Cazan pe gaz cu generator electric: dispozitiv, principiu de funcționare, trecere în revistă a celor mai bune mărci
O atitudine atentă față de resursele energetice este dictată în primul rând de faptul că aproape toate rezervele naturale nu sunt infinite.Consumul economic al tuturor tipurilor de combustibil necesită dezvoltarea de noi sisteme sau modernizarea radicală a celor existente.
Astfel, un cazan pe gaz cu generator electric este unul dintre tipurile de sisteme hibride care vă permit să gestionați inteligent combustibilul albastru. Vă vom prezenta principiul de funcționare al echipamentelor care produc energie electrică împreună cu energia termică. Să ne imaginăm modele tipice de unități hibride.
Conținutul articolului:
Consum eficient de energie
Chiar și omul obișnuit care are instalat un cazan pe gaz pentru încălzirea locuinței se poate întreba despre utilizarea rațională a energiei termice. Într-adevăr, atunci când gazul este ars într-un cazan, nu toată căldura generată este folosită.
Când un sistem de încălzire funcționează, o parte din căldură se pierde întotdeauna iremediabil. Acest lucru se întâmplă de obicei atunci când produsele de ardere sunt eliberate din cazan în atmosferă. De fapt, aceasta este energie risipită care ar fi putut fi folosită.
Despre ce vorbim mai exact? Cu privire la posibilitatea utilizării căldurii „irosite” în producția de energie electrică.
Tipurile de combustibil pot fi diferite, începând cu lemne de foc banale și tot felul de brichete, terminând cu cele mai economice variante: gaz principal cu predominanța metanului în compoziția sa, combustibil albastru artificial și amestecuri lichefiate propan-butan.
Poate părea că aceasta este departe de „descoperirea Americii”, dar, de fapt, tehnologia, sau mai degrabă, instalația, dezvoltată în 1943 de Robert Stirling, există. Caracteristicile sale de design și principiul de funcționare de bază fac posibilă clasificarea acestui sistem ca motor cu ardere internă.
De ce atunci această instalație nu a fost folosită o perioadă atât de însemnată? Răspunsul este simplu - dezvoltarea teoretică a tehnologiei în anii patruzeci ai secolului trecut s-a dovedit a fi foarte greoaie în practică.
Tehnologiile și materialele existente la momentul dezvoltării nu au permis reducerea dimensiunii instalației, iar metodele existente de producere a energiei electrice erau mai rentabile.
Ce ne poate face astăzi să ne gândim la o atitudine mai atentă față de resursele care nu sunt clasificate drept regenerabile? În zilele noastre există o problemă comună în toată lumea - dezvoltarea tehnologiei duce inevitabil la o creștere a consumului de energie electrică.
Creșterea consumului se întâmplă într-un ritm atât de rapid încât companiile de rețea nu au timp să modernizeze sistemele de transport a energiei electrice, ca să nu mai vorbim de producție.Această situație duce inevitabil la faptul că elementele sistemelor de alimentare cu energie eșuează, iar în unele cazuri acest lucru se poate întâmpla cu o regularitate de invidiat.
Cazanele moderne de încălzire sunt echipate cu sisteme de control care sunt, de asemenea, dependente de energie. Pompa de circulație, senzorii, automatizarea și panoul în sine au nevoie de alimentare. Întregul set de dispozitive nu poate decât să provoace îngrijorare pentru menținerea funcționalității în timpul unei pene de curent.
Nu este posibil să rulați sisteme de încălzire forțată fără electricitate. O pană de curent în timpul sezonului de încălzire este aproape catastrofală pentru ei. Nu numai că acest lucru va duce inevitabil la răcirea rapidă a încăperii, dar dacă încălzirea nu funcționează o perioadă lungă de timp, circuitul poate îngheța.
Opțiuni standard existente pentru rezolvarea problemei - instalare surse de alimentare neîntreruptibile, generatoare de diverse modificari (generatoare pe gaz, benzina, diesel sau surse netraditionale - generatoare eoliene sau minicentrale termice, hidrocentrale).
Dar această soluție nu este acceptabilă pentru toată lumea, deoarece multora le este dificil să aloce spațiu pentru instalarea unui furnizor autonom de energie electrică.
În timp ce rezidenții caselor individuale pot încă aloca spațiu pentru un generator, acest lucru este aproape imposibil pentru instalarea într-o clădire cu mai multe etaje. Astfel, se dovedește că locuitorii blocurilor de apartamente cu sisteme individuale de încălzire sunt primii care suferă atunci când se întrerupe curentul.
De aceea, în primul rând, companiile care produc componente pentru asamblarea sistemelor de încălzire și-au pus întrebarea de a folosi pe deplin căldura care este „arunsă” de sistemul de încălzire. Ne-am gândit cum să folosim această substanță reziduală pentru a genera electricitate.
Dintre tehnologiile cunoscute, dezvoltatorii au ales instalația Stirling „uitată”; tehnologiile moderne fac posibilă creșterea eficienței acesteia, menținând în același timp o dimensiune compactă.
Principiul de funcționare al instalației Stirling se bazează pe utilizarea încălzirii și răcirii fluidului de lucru, care la rândul său activează un mecanism care generează energie electrică.
În interiorul pistonului (închis) există un gaz pompat; atunci când este încălzit, mediul gazos se extinde și mișcă pistonul într-o direcție; după răcire în răcitor, acesta se contractă și mișcă pistonul în cealaltă direcție.
Revizuirea producătorilor de cazane cu generatoare
Să ne uităm la exemple specifice de sisteme de cazane de uz casnic care există astăzi, în care principiul utilizării gazelor de eșapament (produse de ardere) pentru a produce energie electrică a fost implementat cu succes. Compania sud-coreeană NAVIEN a implementat cu succes tehnologia de mai sus într-un cazan marca HYBRIGEN SE.
Cazanul folosește un motor Stirling, care, conform datelor din pașaport, generează energie electrică cu o putere de 1000W (sau 1kW) și o tensiune de 12V în timpul funcționării. Dezvoltatorii susțin că energia electrică generată poate fi folosită pentru alimentarea aparatelor electrocasnice.
Această putere ar trebui să fie suficientă pentru a alimenta un frigider de uz casnic (aproximativ 0,1 kW), un computer personal (aproximativ 0,4 kW), un televizor LCD (aproximativ 0,2 kW) și până la 12 becuri LED cu o putere de 25 W fiecare.
Dintre producătorii europeni, Viessmann se dezvoltă în această direcție. Viessmann are posibilitatea de a oferi consumatorilor o gamă de două modele de cazane din seriile Vitotwin 300W și Vitotwin 350F.
Vitotwin 300W a fost prima dezvoltare în această direcție. Se distinge printr-un design destul de compact și este foarte asemănător ca aspect cu cel convențional cazan pe gaz montat pe perete. Adevărat, în timpul funcționării primului model au fost identificate punctele „slabe” în funcționarea motorului Stirling.
Cea mai mare problemă s-a dovedit a fi îndepărtarea căldurii; baza funcționării dispozitivului este încălzirea și răcirea. Acestea. dezvoltatorii s-au confruntat cu aceeași problemă cu care s-a confruntat Stirling în anii patruzeci ai secolului trecut - răcirea eficientă, care poate fi realizată doar cu o dimensiune semnificativă a răcitorului.
De aceea a apărut modelul de centrală Vitotwin 350F, care includea nu doar un cazan pe gaz cu generator de electricitate, ci și un cazan încorporat de 175 litri.
În acest caz, problema cu problema răcirii pistonului instalației Stirling din cauza apei în interior cazan. Cu toate acestea, decizia a dus la o creștere a dimensiunilor totale și a greutății instalației. Un astfel de sistem nu mai poate fi montat pe perete ca un cazan convențional pe gaz și poate fi montat doar pe podea.
Cazanele Viessmann oferă posibilitatea de alimentare a sistemelor de operare a cazanului dintr-o sursă externă, de ex. din rețelele centrale de alimentare cu energie electrică. Compania Viessmann a poziționat echipamentul ca un dispozitiv care asigură propriile nevoi (funcționarea unităților de cazane) fără posibilitatea de a selecta excesul de energie electrică pentru consumul casnic.
Pentru a compara eficiența utilizării generatoarelor încorporate în sistemul de încălzire. Merită luat în considerare cazanul, care a fost dezvoltat de companiile TERMOFOR (Republica Belarus) și compania Kryotherm (Rusia, Sankt Petersburg).
Merită luate în considerare nu pentru că pot concura cumva cu sistemele de mai sus, ci pentru a compara principiile de funcționare și eficiența generării de energie electrică. Aceste cazane folosesc doar lemne drept combustibil, rumeguș presat sau brichete pe baza de lemn, deci nu pot fi puse la egalitate cu modelele de la NAVIEN si Viessmann.
Cazanul, numit „Soba de încălzire „Indigirka”, este destinat încălzirii pe termen lung cu lemne etc., dar este echipat cu două generatoare de energie termică de tip TEG 30-12. Sunt amplasate pe peretele lateral al unității. Puterea generatoarelor este mică, adică in total sunt capabili sa genereze doar 50-60W la 12V.
În acest cazan s-a folosit metoda Seebeck, bazată pe formarea unei feme într-un circuit electric închis. Este format din două tipuri diferite de materiale și menține puncte de contact la temperaturi diferite. Acestea. dezvoltatorii folosesc și căldura generată de boiler pentru a genera energie electrică.
Comparația eficienței cazanului
Comparând tipurile de cazane prezentate, care nu numai că încălzesc camera (căldură lichid de răcire), dar și să genereze energie electrică prin utilizarea căldurii generate, trebuie acordată atenție aspectelor importante în timpul funcționării.
Atat firma NAVIEN cat si firma Viessmann isi pozitioneaza centralele, subliniind avantajele indubitabile - automatizarea completa a procesului, lipsa reparatiilor de service si in general lipsa totala de interventie dupa punerea in functiune de catre cumparator.
Pentru funcționarea acestor cazane, este nevoie doar de funcționarea stabilă a sistemului și de disponibilitatea stabilă a gazului (fie că este vorba de surse principale, de o instalație îmbuteliată cu gaz lichefiat sau suport de gaz). În consecință, gazele menajere sunt utilizate pentru a funcționa cazane, care după ardere nu dăunează mediului.
În principiu, aproape același lucru se poate spune despre soba Indigirka, doar că tipul de combustibil de aici nu este gaz, ci lemn de foc, peleți sau rumeguș presat.
Absență totală automatizarecare necesită energie electrică. Sistemul de generare a energiei electrice și centrala în sine nu afectează reciproc funcționarea, adică.În cazul în care sistemul de producere a energiei electrice se defectează, centrala continuă să-și îndeplinească funcțiile.
Cazanele de la NAVIEN și Viessmann nu se pot lăuda cu acest lucru, deoarece motorul Stirling este încorporat direct în designul cazanului. Dar cât de profitabile sunt astfel de sisteme și cât timp va dura un astfel de cazan să se plătească singur? Această problemă merită înțeleasă în detaliu.
Rentabilitatea sistemelor luate în considerare
La prima vedere, cazanele de la NAVIEN și Viessmann sunt practic mini-centrale termice într-o casă privată sau chiar într-un apartament.
Chiar și în ciuda dimensiunilor generale mari, capacitatea de a produce energie electrică prin simpla folosire a unui cazan pentru a încălzi un cazan sau încăperi ar trebui să-l determine pe cumpărător să instaleze fără ezitare un astfel de „miracol al tehnologiei”.
Dar la o examinare mai atentă a cazanului NAVIEN, apar întrebări care necesită răspunsuri. Cu o putere declarată de 1 kW (putere liberă ce poate fi folosită la discreția dvs.), centrala consumă destul de vizibil energie electrică atunci când sistemul funcționează.
Ce înseamnă? Cel puțin, automatizarea funcționează, deși este nevoie de puțină putere, dar este necesară pentru ca ventilatorul și pompa de circulație să funcționeze. Dispozitivele enumerate în total nu pot consuma doar cu succes acest kilowatt de energie, dar poate să nu fie suficient atunci când „overclockează” sistemul.
Exact aceleași întrebări apar și în ceea ce privește cazanele Viessmann, dar cel puțin aici nu a fost menționată posibilitatea de a extrage energie electrică pentru nevoile proprii. A fost stipulată doar posibilitatea de funcționare autonomă a sistemului în absența alimentării externe.
Deși dezvoltatorii subliniază imediat că „sistemul poate necesita energie electrică suplimentară la sarcini de vârf”. Pe fondul celor 3500 kWh declarate de energie electrică produsă pe an, această nuanță este deja pusă la îndoială, dar prin calcule simple și simple obținem următoarele:
3500:6 (luni ale sezonului standard de încălzire): 30 (30 de zile calendaristice în medie): 24 (24 de ore într-o zi) = 0,81 kW*oră.
Acestea. Cazanul produce aproximativ 800 W în timpul funcționării stabile (constante), dar cât consumă sistemul în sine în timpul funcționării? Poate aceleași, producând 800W și poate mai mult.
În plus, electricitatea este generată numai în timpul funcționării arzătorului. Acestea. Fie este necesară funcționarea constantă a sistemului, fie totul este puțin diferit de ceea ce spun dezvoltatorii de sistem.
La ce au dus aceste calcule? Sistemul de cazan pe lemne produce efectiv 50Wh (sau 0,05 kWh), care poate fi folosit pentru a reîncărca o tabletă, telefon etc. chiar și pentru un banal „bec LED de serviciu”. Spre deosebire de evoluțiile a două companii de renume mondial, evoluțiile descrise arată în mod clar mai mult ca un bun strat de marketing și nimic mai mult.
În ceea ce privește politica de preț pentru aceste sisteme, este în general dificil să evaluezi ceva.Pentru că chiar și companiile de producție Viessmann și NAVIEN stipulează imediat că echipamentul „nu necesită întreținere”. Tradus într-un limbaj simplu, este stricat, ceea ce înseamnă că unitatea trebuie înlocuită complet.
Acest lucru poate să nu se aplice întregului sistem, ci componentelor individuale: motorul Stirling, sistemul de arzător cu gaz etc. Rezultatul va fi o sumă destul de impresionantă. Presupunând că prețul mediu pentru aceste sisteme este de aproximativ 12 mii. euro sau 13,5 mii USD. Schema de funcționare a unui cazan cu un generator, atunci numai producătorul sistemului poate câștiga într-o astfel de situație.
Soba Indigirka nu poate participa deloc la comparație, nu numai pentru că tipul de combustibil nu este gaz și prețul nu este comparabil (de 15 ori mai puțin), ci pentru că aragazul este poziționat nu pentru uz casnic, ci mai mult pentru călătorii, expediţii etc. .P.
Dacă în Europa situația energetică influențează destul de semnificativ alegerea consumatorului (la alegerea sistemelor de încălzire sau de alimentare cu energie) din punct de vedere al eficienței și al respectării mediului, atunci statele UE stimulează acest lucru prin subvenționarea implementării unor astfel de sisteme.
Pentru consumatorii casnici din Rusia, astfel de sisteme vor fi cel mai probabil prea scumpe, atât inițial „sistem + instalare”, cât și în timpul funcționării.
Concluzii și video util pe această temă
Principiul de funcționare al unui motor Stirling care echipează un cazan pe gaz:
Demonstrarea funcționării unui cazan pe gaz cu un generator de electricitate:
Un exemplu de sobă cu lemne cu un generator de electricitate pentru comparație cu o unitate de gaz:
Nu uitați că companiile europene producătoare de energie sunt destul de loiale „producătorilor” de echipamente de economisire a energiei.
În Rusia, posibilitatea de a genera și transmite energie electrică în rețea de către consumatorii casnici nu numai că nu este consacrată în lege, dar nici nu este binevenită de companiile de rețea. Prin urmare, este puțin probabil ca sistemele prezentate să aibă șanse serioase de a fi utilizate astăzi în Federația Rusă.
Vă rugăm să comentați articolul trimis spre luare în considerare în formularul de bloc de mai jos, să puneți întrebări, să postați fotografii pe acest subiect. Spuneți-ne dacă sunteți familiarizat cu cazanele și sistemele de generare electrică. Partajați informații utile care vor fi utile vizitatorilor site-ului.
