
Kattila käyttää Stirling-moottoria, joka passitietojen mukaan tuottaa käytön aikana sähköä teholla 1000W (tai 1kW) ja jännitteellä 12V. Kehittäjät väittävät, että tuotettua sähköä voidaan käyttää kodinkoneiden virtalähteenä.
Tämän tehon pitäisi riittää kotitalouksien jääkaapin (noin 0,1 kW), henkilökohtaisen tietokoneen (noin 0,4 kW), LCD-television (noin 0,2 kW) ja jopa 12 LED-lampun tehoon 25 W tehoon.
Eurooppalaisista valmistajista Viessmann kehittyy tähän suuntaan. Viessmannilla on mahdollisuus tarjota kuluttajille kaksi kattilamallia Vitotwin 300W ja Vitotwin 350F -sarjoista.
Vitotwin 300W oli ensimmäinen kehitys tähän suuntaan. Se erottuu melko kompaktista rakenteesta ja on ulkonäöltään hyvin samanlainen kuin perinteinen seinään asennettava kaasukattila. Totta, ensimmäisen mallin käytön aikana tunnistettiin Stirling-moottorin toiminnan "heikot" kohdat.
Suurimmaksi ongelmaksi osoittautui lämmönpoisto, laitteen toiminnan perusta on lämmitys ja jäähdytys. Nuo. kehittäjät kohtasivat saman ongelman, jonka Stirling kohtasi viime vuosisadan 40-luvulla - tehokas jäähdytys, joka voidaan saavuttaa vain merkittävällä jäähdyttimen koolla.
Siksi ilmestyi Vitotwin 350F -kattilamalli, joka sisälsi paitsi kaasukattilan sähkögeneraattorilla, myös sisäänrakennetun 175 litran kattilan.
Tässä tapauksessa ongelma Stirling-asennuksen männän jäähdytysongelmasta veden sisäänpääsyn vuoksi kattila. Päätös johti kuitenkin asennuksen kokonaismittojen ja painon kasvuun. Tällaista järjestelmää ei voida enää asentaa seinälle kuten perinteistä kaasukattilaa, ja se voidaan asentaa vain lattialle.
Viessmann-kattilat tarjoavat mahdollisuuden syöttää kattilan käyttöjärjestelmiä ulkopuolisesta lähteestä, ts. keskussähköverkoista. Viessmann-yhtiö sijoitti laitteiston laitteeksi, joka huolehtii omat tarpeet (kattilayksiköiden toiminta) ilman mahdollisuutta valita ylimääräistä sähköä kotitalouskäyttöön.
Lämmitysjärjestelmään sisäänrakennettujen generaattoreiden käytön tehokkuuden vertailemiseksi. Kannattaa harkita kattilaa, jonka ovat kehittäneet TERMOFOR-yhtiöt (Valko-Venäjän tasavalta) ja Kryotherm-yhtiö (Venäjä, Pietari).
Niitä ei kannata harkita siksi, että ne voisivat jotenkin kilpailla edellä mainittujen järjestelmien kanssa, vaan vertailla sähköenergian tuotannon toimintaperiaatteita ja tehokkuutta. Nämä kattilat käyttävät polttoaineena vain puuta, puristettua sahanpurua tai puupohjaisia brikettejä, joten niitä ei voi verrata NAVIENin ja Viessmannin malleihin.
Kattila, nimeltään "Indigirka-lämmitysuuni", on tarkoitettu pitkäaikaiseen lämmitykseen puulla jne., mutta se on varustettu kahdella TEG 30-12 -tyyppisellä lämpösähkögeneraattorilla. Ne sijaitsevat yksikön sivuseinässä. Generaattorien teho on pieni, ts. yhteensä ne pystyvät tuottamaan vain 50-60W 12V jännitteellä.
Tässä kattilassa käytettiin Seebeck-menetelmää, joka perustuu emf:n muodostumiseen suljetussa sähköpiirissä. Se koostuu kahdesta erilaisesta materiaalityypistä ja ylläpitää kosketuspisteitä eri lämpötiloissa. Nuo. kehittäjät käyttävät myös kattilan tuottamaa lämpöä sähköenergian tuottamiseen.
Kattilan hyötysuhteen vertailu
Vertaamalla esitettyjä kattilatyyppejä, jotka eivät vain lämmitä huonetta (lämpö jäähdytysnestettä), mutta myös tuottaa sähköä käyttämällä tuotettua lämpöä, käytön aikana tulee kiinnittää huomiota tärkeisiin seikkoihin.
Sekä NAVIEN-yritys että Viessmann-yhtiö sijoittavat kattilansa ja tuovat esiin kiistattomat edut - prosessin täydellinen automatisointi, ei tarvetta huoltokorjauksille ja yleensä täydellinen puuttuminen ostajan käyttöönoton jälkeen.
Näiden kattiloiden toimintaan tarvitaan vain järjestelmän vakaa toiminta ja vakaa kaasun saatavuus (olipa kyse sitten päätoimituksista, pullotettu nesteytetyllä kaasulla tai kaasupidike). Näin ollen kattiloiden toimintaan käytetään kotitalouskaasua, joka ei palamisen jälkeen aiheuta haittaa ympäristölle.
Periaatteessa melkein sama voidaan sanoa Indigirkan lämmitysuunista, vain polttoainetyyppi ei ole kaasu, vaan polttopuu, pelletit tai puristettu sahanpuru.
Täydellinen poissaolo automaatiojoka vaatii sähköä. Sähköenergian tuotantojärjestelmä ja itse kattila eivät vaikuta toistensa toimintaan, ts.Jos sähköntuotantojärjestelmä epäonnistuu, kattila jatkaa tehtäviensä suorittamista.
NAVIENin ja Viessmannin kattilat eivät voi ylpeillä tästä, sillä Stirling-moottori on rakennettu suoraan kattilan suunnitteluun. Mutta kuinka kannattavia tällaiset järjestelmät ovat ja kuinka kauan kestää, että tällainen kattila maksaa itsensä takaisin? Tämä kysymys kannattaa ymmärtää yksityiskohtaisesti.
Tarkasteltavana olevien järjestelmien kannattavuus
Ensi silmäyksellä NAVIENin ja Viessmannin kattilat ovat käytännössä minilämpövoimaloita omakotitalossa tai jopa asunnossa.
Suurista kokonaismitoista huolimatta mahdollisuus tuottaa sähköenergiaa yksinkertaisesti käyttämällä kattilaa kattilan lämmittämiseen tai huoneiden lämmittämiseen, pitäisi saada ostaja asentamaan tällainen "teknologian ihme" epäröimättä.
Mutta kun NAVIEN-kattilaa tarkastellaan tarkemmin, herää kysymyksiä, jotka vaativat vastauksia. Ilmoitettu teho on 1 kW (ilmainen teho, jota voit käyttää harkintasi mukaan), kattila kuluttaa huomattavasti sähköä järjestelmän ollessa toiminnassa.
Mitä tarkoitetaan? Ainakin automaatio toimii, vaikka vähän tehoa tarvitaan, mutta sitä tarvitaan tuulettimen ja kiertovesipumpun toimintaan. Luetteloidut laitteet yhteensä eivät voi vain kuluttaa onnistuneesti tätä kilowattia energiaa, mutta se ei välttämättä riitä järjestelmän "ylikellotuksessa".
Täsmälleen samat kysymykset heräävät Viessmann-kattiloiden suhteen, mutta ainakaan sähkönottomahdollisuutta omaan tarpeeseen ei tässä kerrottu. Ainoastaan järjestelmän itsenäisen toiminnan mahdollisuus ulkoisen virransyötön puuttuessa määrättiin.
Vaikka kehittäjät huomauttavat välittömästi, että "järjestelmä saattaa vaatia lisäsähkötehoa huippukuormituksilla". Ilmoitettua 3500 kWh vuodessa tuotettua sähköä vasten tämä vivahde on jo kyseenalainen, mutta yksinkertaisten ja yksinkertaisten laskelmien avulla saamme seuraavan:
3500:6 (vakiolämmityskauden kuukaudet): 30 (keskimäärin 30 kalenteripäivää): 24 (24 tuntia vuorokaudessa) = 0,81 kW*tunti.
Nuo. Kattila tuottaa noin 800 W vakaan (jatkuvan) käytön aikana, mutta kuinka paljon järjestelmä itse kuluttaa käytön aikana? Ehkä samat, tuottavat 800 W ja ehkä enemmän.
Lisäksi sähköä syntyy vain polttimen käytön aikana. Nuo. Joko järjestelmän jatkuvaa toimintaa vaaditaan tai kaikki on hieman erilaista kuin järjestelmän kehittäjät sanovat.
Mihin nämä laskelmat johtivat? Puukattilajärjestelmä tuottaa itse asiassa sen 50Wh (tai 0,05kWh), jolla voidaan ladata tablettia, puhelinta jne. jopa banaalille "toimitukselle LED-lampulle". Toisin kuin kahden maailmankuulun yrityksen kehitystyöt, kuvatut kehityssuunnat näyttävät selvästi enemmän hyvältä markkinointitempulta, ei sen enempää.
Mitä tulee näiden järjestelmien hinnoittelupolitiikkaan, on yleensä vaikea arvioida mitään.Koska jopa valmistusyritykset Viessmann ja NAVIEN määräävät välittömästi, että laitteet "ei vaadi huoltoa". Yksinkertaiselle kielelle käännettynä se on rikki, mikä tarkoittaa, että yksikkö on vaihdettava kokonaan.
Tämä ei välttämättä koske koko järjestelmää, vaan yksittäisiä komponentteja: Stirling-moottoria, kaasupoltinjärjestelmää jne. Tuloksena on melko vaikuttava määrä. Olettaen, että näiden järjestelmien keskihinta on noin 12 tuhatta. euroa tai 13,5 tuhatta dollaria. Kattilan toimintasuunnitelma generaattorilla, niin vain järjestelmän valmistaja voi voittaa tällaisessa tilanteessa.
Indigirka-kiuas ei voi osallistua vertailuun ollenkaan, ei vain siksi, että polttoainetyyppi ei ole kaasu ja hinta ei ole vertailukelpoinen (15 kertaa vähemmän), vaan koska takka ei ole kotikäyttöön, vaan enemmän matkustamiseen, tutkimusmatkat jne. .P.
Jos Euroopassa energiatilanne vaikuttaa varsin merkittävästi kuluttajien valintoihin (lämpö- tai energiahuoltojärjestelmiä valittaessa) tehokkuuden ja ympäristöystävällisyyden näkökulmasta, niin EU-maat edistävät tätä tukemalla tällaisten järjestelmien toteuttamista.
Venäjän kotitalouskuluttajille tällaiset järjestelmät ovat todennäköisesti liian kalliita, sekä aluksi "järjestelmä + asennus" että käytön aikana.
Päätelmät ja hyödyllinen video aiheesta
Kaasukattilan varustetun Stirling-moottorin toimintaperiaate:
Sähkögeneraattorilla varustetun kaasukattilan toiminnan esittely:
Esimerkki puuhellasta, jossa on sähkögeneraattori vertailua varten kaasuyksikköön:
Älä unohda, että eurooppalaiset energiaa tuottavat yritykset ovat melko uskollisia energiaa säästävien laitteiden "valmistajille".
Venäjällä kotitalouskuluttajien mahdollisuutta tuottaa ja siirtää sähköä verkkoon ei vain ole laissa vahvistettu, eivätkä verkkoyritykset myöskään hyväksy sitä. Siksi esitetyillä järjestelmillä ei todennäköisesti ole vakavia mahdollisuuksia tulla käyttöön Venäjän federaatiossa tänään.
Kommentoi käsiteltäväksi lähetettyä artikkelia alla olevalla lohkolomakkeella, kysy kysymyksiä, lähetä kuvia aiheesta. Kerro meille, jos olet perehtynyt kattiloihin ja sähköntuotantojärjestelmiin. Jaa hyödyllistä tietoa, josta on hyötyä sivuston vierailijoille.
