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

Opatrný přístup k energetickým zdrojům je dán především skutečností, že téměř všechny přírodní zásoby nejsou nekonečné.Ekonomická spotřeba 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 inteligentně spravovat modré palivo. Seznámíme vás s principem činnosti zařízení, které vyrábí elektrickou energii spolu s tepelnou energií. Pojďme si představit typické modely hybridních jednotek.

Efektivní spotřeba energie

I průměrný člověk, který má nainstalovaný plynový kotel pro vytápění svého domova, se může podivovat nad racionálním využíváním tepelné energie. Při spalování plynu v kotli se totiž nevyužívá veškeré vyrobené teplo.

Při provozu topného systému se vždy určitá část tepla nenávratně ztratí. K tomu obvykle dochází, když se produkty spalování uvolňují z kotle do atmosféry. Ve skutečnosti je to promarněná energie, která mohla být použita.

O čem přesně mluvíme? O možnosti využití promarněného „promarněného“ tepla při výrobě elektrické energie.

Pokud předpokládáme, že systém topného kotle je již optimalizován za účelem maximalizace účinnosti, pak „vyřazená“ energie stále tvoří významnou část energie, která se uvolňuje při spalování paliva.

Druhy paliva mohou být různé, počínaje banálním palivovým dřevem a všemi druhy briket, konče nejekonomičtějšími možnostmi: hlavní plyn s převahou metanu ve složení, umělé modré palivo a zkapalněné směsi propan-butan.

Může se zdát, že je to daleko od „objevení Ameriky“, ale ve skutečnosti technologie, nebo spíše instalace, vyvinutá v roce 1943 Robertem Stirlingem, existuje. Jeho konstrukční vlastnosti a základní princip činnosti umožňují klasifikovat tento systém jako spalovací motor.

Proč tedy tato instalace nebyla tak významnou dobu používána? Odpověď je jednoduchá – teoretický vývoj techniky ve čtyřicátých letech minulého století se v praxi ukázal jako velmi těžkopádný.

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

Zařazení zařízení do okruhu plynového kotle, které přeměňuje odpadní teplo na elektřinu, může výrazně zvýšit účinnost zařízení na zpracování plynu.

Co nás dnes může přimět přemýšlet o opatrnějším přístupu ke zdrojům, které nejsou klasifikovány jako obnovitelné? V dnešní době je společný problém po celém světě - rozvoj technologií nevyhnutelně vede ke zvyšování spotřeby elektrické energie.

Nárůst spotřeby se děje tak rychlým tempem, že síťové společnosti nemají čas na modernizaci přenosových systémů elektrické energie, o výrobě nemluvě.Tato situace nevyhnutelně vede k tomu, že prvky napájecích systémů selžou a v některých případech se to může stát se záviděníhodnou pravidelností.

Moderní topné kotle jsou vybaveny řídicími systémy, které jsou rovněž energeticky závislé. Oběhové čerpadlo, čidla, automatika a samotný panel potřebují napájení. Celá sada zařízení nemůže vyvolat obavy o zachování funkčnosti během výpadku proudu.

Bez elektřiny není možné provozovat systémy nuceného vytápění. Výpadek elektřiny v topné sezóně je pro ně téměř katastrofální. Nejen, že to nevyhnutelně povede k rychlému ochlazení místnosti, ale pokud topení delší dobu nefunguje, může dojít k zamrznutí okruhu.

Dlouhá nepřítomnost provozu topného systému během chladného období vede k zamrznutí topného systému, výskytu ledových zátek v něm a nakonec k poškození zařízení a topných trubek v důsledku prasknutí.

Standardní existující možnosti pro řešení problému - instalace nepřerušitelné zdroje napájení, generátory různých modifikací (plynové, benzínové, dieselagregáty nebo netradiční zdroje - větrné generátory nebo mini tepelné elektrárny, vodní elektrárny).

Toto řešení však není přijatelné pro každého, protože pro mnohé je obtížné přidělit prostor pro instalaci autonomního dodavatele elektřiny.

Zatímco obyvatelé jednotlivých domů mohou stále přidělovat prostor pro generátor, u instalace ve vícepodlažní budově je to téměř nemožné. Ukazuje se tedy, že jako první trpí při výpadku proudu obyvatelé bytových domů s individuálním vytápěním.

Proto si především firmy, které vyrábějí komponenty pro montáž otopných systémů, položily otázku, jak naplno využít teplo, které otopný systém „odhazuje“. Přemýšleli jsme o tom, jak tuto zbytečnou látku využít k výrobě elektřiny.

Ze známých technologií zvolili vývojáři „zapomenutou“ instalaci Stirling, moderní technologie umožňují zvýšit její účinnost při zachování kompaktní velikosti.

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

Princip fungování Stirlingovy instalace je založen na použití ohřevu a chlazení pracovní tekutiny, což zase aktivuje mechanismus generující elektrickou energii.

Uvnitř pístu (uzavřený) je čerpaný plyn, při zahřátí se plynné médium rozpíná a pohybuje pístem jedním směrem, po ochlazení v chladiči se smršťuje a pohybuje pístem druhým směrem.

Recenze výrobců kotlů s generátory

Podívejme se na konkrétní příklady dnes existujících domácích kotelen, u kterých byl úspěšně implementován princip využití výfukových plynů (splodin hoření) k výrobě elektřiny. Jihokorejská společnost NAVIEN úspěšně implementovala výše uvedenou technologii do kotle značky HYBRIGEN SE.

Kotel využívá Stirlingův motor, který dle pasových údajů vyrábí za provozu elektřinu o výkonu 1000W (nebo 1kW) a napětí 12V. Vývojáři tvrdí, že vyrobenou elektřinu lze využít k napájení domácích spotřebičů.

Tento výkon by měl stačit pro napájení domácí chladničky (asi 0,1 kW), osobního počítače (asi 0,4 kW), LCD televizoru (asi 0,2 kW) a až 12 LED žárovek o výkonu 25 W každá.

Kotel řady hybrigen se od navien s vestavěným generátorem a Stirlingovým motorem. Při provozu kotle se kromě jeho hlavních funkcí vyrábí elektřina o výkonu asi 1000 W

Z evropských výrobců se tímto směrem vyvíjí Viessmann. Viessmann má možnost nabídnout spotřebitelům výběr ze dvou modelů kotlů řady Vitotwin 300W a Vitotwin 350F.

Vitotwin 300W byl prvním vývojem v tomto směru. Vyznačuje se poměrně kompaktním designem a vzhledem je velmi podobný konvenčnímu nástěnný plynový kotel. Je pravda, že během provozu prvního modelu byla identifikována „slabá“ místa v provozu Stirlingova motoru.

Největším problémem se ukázal odvod tepla, základem provozu zařízení je vytápění a chlazení. Tito. vývojáři se potýkali se stejným problémem, s jakým se potýkal Stirling ve čtyřicátých letech minulého století – s efektivním chlazením, kterého lze dosáhnout pouze s výraznou velikostí chladiče.

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

Zásobník teplé vody je vyroben v podlahovém provedení z důvodu velké hmotnosti jak samotného zařízení, tak kapaliny připravované pro sanitární účely

V tomto případě jde o problém s chlazením pístu Stirlingovy instalace kvůli vodě kotel. Rozhodnutí však vedlo ke zvýšení celkových rozměrů a hmotnosti instalace. Takový systém již nelze namontovat na stěnu jako běžný plynový kotel a lze jej pouze namontovat na podlahu.

Kotle Viessmann poskytují možnost napájení provozních systémů kotle z externího zdroje, tzn. z centrálních napájecích sítí. Firma Viessmann umístila zařízení jako zařízení zajišťující vlastní potřebu (provoz kotlových jednotek) bez možnosti výběru přebytečné elektřiny pro domácí spotřebu.

Systém Vitotwin F350 je kotel s bojlerem na ohřev vody o objemu 175 litrů. Systém umožňuje vytápět místnost, poskytuje teplou vodu a vyrábí elektrickou energii

Za účelem porovnání účinnosti použití generátorů zabudovaných do topného systému. Za zvážení stojí kotel, který vyvinuly firmy TERMOFOR (Běloruská republika) a Kryotherm (Rusko, Petrohrad).

Stojí za zvážení ne proto, že mohou nějak konkurovat výše uvedeným systémům, ale pro srovnání provozních principů a účinnosti výroby elektrické energie. Tyto kotle využívají jako palivo pouze dřevo, lisované piliny nebo brikety na bázi dřeva, takže je nelze postavit na roveň modelům NAVIEN a Viessmann.

Kotel s názvem „Topná kamna „Indigirka“ je zaměřen na dlouhodobé vytápění dřevem apod., je však vybaven dvěma tepelnými generátory elektřiny typu TEG 30-12. Jsou umístěny na boční stěně jednotky. Výkon generátorů je malý, tzn. celkově jsou schopny generovat pouze 50-60W při 12V.

Základní provedení sporáku Indigirka umožňuje nejen vytápět místnost, ale také vařit jídlo na hořáku. Systém doplňují dva 12V generátory tepla o výkonu 50-60W.

V tomto kotli byla použita Seebeckova metoda založená na vytvoření emf v uzavřeném elektrickém okruhu. Skládá se ze dvou různých typů materiálu a udržuje kontaktní body při různých teplotách. Tito. vývojáři také využívají teplo generované kotlem k výrobě elektrické energie.

Srovnání účinnosti kotle

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

Jak firma NAVIEN, tak firma Viessmann své kotle umisťují s poukazem na nesporné výhody - kompletní automatizaci procesu, nutnost servisních oprav a obecně naprostý nedostatek zásahů po uvedení do provozu ze strany kupujícího.

Pro provoz těchto kotlů je potřeba pouze stabilní provoz systému a stabilní dostupnost plynu (ať už se jedná o hlavní dodávky, lahvovou instalaci se zkapalněným plynem popř. držák plynu). V souladu s tím se k provozu kotlů používá domácí plyn, který po spálení nezatěžuje životní prostředí.

O topných kamnech Indigirka lze v zásadě říci téměř totéž, jen druhem paliva zde není plyn, ale palivové dřevo, pelety nebo lisované piliny.

Úplná nepřítomnost automatizacekterá vyžaduje elektřinu. Systém výroby elektrické energie a samotný kotel se vzájemně neovlivňují, tzn.Pokud dojde k poruše systému výroby elektřiny, kotel nadále plní své funkce.

Všechny tyto plynové topné jednotky se Stirlingovými motory umístěnými pod hořáky produkují elektrickou energii, kterou lze využít k různým účelům

Kotle od NAVIEN a Viessmann se tím nemohou pochlubit, protože Stirlingův motor je zabudován přímo do konstrukce kotle. Jak jsou ale takové systémy ziskové a jak dlouho bude trvat, než se takový kotel zaplatí? Tato problematika stojí za podrobné pochopení.

Ziskovost uvažovaných systémů

Kotle od NAVIEN a Viessmann jsou na první pohled prakticky minitepelné elektrárny v soukromém domě nebo dokonce v bytě.

I přes velké celkové rozměry by schopnost vyrábět elektrickou energii jednoduše pomocí kotle k vytápění kotle nebo vytápění místností měla kupujícího přimět k instalaci takového „zázraku technologie“ bez váhání.

Ale při bližším prozkoumání kotle NAVIEN vyvstávají otázky, které vyžadují odpovědi. S deklarovaným výkonem 1 kW (volný výkon, který lze použít dle vašeho uvážení) kotel při provozu systému poměrně znatelně spotřebovává elektřinu.

co to znamená? Minimálně automatika funguje, sice je potřeba trochu výkonu, ale je potřeba, aby fungoval ventilátor a oběhové čerpadlo. Uvedená zařízení v součtu dokážou nejen úspěšně spotřebovat tento kilowatt energie, ale nemusí to stačit při „přetaktování“ systému.

Schéma topného systému Vissmann Vitotwin 350F s podlahovým kotlem o objemu 175 litrů.Systém umožňuje jak využívat elektřinu z externího zdroje, tak přebytečnou vyrobenou elektřinu distribuovat do obecné sítě

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

Ačkoli vývojáři okamžitě poukazují na to, že „systém může vyžadovat další elektrickou energii při špičkovém zatížení“. Na pozadí deklarovaných 3500 kWh elektřiny vyrobené za rok je tato nuance již pochybná, ale pomocí jednoduchých a jednoduchých výpočtů získáme následující:

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

Tito. Kotel vyrobí při stabilním (konstantním) provozu cca 800 W, ale kolik spotřebuje za provozu samotný systém? Možná ty samé, produkující 800W a možná i víc.

Elektřina se navíc vyrábí pouze při provozu hořáku. Tito. Buď je vyžadován neustálý provoz systému, nebo je vše trochu jinak, než říkají vývojáři systému.

K čemu tyto výpočty vedly? Systém kotle na dřevo skutečně vyrobí svých 50Wh (nebo 0,05kWh), které lze použít k dobití tabletu, telefonu atd. i pro banální „duty LED žárovku“. Na rozdíl od vývoje dvou světově proslulých společností popsaný vývoj zjevně vypadá spíše jako dobrý marketingový tah a nic víc.

Co se týče cenové politiky těchto systémů, obecně je těžké cokoliv hodnotit.Protože i výrobní společnosti Viessmann a NAVIEN okamžitě stanoví, že zařízení „nevyžaduje údržbu“. Přeloženo do jednoduchého jazyka je rozbité, což znamená, že jednotku je třeba úplně vyměnit.

To nemusí platit pro celý systém, ale pro jednotlivé komponenty: Stirlingův motor, systém plynového hořáku atd. Výsledkem bude docela působivá částka. Za předpokladu, že průměrná cena za tyto systémy je cca 12 tis. eur nebo 13,5 tisíce $. Schéma provozu kotle s generátorem, pak může v takové situaci vyhrát pouze výrobce systému.

Kamna Indigirka se srovnání vůbec nemohou zúčastnit, nejen proto, že druh paliva není plyn a cena není srovnatelná (15x méně), ale proto, že kamna nejsou umístěna pro domácí použití, ale spíše pro cestování. expedice atd. .P.

Jestliže v Evropě energetická situace poměrně výrazně ovlivňuje volbu spotřebitele (při volbě systémů vytápění nebo zásobování energií) z hlediska účinnosti a šetrnosti k životnímu prostředí, pak to státy EU stimulují dotováním zavádění takových systémů.

Pro domácí spotřebitele v Rusku budou takové systémy s největší pravděpodobností příliš drahé, a to jak zpočátku „systém + instalace“, tak během provozu.

Závěry a užitečné video k tématu

Princip činnosti Stirlingova motoru vybavujícího plynový kotel:

Ukázka provozu plynového kotle s generátorem elektřiny:

Příklad kamen na dřevo s generátorem elektřiny pro srovnání s plynovým agregátem:

Nezapomeňte, že evropské společnosti vyrábějící energii jsou docela loajální k „výrobcům“ zařízení pro úsporu energie.

V Rusku možnost výroby a přenosu elektrické energie do sítě spotřebiteli v domácnostech nejenže není zakotvena v zákoně, ale není vítána ani distribučními společnostmi. Proto je nepravděpodobné, že by prezentované systémy měly dnes vážnou šanci na použití v Ruské federaci.

Vyjádřete se k článku předloženému k posouzení v blokovém formuláři níže, ptejte se, zveřejňujte fotografie k tématu. Řekněte nám, zda jste obeznámeni s kotli a elektrickými generátory. Sdílejte užitečné informace, které budou užitečné pro návštěvníky webu.