Gaspanna med elektrisk generator: enhet, funktionsprincip, översyn av de bästa märkena

En försiktig inställning till energiresurser dikteras främst av det faktum att nästan alla naturreservat inte är oändliga.Ekonomisk förbrukning av alla typer av bränsle kräver utveckling av nya system eller radikal modernisering av befintliga.

Således är en gaspanna med en elektrisk generator en av de typer av hybridsystem som låter dig hantera blått bränsle intelligent. Vi kommer att introducera dig till funktionsprincipen för utrustning som producerar elektrisk energi tillsammans med termisk energi. Låt oss föreställa oss typiska modeller av hybridenheter.

Effektiv energiförbrukning

Även den genomsnittliga personen som har en gaspanna installerad för att värma sitt hem kan undra över den rationella användningen av värmeenergi. När gas förbränns i en panna används inte all värme som genereras.

När ett värmesystem är i drift förloras alltid en del av värmen oåterkalleligt. Detta händer vanligtvis när förbränningsprodukter släpps ut från pannan till atmosfären. I själva verket är detta bortkastad energi som kunde ha använts.

Vad är det egentligen vi pratar om? Om möjligheten att använda bortkastad "spillbar" värme vid produktion av elektrisk energi.

Om vi ​​antar att värmepannsystemet redan är optimerat för att maximera verkningsgraden, så utgör den "kasserade" energin fortfarande en betydande del av den energi som frigörs vid bränsleförbränning

Bränsletyperna kan vara olika, från banalt ved och alla typer av briketter, slutar med de mest ekonomiska alternativen: huvudgas med övervägande metan i dess sammansättning, artificiellt blått bränsle och flytande propan-butanblandningar.

Det kan tyckas att detta är långt ifrån "upptäckten av Amerika", men i själva verket existerar tekniken, eller snarare installationen, som utvecklades 1943 av Robert Stirling. Dess designegenskaper och grundläggande funktionsprincip gör det möjligt att klassificera detta system som en förbränningsmotor.

Varför användes då inte denna installation under så lång tid? Svaret är enkelt - den teoretiska utvecklingen av teknik på fyrtiotalet av förra seklet visade sig vara mycket besvärlig i praktiken.

De tekniker och material som fanns vid utvecklingstillfället tillät inte att minska storleken på installationen, och de befintliga metoderna för att producera elektrisk energi var mer kostnadseffektiva.

Att inkludera en anordning i en gaspannakrets som omvandlar spillvärme till elektricitet kan avsevärt öka effektiviteten hos en gasbearbetningsanläggning.

Vad kan få oss idag att tänka på en mer försiktig inställning till resurser som inte klassas som förnybara? Nuförtiden finns det ett vanligt problem över hela världen - utvecklingen av teknik leder oundvikligen till en ökning av förbrukningen av elektrisk energi.

Ökningen av konsumtionen sker i en så snabb takt att nätföretagen inte hinner modernisera elenergiöverföringssystemen, för att inte tala om produktionen.Denna situation leder oundvikligen till det faktum att delar av strömförsörjningssystem misslyckas, och i vissa fall kan detta hända med avundsvärd regelbundenhet.

Moderna värmepannor är utrustade med styrsystem som också är energiberoende. Cirkulationspumpen, sensorerna, automatiken och själva panelen behöver ström. Hela uppsättningen enheter kan inte annat än orsaka oro för att bibehålla funktionaliteten under ett strömavbrott.

Det går inte att driva tvångsvärmesystem utan el. Ett strömavbrott under eldningssäsongen är nästan katastrofalt för dem. Inte bara kommer detta oundvikligen att leda till snabb kylning av rummet, men om uppvärmningen inte fungerar under en lång tid kan kretsen frysa.

En långvarig frånvaro av drift av värmesystemet under den kalla årstiden leder till frysning av värmesystemet, uppkomsten av isproppar i det och i slutändan skada på utrustning och värmerör på grund av brott

Standard befintliga alternativ för att lösa problemet - installation avbrottsfri strömförsörjning, generatorer av olika modifieringar (gas, bensin, dieselgeneratorer eller icke-traditionella källor - vindgeneratorer eller minivärmekraftverk, vattenkraftverk).

Men denna lösning är inte acceptabel för alla, eftersom många har svårt att tilldela utrymme för att installera en autonom elleverantör.

Medan invånare i enskilda hus fortfarande kan tilldela utrymme för en generator, är detta nästan omöjligt för installation i en flervåningsbyggnad. Således visar det sig att boende i flerbostadshus med individuella värmesystem är de första som drabbas när strömmen går sönder.

Det är därför, för det första, företag som tillverkar komponenter för montering av värmesystem har ställt sig frågan om att till fullo utnyttja den värme som ”kastas bort” av värmesystemet. Vi funderade på hur vi skulle använda detta bortkastade ämne för att generera elektricitet.

Av de välkända teknikerna valde utvecklarna den "väl bortglömda" Stirling-installationen; modern teknik gör det möjligt att öka dess effektivitet samtidigt som den behåller en kompakt storlek.

Funktionsprincipen för Stirling-motorn är rörelsen av motorkolven nedåt och uppåt. Motorn går nästan tyst och orsakar inga vibrationer i utrustningen

Funktionsprincipen för Stirling-installationen är baserad på användningen av uppvärmning och kylning av arbetsvätskan, vilket i sin tur aktiverar en mekanism som genererar elektrisk energi.

Inuti kolven (stängd) finns en pumpad gas; vid uppvärmning expanderar det gasformiga mediet och flyttar kolven i en riktning; efter kylning i kylaren drar den ihop sig och flyttar kolven i den andra riktningen.

Genomgång av tillverkare av pannor med generatorer

Låt oss titta på specifika exempel på hushållspannsystem som finns idag, där principen om att använda avgaser (förbränningsprodukter) för att producera el har implementerats framgångsrikt. Det sydkoreanska företaget NAVIEN har framgångsrikt implementerat ovanstående teknik i en panna av märket HYBRIGEN SE.

Pannan använder en Stirling-motor, som enligt passdata genererar elektricitet med en effekt på 1000W (eller 1kW) och en spänning på 12V under drift. Utvecklarna hävdar att den genererade elen kan användas för att driva hushållsapparater.

Denna effekt bör räcka för att driva ett hushållskylskåp (cirka 0,1 kW), en persondator (cirka 0,4 kW), en LCD-TV (cirka 0,2 kW) och upp till 12 LED-lampor med en effekt på 25 W vardera.

Panna av Hybrigen se-serien från Navien med inbyggd generator och Stirlingmotor. När pannan är i drift genereras utöver dess huvudfunktioner el på cirka 1000 W effekt

Av de europeiska tillverkarna utvecklas Viessmann i denna riktning. Viessmann har möjlighet att erbjuda konsumenterna två modeller av pannor i serierna Vitotwin 300W och Vitotwin 350F.

Vitotwin 300W var den första utvecklingen i denna riktning. Den kännetecknas av en ganska kompakt design och är mycket lik en konventionell väggmonterad gaspanna. Det var sant att det var under driften av den första modellen som de "svaga" punkterna i driften av Stirling-motorn identifierades.

Det största problemet visade sig vara värmeavlägsnande; grunden för enhetens drift är uppvärmning och kylning. De där. utvecklarna stod inför samma problem som Stirling stod inför på fyrtiotalet av förra seklet - effektiv kylning, som endast kan uppnås med en betydande storlek på kylaren.

Det är därför som pannmodellen Vitotwin 350F dök upp, som inte bara inkluderade en gaspanna med en elgenerator utan också en inbyggd 175 liters panna.

Lagringstanken för varmvatten är gjord i en golvmonterad version på grund av den stora vikten av både själva utrustningen och vätskan förberedd för sanitära ändamål

I det här fallet är problemet med problemet med att kyla kolven i Stirling-installationen på grund av vatten in panna. Beslutet ledde dock till en ökning av installationens totala dimensioner och vikt. Ett sådant system kan inte längre monteras på väggen som en konventionell gaspanna och kan endast golvmonteras.

Viessmann pannor ger möjligheten att mata pannans operativsystem från en extern källa, dvs. från centrala elnät. Viessmann-företaget placerade utrustningen som en enhet som ger sina egna behov (drift av pannenheter) utan möjlighet att välja överskottsel för hushållsförbrukning.

Vitotwin F350-systemet är en panna med en vattenvärmepanna med en volym på 175 liter. Systemet låter dig värma upp rummet, ger varmvatten och genererar elektrisk energi

För att jämföra effektiviteten av att använda generatorer inbyggda i värmesystemet. Det är värt att överväga pannan, som utvecklades av TERMOFOR-företagen (Republiken Vitryssland) och Kryotherm-företaget (Ryssland, St. Petersburg).

De är värda att överväga inte för att de på något sätt kan konkurrera med ovanstående system, utan för att jämföra driftsprinciperna och effektiviteten för att generera elektrisk energi. Dessa pannor använder bara ved som bränsle, pressat sågspån eller träbaserade briketter, så de kan inte likställas med modeller från NAVIEN och Viessmann.

Pannan, kallad "Värmekamin "Indigirka", är inriktad på långtidsuppvärmning med ved etc., men är utrustad med två termiska elgeneratorer av typen TEG 30-12. De är placerade på enhetens sidovägg. Generatorernas effekt är liten, d.v.s. totalt kan de bara generera 50-60W vid 12V.

Den grundläggande designen av Indigirka-spisen gör att du inte bara kan värma upp rummet utan också att laga mat på brännaren. Systemet kompletteras med två 12V värmegeneratorer med en effekt på 50-60W.

I denna panna användes Seebeck-metoden, baserad på bildandet av en emk i en sluten elektrisk krets. Den består av två olika typer av material och håller kontaktpunkter vid olika temperaturer. De där. utvecklare använder också värmen som genereras av pannan för att generera elektrisk energi.

Jämförelse av pannans effektivitet

Att jämföra de presenterade typerna av pannor, som inte bara värmer rummet (värme kylvätska), men också genererar elektricitet genom användning av alstrad värme, bör uppmärksamhet fästas vid viktiga aspekter under drift.

Både NAVIEN-företaget och Viessmann-företaget positionerar sina pannor och pekar på de otvivelaktiga fördelarna - fullständig automatisering av processen, inget behov av servicereparationer och generellt en fullständig brist på ingripande efter idrifttagning av köparen.

För driften av dessa pannor är allt som behövs stabil drift av systemet och stabil tillgång på gas (oavsett om det är huvudförsörjning, en flaskinstallation med flytande gas eller gashållare). Följaktligen används hushållsgas för att driva pannor, som efter förbränning inte orsakar någon skada på miljön.

I princip kan nästan samma sak sägas om Indigirka värmespis, bara bränsletypen här är inte gas, utan ved, pellets eller pressat sågspån.

Fullständig frånvaro automatiseringsom kräver el. Det elektriska energigenereringssystemet och själva pannan påverkar inte varandras drift, dvs.Om elproduktionssystemet misslyckas fortsätter pannan att utföra sina funktioner.

Alla dessa gasbearbetande värmeenheter, med Stirlingmotorer placerade under brännarna, producerar elektrisk energi som kan användas för olika ändamål

Pannor från NAVIEN och Viessmann kan inte skryta med detta, eftersom Stirlingmotorn är inbyggd direkt i pannkonstruktionen. Men hur lönsamma är sådana system och hur lång tid tar det för en sådan panna att betala sig själv? Denna fråga är värd att förstå i detalj.

Lönsamheten för de övervägda systemen

Vid första anblicken är pannor från NAVIEN och Viessmann praktiskt taget minivärmekraftverk i ett privat hus eller till och med en lägenhet.

Även trots de stora övergripande dimensionerna bör möjligheten att producera elektrisk energi helt enkelt genom att använda en panna för att värma en panna eller värma rum få köparen att installera ett sådant "teknikmirakel" utan att tveka.

Men vid närmare granskning av NAVIEN-pannan uppstår frågor som kräver svar. Med en deklarerad effekt på 1 kW (gratis effekt som kan användas efter eget gottfinnande), förbrukar pannan ganska märkbart el när systemet är i drift.

Vad menas? Som minimum fungerar automatiken, även om det behövs lite kraft, men det behövs för att fläkten och cirkulationspumpen ska fungera. De listade enheterna totalt kan inte bara framgångsrikt konsumera denna kilowatt energi, men det kanske inte räcker när man "överklockar" systemet.

Schematisk bild av Vissmann Vitotwin 350F värmesystem med en 175 liters golvpanna.Systemet låter dig både använda el från en extern källa och distribuera överskottsgenererad el till det allmänna nätet

Exakt samma frågor uppstår när det gäller Viessmann-pannor, men åtminstone möjligheten att utvinna el för eget behov angavs inte här. Endast möjligheten till autonom drift av systemet i frånvaro av extern försörjning angavs.

Även om utvecklarna omedelbart påpekar att "systemet kan kräva ytterligare elkraft vid toppbelastningar." Mot bakgrund av de deklarerade 3500 kWh el som produceras per år är denna nyans redan tveksam, men genom enkla och enkla beräkningar får vi följande:

3500:6 (månader av standardvärmesäsongen): 30 (30 kalenderdagar i genomsnitt): 24 (24 timmar på ett dygn) = 0,81 kW*timme.

De där. Pannan producerar ca 800 W vid stabil (konstant) drift, men hur mycket förbrukar själva systemet under drift? Kanske samma, som producerar 800W, och kanske mer.

Dessutom genereras elektricitet endast under driften av brännaren. De där. Antingen krävs konstant drift av systemet, eller så är allt lite annorlunda än vad systemutvecklarna säger.

Vad ledde dessa beräkningar till? Vedpannsystemet producerar faktiskt sina 50Wh (eller 0,05 kWh), som kan användas för att ladda en surfplatta, telefon etc. även för en banal "duty LED-glödlampa". I motsats till utvecklingen av två världsberömda företag ser utvecklingen som beskrivs tydligt mer ut som ett bra marknadsföringsknep, och inget mer.

När det gäller prispolicyn för dessa system är det i allmänhet svårt att utvärdera någonting.Eftersom även tillverkningsföretagen Viessmann och NAVIEN omedelbart föreskriver att utrustningen "inte kräver underhåll." Översatt till ett enkelt språk är den trasig, vilket innebär att enheten måste bytas ut helt.

Detta kanske inte gäller hela systemet, utan enskilda komponenter: Stirlingmotorn, gasbrännarsystemet etc. Resultatet kommer att bli ganska imponerande. Förutsatt att det genomsnittliga priset för dessa system är cirka 12 tusen. euro eller 13,5 tusen $. Systemet för drift av en panna med en generator, då kan bara systemtillverkaren vinna i en sådan situation.

Indigirka-spisen kan inte alls delta i jämförelsen, inte bara för att bränsletypen inte är gas, och priset inte är jämförbart (15 gånger lägre), utan för att kaminen inte är placerad för hushållsbruk, utan mer för resor, expeditioner etc. .P.

Om energisituationen i Europa ganska väsentligt påverkar konsumenternas val (vid val av värme- eller energiförsörjningssystem) ur effektivitets- och miljövänlighetssynpunkt, så stimulerar EU-staterna detta genom att subventionera implementeringen av sådana system.

För hushållskonsumenter i Ryssland kommer sådana system sannolikt att vara för dyra, både initialt "system + installation" och under drift.

Slutsatser och användbar video om ämnet

Funktionsprincipen för en Stirling-motor som utrustar en gaspanna:

Demonstration av driften av en gaspanna med en elgenerator:

Ett exempel på en vedspis med en elgenerator för jämförelse med en gasenhet:

Glöm inte att europeiska energiproducerande företag är ganska lojala mot "tillverkarna" av energibesparande utrustning.

I Ryssland är möjligheten att generera och överföra elektrisk energi till nätet av hushållskonsumenter inte bara inte lagfäst, utan välkomnas inte heller av nätföretag. Därför är det osannolikt att de presenterade systemen har en allvarlig chans att användas i Ryska federationen idag.

Vänligen kommentera artikeln som skickats in för övervägande i blockformuläret nedan, ställ frågor, lägg upp bilder om ämnet. Berätta för oss om du är bekant med pannor och elsystem. Dela användbar information som kommer att vara användbar för webbplatsbesökare.