Plynový kotel s elektrickým generátorem: zařízení, princip činnosti, přehled nejlepších značek

Pečlivý přístup k energetickým zdrojům je diktován především skutečností, že téměř všechny přírodní zdroje nejsou nekonečné. Ekonomické využití všech druhů paliv vyžaduje vývoj nových systémů nebo radikální modernizaci stávajících.

Plynový kotel s elektrickým generátorem je tedy jedním z typů hybridních systémů, které umožňují inteligentní likvidaci modrého paliva. Představíme vám princip činnosti zařízení, které generuje elektrickou energii spolu s tepelnou energií. Představme typické modely hybridních agregátů.

Efektivní spotřeba energie

Dokonce i obyčejný muž na ulici, který má nainstalovaný plynový kotel pro vytápění domů, se může zajímat o racionálnost využití tepelné energie. Koneckonců, když se spaluje plyn v kotli, je daleko od veškerého generovaného tepla.

Když je v provozu topný systém, část tepla se vždy navždy ztrácí. K tomu obvykle dochází, když jsou produkty spalování emitovány z kotle do atmosféry. Ve skutečnosti jde o ztracenou energii, kterou lze použít.

O co vlastně jde? O možnosti využití zbytečného tepla při výrobě elektrické energie

Na základě skutečnosti, že systém vytápění je již optimalizován, aby se maximalizovala účinnost, je „emitovaná“ energie stále významnou částí energie, která se uvolňuje při spalování paliva.

Druhy paliv se mohou lišit, počínaje banálním palivovým dřívím a všemi druhy briket, končící nejekonomičtějšími možnostmi: hlavní plyn s převahou methanu ve složení, umělé modré palivo a směsi zkapalněných propan-butanů.

Může se zdát, že se nejedná o „objev Ameriky“, ale ve skutečnosti technologie vyvinutá v roce 1943 Robertem Stirlingem, nebo spíš instalace existuje. Jeho konstrukční vlastnosti a základní princip činnosti nám umožňují přiřadit tento systém spalovacím motorům.

Proč tedy tuto instalaci nepoužívali tak dlouhou dobu? Odpověď je jednoduchá - teoretický vývoj technologie ve čtyřicátých letech minulého století se v praxi ukázal jako velmi těžkopádný.

Technologie a materiály, které existovaly v době vývoje, neumožnily zmenšit velikost zařízení a stávající způsoby výroby elektrické energie byly nákladově efektivnější.

Zahrnutí zařízení, které zbytečně využívá teplo na elektřinu, do okruhu plynového kotle může výrazně zvýšit účinnost zařízení na zpracování plynu

Co nás může dnes přemýšlet o opatrnějším přístupu ke zdrojům, které nejsou klasifikovány jako obnovitelné? Nyní je na celém světě společný problém - vývoj technologií nevyhnutelně povede ke zvýšení spotřeby elektrické energie.

Ke zvýšení spotřeby dochází tak rychle, že distribuční společnosti nemají čas na modernizaci přenosových systémů elektrické energie, nemluvě o výrobě. Tato situace nevyhnutelně vede ke skutečnosti, že prvky energetických systémů selhávají, a v některých případech se to může stát se záviděníhodnou pravidelností.

Moderní topné kotle jsou vybaveny těkavými regulačními systémy. Cirkulační čerpadlo, senzory, automatizace, samotný panel potřebuje elektrickou energii. Celá sada zařízení nemůže vyvolat poplach pro udržení funkčnosti během výpadku napájení.

Nucené topné systémy nelze spustit bez elektřiny. Vypnutí napájení během topné sezóny je pro ně téměř katastrofální. Nejen to nevyhnutelně povede k rychlému ochlazení místnosti, při dlouhodobém nečinném vytápění může okruh zamrznout.

Dlouhodobá absence topného systému v chladném období způsobuje zamrznutí topného systému, objevují se v něm ledové zátky a v důsledku toho dochází k poškození zařízení a topných trubek v důsledku přestávky

Standardní existující řešení problému - instalace nepřerušitelné zdroje napájenígenerátory všech druhů modifikací (plynové, benzinové, naftové generátory nebo netradiční zdroje - větrné generátory nebo mini TPP, vodní elektrárny).

Toto řešení však není zdaleka přijatelné pro všechny, protože pro mnoho lidí je obtížné přidělit prostor pro instalaci nezávislého dodavatele elektřiny.

Pokud si obyvatelé jednotlivých domů mohou stále vyhradit prostor pro generátor, pak pro instalaci do vícepodlažní budovy je to téměř nemožné. Ukazuje se tedy, že obyvatelé bytových domů s jednotlivými topnými systémy trpí jako první, když zhasnou světla.

Proto se především společnosti, které vyrábějí komponenty pro montáž topných systémů, zajímaly o plné využití tepla, které je „emitováno“ topným systémem. Přemýšleli jsme o tom, jak použít zbytečnou látku při výrobě elektřiny.

Z dobře známých technologií si vývojáři vybrali „dobře zapomenutou“ Stirlingovu jednotku, moderní technologie umožňují zvýšit její účinnost při zachování kompaktních rozměrů.

Princip činnosti Stirlingova motoru je pohyb pístu motoru nahoru a dolů. Motor běží téměř tiše a nezpůsobuje vibrace zařízení

Princip činnosti Stirlingovy jednotky je založen na použití ohřevu a chlazení pracovní tekutiny, která zase řídí mechanismus, který generuje elektrickou energii.

Vstřikovaný plyn je umístěn uvnitř pístu (uzavřený), když je zahříváno, plynné médium expanduje a pohybuje pístem v jednom směru, po ochlazení v chladiči je stlačen a pohybuje pístem v opačném směru.

Přehled výrobců kotlů s generátorem

Podívejme se na konkrétní příklady systému domácích kotlů, které dnes existují, v nichž byl úspěšně implementován princip využití výfukových plynů (spalin) pro výrobu elektřiny. Jihokorejská společnost NAVIEN úspěšně implementovala výše uvedenou technologii do kotle značky HYBRIGEN SE.

Kotel používá Stirlingův motor, který podle údajů z pasu generuje za provozu elektřinu o výkonu 1 000 W (nebo 1 kW) a napětí 12 V. Vývojáři tvrdí, že vyrobená elektřina může být použita k napájení domácích spotřebičů.

Takový výkon by měl stačit k napájení domácí ledničky (asi 0,1 kW), osobního počítače (asi 0,4 kW), LCD TV (asi 0,2 kW) a až 12 LED žárovek o výkonu 25 wattů.

Kotel Navien hybrigen se zabudovaným generátorem Stirling a motorem. Během provozu kotle se kromě hlavních funkcí generuje elektřina řádově 1000 W energie

Od evropských výrobců se Viessmann zabývá vývojem v této oblasti. Společnost Viessmann má možnost představit dva modely kotlů řady Vitotwin 300W a Vitotwin 350F podle volby spotřebitele.

Vitotwin 300W byl prvním vývojem v tomto směru. Má poměrně kompaktní design a vypadá velmi podobně jako obvykle nástěnný plynový kotel. Je pravda, že během provozu prvního modelu byly identifikovány „slabá“ místa v činnosti motoru systému Stirling.

Největším problémem bylo odvádění tepla, základem zařízení je vytápění a chlazení. I.e. vývojáři se potýkali se stejným problémem, s jakým Stirling čelil ve čtyřicátých letech minulého století - účinné chlazení, kterého lze dosáhnout pouze při značných velikostech chladiče.

Proto se objevil model kotle Vitotwin 350F, který zahrnoval nejen plynový kotel s generátorem elektřiny, ale také integrovaný 175 litrový kotel.

Akumulační nádrž na horkou vodu je namontována na podlahu kvůli velké hmotnosti samotného zařízení i kapaliny připravené pro sanitární účely

V tomto případě je problém s problémem ochlazování pístu Stirlingovy jednotky vlivem vody kotel. Toto rozhodnutí však vedlo ke skutečnosti, že celkové rozměry a hmotnost zařízení se zvýšily. Takový systém již nelze namontovat na zeď jako běžný plynový kotel a lze jej namontovat pouze na podlahu.

Kotle Viessmann poskytují možnost napájení napájecích systémů kotle z externího zdroje, tj. z centrálních napájecích sítí. Společnost Viessmann umístila zařízení jako zařízení zajišťující vlastní potřeby (provoz kotelen) bez možnosti výběru přebytečné elektřiny pro domácí spotřebu.

Systém Vitotwin F350 - kotel s 175l ohřívačem vody. Systém umožňuje vytápění místnosti, poskytuje horkou vodu a generuje elektrickou energii.

Aby bylo možné porovnat účinnost využití generátorů zabudovaných do topného systému. Za zmínku stojí kotel, který vyvinuli společnosti TERMOFOR (Běloruská republika) a společnost Krioterm (Rusko, Petrohrad).

Stojí za to je zvážit nikoli proto, že by nějakým způsobem konkurovaly výše uvedeným systémům, ale srovnáním principů provozu a účinnosti výroby elektrické energie. Tyto kotle používají jako palivo pouze palivové dřevo lisované piliny nebo brikety na bázi dřeva, takže je nelze srovnávat s modely NAVIEN a Viessmann.

Kotel s názvem „Indigirka Heat Furnace“ je zaměřen na dlouhodobé vytápění palivovým dřívím atd., Ale je vybaven dvěma tepelnými generátory typu TEG 30-12. Jsou umístěny na boční stěně jednotky. Výkon generátorů je malý, tj.celkem jsou schopny generovat pouze 50-60W s napětím 12V.

Základní konstrukce kamen Indigirka umožňuje nejen vytápění místnosti, ale také vaření na hořáku. Systém je doplněn dvěma tepelnými generátory na 12V s výkonem 50-60W.

U tohoto kotle byla použita metoda Zebek založená na vytvoření EMF v uzavřeném elektrickém obvodu. Skládá se ze dvou odlišných typů materiálu a udržuje kontaktní body při různých teplotách. I.e. vývojáři také využívají teplo generované kotlem k výrobě elektrické energie.

Porovnání výkonu kotle

Porovnáním prezentovaných typů kotlů, které nejen vytápí místnost (teplo chladicí kapalina), ale také vyrábět elektřinu pomocí vyrobeného tepla, je třeba věnovat pozornost důležitým aspektům během provozu.

NAVIEN i Viessmann umísťují své kotle, což ukazuje na nepochybné výhody - úplnou automatizaci procesu, nepřítomnost servisních oprav a úplnou absenci rušení po uvedení kupujícího do provozu.

Pro provoz těchto kotlů je nutný pouze stabilní provoz systému, stabilní dostupnost plynu (ať už jde o dodávky kufru, instalaci válce se zkapalněným plynem nebo plynová nádrž) Proto se pro provoz kotlů používá plyn z domácnosti, který po spalování nepoškodí životní prostředí.

V zásadě lze říci téměř totéž o topných kamnech Indigirka, pouze druh paliva zde není plyn, ale palivové dříví, pelety nebo lisované piliny.

Celková absence automatikakterá vyžaduje elektřinu. Systém pro výrobu elektrické energie a samotný kotel neovlivňují vzájemnou činnost, tj. v případě poruchy systému výroby energie kotel nadále plní své funkce.

Všechny tyto plynové topné jednotky, pod jejichž hořáky jsou umístěny Stirlingovy motory, produkují elektrickou energii, která může být použita pro různé účely.

Kotle NAVIEN a Viessmann se nebudou moci chlubit, protože motor systému Stirling je zabudován přímo do konstrukce kotle. Jak efektivní jsou však takové systémy a jak dlouho se podobný kotel vyplatí? Tato otázka by měla být řešena podrobně.

Ziskovost uvažovaných systémů

Na první pohled jsou kotle NAVIEN a Viessmann téměř mini-tepelné elektrárny v soukromém domě nebo dokonce v bytě.

I přes velké celkové rozměry by schopnost vyrábět elektrickou energii pouhým použitím kotle k vytápění kotle nebo k vytápění místností měla vyzvat kupujícího bez váhání k vytvoření takového „zázraku technologie“.

Při bližší prohlídce kotle NAVIEN však vyvstávají otázky, na které je třeba odpovědět. Při deklarovaném příkonu 1 kW (volný výkon, který můžete použít podle vlastního uvážení), kotel spotřebovává elektřinu během provozu systému zřetelně.

Co tím myslíš? Alespoň provoz automatizace, i když je potřeba trochu energie, ale je potřeba, aby ventilátor a oběhové čerpadlo fungovaly. Uvedená zařízení celkem mohou nejen úspěšně spotřebovat tento kilowatt energie, ale nemusí to stačit, když je systém „rozptýlen“.

Schéma topného systému Vissmann Vitotwin 350F s podlahovým kotlem 175 l. Systém umožňuje jak využití elektřiny z externího zdroje, tak přenos přebytečné vyrobené elektřiny do společné sítě

Stejné otázky vyvstávají u kotlů Viessmann, ale zde nebyla uvedena alespoň možnost odběru elektřiny pro vlastní potřebu. Byla stanovena pouze možnost autonomního provozu soustavy při absenci externího napájení.

Přestože vývojáři okamžitě naznačují, že „systém může při špičkovém zatížení vyžadovat další elektrickou energii.“ Na pozadí nárokované 3500 kWh vyrobené elektřiny ročně je tato nuance již na pochybách a pomocí jednoduchých a jednoduchých výpočtů získáme následující:

3500: 6 (měsíce standardní topné sezóny): 30 (průměrně 30 kalendářních dnů): 24 (24 hodin denně) = 0,81 kW * hodina.

I.e. Kotel produkuje asi 800 W se stabilním (konstantním) provozem, ale kolik spotřebovává samotný systém během provozu? Možná stejné produkované 800 W a možná i více.

Kromě toho se elektřina vyrábí pouze během provozu hořáku. I.e. Vyžaduje to buď nepřetržitý provoz systému, nebo všechno je trochu jiné, než tvrdí vývojáři systému.

K čemu tyto výpočty vedly? Kotel na dřevo vyprodukuje opravdu 50W * h (nebo 0,05 kW * h), které lze použít k dobití tabletu, telefonu atd. dokonce i pro banální „pohotovostní LED žárovku“. Na rozdíl od vývoje dvou světově proslulých společností, ale popsaný vývoj jasně vypadá spíše jako dobrý marketingový tah a nic víc.

Pokud jde o cenovou politiku těchto systémů, je obecně obtížné něco zde hodnotit. Protože i výrobci Viessmann a NAVIEN okamžitě stanoví, že zařízení „nevyžaduje údržbu“. Přeloženo do jednoduchého jazyka - zlomilo se, což znamená, že musíte jednotku zcela vyměnit.

To se může týkat nejen celého systému, ale i jednotlivých jednotek: Stirlingova motoru, plynového hořáku atd. Výsledkem je poměrně působivá částka. Na základě skutečnosti, že průměrná cena za tyto systémy je asi 12 tisíc. Euro nebo 13,5 tisíc $. Schéma kotle s generátorem, pak jen výrobce systémů může vyhrát v takové situaci.

Kamna Indigirka se na srovnání nemohou vůbec podílet, a to nejen proto, že druh paliva není plyn, a cena není srovnatelná (15krát méně), ale protože kamna nejsou umístěna pro domácí použití, ale více pro cestování, expedice atd. .p.

Pokud v Evropě situace s nositeli energie významně ovlivňuje výběr spotřebitelů (při výběru systémů vytápění nebo dodávek energie) z hlediska účinnosti a šetrnosti k životnímu prostředí, pak státy EU to stimulují dotací na implementaci těchto systémů.

Pro domácího spotřebitele v Rusku jsou takové systémy pravděpodobně příliš nákladné jak zpočátku „instalace systému +“, tak během provozu.

Závěry a užitečné video na toto téma

Princip činnosti Stirlingova motoru, vybavení plynového kotle:

Ukázka plynového kotle s generátorem elektřiny:

Příklad kamna na dřevo s generátorem elektřiny pro srovnání s plynovou jednotkou:

Nezapomeňte, že evropské společnosti vyrábějící energii jsou velmi loajální vůči „výrobcům“ energeticky úsporných zařízení.

V Rusku není možnost výroby a přenosu elektrické energie do sítě ze strany domácího spotřebitele stanovena nejen zákonem, ale je vítána i společnostmi distribuční soustavy. Proto je nepravděpodobné, že by předložené systémy měly v současné době v Ruské federaci vážné šance.

V níže uvedeném blokovém formuláři prosím uveďte komentář k článku předloženému k posouzení, položte otázky, zveřejněte fotografii na dané téma. Řekněte nám o kotlích, které jsou obeznámeny se systémy výroby energie. Sdílejte užitečné informace, které jsou užitečné pro návštěvníky webu.