Plinski kotao s električnim generatorom: uređaj, princip rada, pregled najboljih marki

Pažljiv odnos prema energetskim resursima diktira prije svega činjenica da gotovo sve prirodne rezerve nisu beskonačne.Ekonomična potrošnja svih vrsta goriva zahtijeva razvoj novih sustava ili radikalnu modernizaciju postojećih.

Dakle, plinski kotao s električnim generatorom jedna je od vrsta hibridnih sustava koji vam omogućuju inteligentno upravljanje plavim gorivom. Upoznat ćemo vas s principom rada opreme koja uz toplinsku energiju proizvodi i električnu energiju. Zamislimo tipične modele hibridnih jedinica.

Učinkovita potrošnja energije

Čak i prosječna osoba koja ima instaliran plinski kotao za grijanje svog doma može se zapitati o racionalnom korištenju toplinske energije. Doista, kada se plin sagorijeva u kotlu, ne koristi se sva proizvedena toplina.

Kada sustav grijanja radi, uvijek se dio topline nepovratno gubi. To se obično događa kada se produkti izgaranja ispuštaju iz kotla u atmosferu. Zapravo, radi se o izgubljenoj energiji koja se mogla iskoristiti.

O čemu točno govorimo? O mogućnostima iskorištavanja izgubljene “beztraćene” topline u proizvodnji električne energije.

Ako pretpostavimo da je sustav kotla za grijanje već optimiziran kako bi se maksimizirala učinkovitost, tada "odbačena" energija još uvijek čini značajan udio energije koja se oslobađa tijekom izgaranja goriva

Vrste goriva mogu biti različite, počevši od banalnog drva za ogrjev i svih vrsta briketa, završavajući najekonomičnijim opcijama: glavni plin s prevlašću metana u svom sastavu, umjetno plavo gorivo i ukapljene smjese propan-butana.

Možda se čini da je ovo daleko od "otkrića Amerike", ali zapravo tehnologija, odnosno instalacija, koju je davne 1943. godine razvio Robert Stirling, postoji. Njegove konstrukcijske značajke i osnovni princip rada omogućuju klasificiranje ovog sustava kao motora s unutarnjim izgaranjem.

Zašto onda ova instalacija nije korištena tako značajno vrijeme? Odgovor je jednostavan - teorijski razvoj tehnologije četrdesetih godina prošlog stoljeća u praksi se pokazao vrlo glomaznim.

Tehnologije i materijali koji su postojali u vrijeme razvoja nisu dopuštali smanjenje veličine instalacije, a postojeći načini proizvodnje električne energije bili su isplativiji.

Uključivanje uređaja u krug plinskog kotla koji pretvara izgubljenu toplinu u električnu energiju može značajno povećati učinkovitost postrojenja za preradu plina.

Što nas danas može navesti na razmišljanje o pažljivijem odnosu prema resursima koji nisu klasificirani kao obnovljivi? Danas postoji zajednički problem u cijelom svijetu - razvoj tehnologije neizbježno dovodi do porasta potrošnje električne energije.

Povećanje potrošnje odvija se toliko brzo da mrežne tvrtke nemaju vremena modernizirati sustave prijenosa električne energije, a o proizvodnji da i ne govorimo.Ova situacija neizbježno dovodi do činjenice da elementi sustava napajanja ne uspijevaju, au nekim slučajevima to se može dogoditi sa zavidnom redovitošću.

Moderni kotlovi za grijanje opremljeni su sustavima upravljanja koji također ovise o energiji. Cirkulacijska pumpa, senzori, automatizacija i sama ploča trebaju napajanje. Cijeli skup uređaja ne može ne izazvati zabrinutost za održavanje funkcionalnosti tijekom nestanka struje.

Nije moguće pokrenuti sustave prisilnog grijanja bez električne energije. Nestanak struje tijekom sezone grijanja za njih je gotovo katastrofalan. Ne samo da će to neizbježno dovesti do brzog hlađenja prostorije, već ako grijanje ne radi dulje vrijeme, krug se može zamrznuti.

Dugotrajna odsutnost sustava grijanja tijekom hladne sezone dovodi do smrzavanja sustava grijanja, pojave ledenih čepova u njemu i, na kraju, oštećenja opreme i cijevi za grijanje zbog puknuća

Standardne postojeće opcije za rješavanje problema - instalacija neprekidni izvori napajanja, generatori raznih modifikacija (plinski, benzinski, dizel generatori ili netradicionalni izvori - vjetrogeneratori ili mini termoelektrane, hidroelektrane).

Ali ovo rješenje nije prihvatljivo svima, jer je mnogima teško dodijeliti prostor za instaliranje autonomnog opskrbljivača električnom energijom.

Dok stanovnici individualnih kuća još uvijek mogu dodijeliti prostor za generator, to je gotovo nemoguće za ugradnju u višekatnicu. Tako se ispostavlja da su stanovnici stambenih zgrada s individualnim sustavima grijanja prvi koji pate kada nestane struje.

Zato su se, prije svega, tvrtke koje proizvode komponente za sastavljanje sustava grijanja postavile pitanje potpunog iskorištavanja topline koju sustav grijanja “odbacuje”. Razmišljali smo o tome kako iskoristiti tu otpadnu tvar za proizvodnju električne energije.

Od dobro poznatih tehnologija, programeri su odabrali "dobro zaboravljenu" Stirlingovu instalaciju; moderne tehnologije omogućuju povećanje njegove učinkovitosti uz zadržavanje kompaktne veličine.

Princip rada Stirlingovog motora je kretanje klipa motora prema dolje i prema gore. Motor radi gotovo nečujno i ne uzrokuje vibracije opreme

Princip rada Stirlingove instalacije temelji se na korištenju zagrijavanja i hlađenja radnog fluida, koji zauzvrat aktivira mehanizam koji stvara električnu energiju.

Unutar klipa (zatvorenog) nalazi se pumpani plin; kada se zagrijava, plinoviti medij se širi i pomiče klip u jednom smjeru; nakon hlađenja u hladnjaku skuplja se i pomiče klip u drugom smjeru.

Pregled proizvođača kotlova s ​​generatorima

Pogledajmo konkretne primjere domaćih kotlovskih sustava koji danas postoje, u kojima je uspješno implementirano načelo korištenja ispušnih plinova (proizvoda izgaranja) za proizvodnju električne energije. Južnokorejska tvrtka NAVIEN uspješno je implementirala navedenu tehnologiju u kotlu marke HYBRIGEN SE.

Kotao koristi Stirlingov motor koji, prema podacima iz putovnice, tijekom rada proizvodi električnu energiju snage 1000W (ili 1kW) i napona od 12V. Programeri tvrde da se proizvedena električna energija može koristiti za napajanje kućanskih aparata.

Ova snaga trebala bi biti dovoljna za napajanje kućnog hladnjaka (oko 0,1 kW), osobnog računala (oko 0,4 kW), LCD televizora (oko 0,2 kW) i do 12 LED žarulja snage 25 W svaka.

Kotao serije hybrigen se iz Naviena s ugrađenim generatorom i Stirlingovim motorom. Tijekom rada kotla, uz svoje glavne funkcije, proizvodi se električna energija od oko 1000 W snage

Od europskih proizvođača Viessmann se razvija u tom smjeru. Viessmann ima priliku potrošačima ponuditi izbor između dva modela kotlova serije Vitotwin 300W i Vitotwin 350F.

Vitotwin 300W bio je prvi razvoj u tom smjeru. Odlikuje se prilično kompaktnim dizajnom i izgledom je vrlo sličan konvencionalnom zidni plinski bojler. Istina, tijekom rada prvog modela identificirane su "slabe" točke u radu Stirlingovog motora.

Najveći problem pokazalo se odvođenje topline, a osnova rada uređaja je grijanje i hlađenje. Oni. programeri su se suočili s istim problemom s kojim se Stirling suočio četrdesetih godina prošlog stoljeća - učinkovitim hlađenjem, koje se može postići samo značajnom veličinom hladnjaka.

Zbog toga se pojavio model kotla Vitotwin 350F, koji uključuje ne samo plinski kotao s generatorom električne energije, već i ugrađeni kotao od 175 litara.

Spremnik tople vode radi se u podnoj verziji zbog velike težine kako same opreme tako i tekućine pripremljene za sanitarne potrebe

U ovom slučaju, problem s problemom hlađenja klipa Stirlingove instalacije zbog vode bojler. Međutim, odluka je dovela do povećanja ukupnih dimenzija i težine instalacije. Takav sustav se više ne može montirati na zid kao klasični plinski kotao i može se postaviti samo na pod.

Viessmann kotlovi daju mogućnost napajanja pogonskih sustava kotla iz vanjskog izvora, tj. iz centralne mreže napajanja. Tvrtka Viessmann pozicionirala je opremu kao uređaj koji osigurava vlastite potrebe (rad kotlovskih jedinica) bez mogućnosti odabira viška električne energije za domaću potrošnju.

Sustav Vitotwin F350 je kotao s bojlerom za grijanje vode zapremine 175 litara. Sustav omogućuje grijanje prostorije, osigurava toplu vodu i proizvodi električnu energiju

Kako bi se usporedila učinkovitost korištenja generatora ugrađenih u sustav grijanja. Vrijedno je razmotriti kotao koji su razvile tvrtke TERMOFOR (Republika Bjelorusija) i tvrtka Kryotherm (Rusija, St. Petersburg).

Vrijedno ih je razmotriti ne zato što se nekako mogu natjecati s gore navedenim sustavima, već radi usporedbe principa rada i učinkovitosti proizvodnje električne energije. Ovi kotlovi kao gorivo koriste samo drvo, prešana piljevina ili briketi na bazi drva, pa se ne mogu uspoređivati ​​s modelima NAVIEN i Viessmann.

Kotao pod nazivom „Peć za grijanje „Indigirka“ namijenjen je dugotrajnom grijanju na drva i sl., ali je opremljen s dva termogeneratora električne energije tipa TEG 30-12. Nalaze se na bočnoj stijenci jedinice. Snaga generatora je mala, tj. ukupno mogu proizvesti samo 50-60 W na 12 V.

Osnovni dizajn peći Indigirka omogućuje vam ne samo zagrijavanje prostorije, već i kuhanje hrane na plameniku. Sustav nadopunjuju dva generatora topline 12V snage 50-60W.

U ovom kotlu korištena je Seebeckova metoda koja se temelji na stvaranju emf u zatvorenom električnom krugu. Sastoji se od dvije različite vrste materijala i održava kontaktne točke na različitim temperaturama. Oni. razvijači također koriste toplinu koju stvara kotao za proizvodnju električne energije.

Usporedba učinkovitosti kotla

Uspoređujući predstavljene vrste kotlova, koji ne samo da zagrijavaju prostoriju (toplinu rashladna tekućina), ali i generirati električnu energiju korištenjem generirane topline, potrebno je obratiti pozornost na važne aspekte tijekom rada.

I tvrtka NAVIEN i tvrtka Viessmann pozicioniraju svoje kotlove, ističući nedvojbene prednosti - potpunu automatizaciju procesa, nepotrebne servisne popravke i općenito potpuni nedostatak intervencija nakon puštanja u pogon od strane kupca.

Za rad ovih kotlova potreban je samo stabilan rad sustava i stabilna dostupnost plina (bilo da se radi o glavnim zalihama, instalaciji u bocama s ukapljenim plinom ili držač plina). Sukladno tome, za pogon kotlova koristi se plin za kućanstvo, koji nakon izgaranja ne šteti okolišu.

U principu, gotovo isto se može reći o peći za grijanje Indigirka, samo vrsta goriva ovdje nije plin, već drvo za ogrjev, peleti ili prešana piljevina.

Potpuna odsutnost automatizacijašto zahtijeva električnu energiju. Sustav za proizvodnju električne energije i sam kotao ne utječu jedan na drugog na rad, tj.Ako dođe do kvara sustava za proizvodnju električne energije, kotao nastavlja obavljati svoje funkcije.

Sve ove grijaće jedinice za preradu plina, sa Stirlingovim motorima smještenim ispod plamenika, proizvode električnu energiju koja se može koristiti u razne svrhe

Kotlovi iz NAVIEN-a i Viessmanna ne mogu se pohvaliti time, budući da je Stirlingov motor ugrađen izravno u konstrukciju kotla. Ali koliko su isplativi takvi sustavi i koliko će dugo trebati da se takav kotao isplati? Ovo pitanje vrijedi razumjeti u detalje.

Profitabilnost razmatranih sustava

Na prvi pogled, kotlovi NAVIEN i Viessmann praktički su mini termoelektrane u privatnoj kući ili čak stanu.

Čak i unatoč velikim ukupnim dimenzijama, mogućnost proizvodnje električne energije jednostavno korištenjem kotla za grijanje kotla ili grijanje prostorija trebala bi potaknuti kupca da bez oklijevanja instalira takvo "čudo tehnologije".

Ali nakon detaljnijeg ispitivanja NAVIEN kotla, postavljaju se pitanja koja zahtijevaju odgovore. S deklariranom snagom od 1 kW (besplatna snaga koju možete koristiti po vlastitom nahođenju), kotao prilično osjetno troši električnu energiju kada sustav radi.

Što se misli? Minimalno, automatizacija radi, iako je potrebno malo snage, ali je potrebno za rad ventilatora i cirkulacijske pumpe. Navedeni uređaji ukupno ne samo da mogu uspješno potrošiti ovaj kilovat energije, već to možda neće biti dovoljno prilikom “overclockinga” sustava.

Shematski prikaz sustava grijanja Vissmann Vitotwin 350F s podnim kotlom od 175 litara.Sustav omogućuje korištenje električne energije iz vanjskog izvora i distribuciju viška proizvedene električne energije u opću mrežu

Potpuno ista pitanja postavljaju se i kod Viessmann kotlova, ali ovdje barem nije navedena mogućnost izvlačenja električne energije za vlastite potrebe. Predviđena je samo mogućnost autonomnog rada sustava u nedostatku vanjskog napajanja.

Iako programeri odmah ističu da "sustav može zahtijevati dodatnu električnu energiju pri vršnim opterećenjima." Na pozadini deklariranih 3500 kWh proizvedene električne energije godišnje, ova nijansa je već upitna, ali jednostavnim i jednostavnim izračunima dobivamo sljedeće:

3500:6 (mjeseci standardne sezone grijanja): 30 (u prosjeku 30 kalendarskih dana): 24 (24 sata u danu) = 0,81 kW*sat.

Oni. Kotao proizvodi oko 800 W tijekom stabilnog (konstantnog) rada, ali koliko sam sustav troši tijekom rada? Možda iste, snage 800 W, a možda i više.

Osim toga, električna energija se stvara samo tijekom rada plamenika. Oni. Ili je potreban stalan rad sustava ili je sve malo drugačije od onoga što kažu programeri sustava.

Do čega su doveli ovi izračuni? Sustav kotla na drva zapravo proizvodi svojih 50Wh (ili 0,05kWh), koji se mogu koristiti za punjenje tableta, telefona itd. čak i za banalnu "dežurnu LED žarulju". Za razliku od razvoja dviju svjetski poznatih tvrtki, opisani razvoj očito izgleda više kao dobar marketinški trik i ništa više.

Što se tiče politike cijena za ove sustave, općenito je teško bilo što procijeniti.Jer čak i proizvodne tvrtke Viessmann i NAVIEN odmah propisuju da oprema "ne zahtijeva održavanje". Prevedeno na jednostavan jezik, pokvaren je, što znači da jedinicu treba potpuno zamijeniti.

Ovo se ne mora odnositi na cijeli sustav, već na pojedinačne komponente: Stirlingov motor, sustav plinskog plamenika itd. Rezultat će biti prilično impresivan iznos. Pod pretpostavkom da je prosječna cijena za ove sustave oko 12 tisuća kuna. eura ili 13,5 tisuća $. Shema rada kotla s generatorom, tada samo proizvođač sustava može pobijediti u takvoj situaciji.

Peć Indigirka uopće ne može sudjelovati u usporedbi, ne samo zato što vrsta goriva nije plin, a ni cijena nije usporediva (15 puta niža), već zato što je peć pozicionirana ne za kućnu upotrebu, već više za putovanja, ekspedicije itd. .P.

Ako u Europi energetska situacija prilično značajno utječe na izbor potrošača (pri izboru sustava grijanja ili opskrbe energijom) sa stajališta učinkovitosti i ekološke prihvatljivosti, onda države EU to potiču subvencioniranjem implementacije takvih sustava.

Za kućanstva u Rusiji takvi će sustavi najvjerojatnije biti preskupi, kako u početku "sustav + instalacija", tako i tijekom rada.

Zaključci i koristan video na tu temu

Princip rada Stirlingovog motora koji oprema plinski kotao:

Demonstracija rada plinskog kotla s generatorom električne energije:

Primjer peći na drva s generatorom električne energije za usporedbu s plinskom jedinicom:

Ne zaboravite da su europske tvrtke za proizvodnju energije prilično lojalne "proizvođačima" opreme za uštedu energije.

U Rusiji, mogućnost proizvodnje i prijenosa električne energije u mrežu od strane potrošača u kućanstvima ne samo da nije propisana zakonom, već je mrežne tvrtke također ne pozdravljaju. Stoga je malo vjerojatno da će predstavljeni sustavi danas imati ozbiljne šanse da se koriste u Ruskoj Federaciji.

Molimo komentirajte članak dostavljen na razmatranje u blok obrascu u nastavku, postavljajte pitanja, postavljajte fotografije na temu. Recite nam jeste li upoznati s kotlovima i sustavima za proizvodnju električne energije. Podijelite korisne informacije koje će biti korisne posjetiteljima stranice.