Caldera de gas amb generador elèctric: dispositiu, principi de funcionament, revisió de les millors marques
Una actitud acurada cap als recursos energètics ve dictada principalment pel fet que gairebé totes les reserves naturals no són infinites.El consum econòmic de tot tipus de combustible requereix el desenvolupament de nous sistemes o la modernització radical dels existents.
Així, una caldera de gas amb generador elèctric és un dels tipus de sistemes híbrids que permeten gestionar de manera intel·ligent el combustible blau. Us presentarem el principi de funcionament dels equips que produeixen energia elèctrica juntament amb energia tèrmica. Imaginem models típics d'unitats híbrides.
El contingut de l'article:
Consum d'energia eficient
Fins i tot la persona mitjana que té instal·lada una caldera de gas per escalfar la seva llar pot preguntar-se sobre l'ús racional de l'energia tèrmica. De fet, quan es crema gas en una caldera, no s'utilitza tota la calor generada.
Quan un sistema de calefacció funciona, una part de la calor sempre es perd irremeiablement. Això sol passar quan els productes de la combustió s'alliberen de la caldera a l'atmosfera. De fet, es tracta d'energia malbaratada que es podria haver utilitzat.
De què estem parlant exactament? Sobre la possibilitat d'utilitzar la calor "malbaratada" en la producció d'energia elèctrica.
Els tipus de combustible poden ser diferents, començant per llenya banal i tot tipus de briquetes, acabant per les opcions més econòmiques: gas principal amb predomini del metà en la seva composició, combustible blau artificial i mescles liquats de propà-butà.
Pot semblar que això està lluny del "descobriment d'Amèrica", però de fet, la tecnologia, o millor dit, la instal·lació, desenvolupada el 1943 per Robert Stirling, existeix. Les seves característiques de disseny i principi de funcionament bàsic permeten classificar aquest sistema com a motor de combustió interna.
Per què llavors aquesta instal·lació no es va utilitzar durant un temps tan important? La resposta és senzilla: el desenvolupament teòric de la tecnologia als anys quaranta del segle passat va resultar molt complicat a la pràctica.
Les tecnologies i materials existents en el moment del desenvolupament no permetien reduir la mida de la instal·lació, i els mètodes existents de producció d'energia elèctrica eren més rendibles.
Què ens pot fer pensar avui en una actitud més acurada cap als recursos que no estan classificats com a renovables? Avui dia hi ha un problema comú a tot el món: el desenvolupament de la tecnologia condueix inevitablement a un augment del consum d'energia elèctrica.
L'augment del consum s'està produint a un ritme tan ràpid que les empreses de xarxa no tenen temps de modernitzar els sistemes de transmissió d'energia elèctrica, per no parlar de la producció.Aquesta situació porta inevitablement al fet que els elements dels sistemes d'alimentació fallin, i en alguns casos això pot passar amb una regularitat envejable.
Les calderes de calefacció modernes estan equipades amb sistemes de control que també depenen de l'energia. La bomba de circulació, els sensors, l'automatització i el propi panell necessiten energia. Tot el conjunt de dispositius no pot deixar de causar preocupació per mantenir la funcionalitat durant un tall de corrent.
No és possible fer funcionar sistemes de calefacció forçada sense electricitat. Un tall elèctric durant la temporada de calefacció és gairebé catastròfic per a ells. Això no només comportarà inevitablement un refredament ràpid de l'habitació, sinó que si la calefacció no funciona durant molt de temps, el circuit es pot congelar.
Opcions estàndard existents per resoldre el problema: instal·lació fonts d'alimentació ininterrompuda, generadors de modificacions diverses (gas, gasolina, dièsel o fonts no tradicionals - generadors eòlics o minicentrals tèrmiques, centrals hidroelèctriques).
Però aquesta solució no és acceptable per a tothom, ja que a molts els costa destinar espai per instal·lar un proveïdor d'electricitat autònom.
Tot i que els residents de cases individuals encara poden assignar espai per a un generador, això és gairebé impossible instal·lar-lo en un edifici de diverses plantes. Així, resulta que els residents dels edificis d'apartaments amb sistemes de calefacció individuals són els primers a patir quan s'apaga el llum.
És per això que, en primer lloc, les empreses que produeixen components per al muntatge de sistemes de calefacció s'han plantejat la qüestió d'aprofitar al màxim la calor que "llença" el sistema de calefacció. Hem pensat com utilitzar aquesta substància residual per generar electricitat.
De les tecnologies conegudes, els desenvolupadors van triar la instal·lació Stirling "ben oblidada"; les tecnologies modernes permeten augmentar la seva eficiència mantenint una mida compacta.
El principi de funcionament de la instal·lació Stirling es basa en l'ús de la calefacció i refrigeració del fluid de treball, que al seu torn activa un mecanisme que genera energia elèctrica.
Dins del pistó (tancat) hi ha un gas bombejat; quan s'escalfa, el medi gasós s'expandeix i mou el pistó en una direcció; després de refredar-se al refrigerador, es contrau i mou el pistó en l'altra direcció.
Revisió dels fabricants de calderes amb generadors
Vegem exemples concrets de sistemes de calderes domèstiques que existeixen avui dia, en els quals s'ha implementat amb èxit el principi d'utilitzar els gasos d'escapament (productes de combustió) per produir electricitat. L'empresa sud-coreana NAVIEN ha implementat amb èxit la tecnologia anterior en una caldera de la marca HYBRIGEN SE.
La caldera utilitza un motor Stirling que, segons les dades del passaport, genera electricitat amb una potència de 1000W (o 1kW) i una tensió de 12V durant el funcionament. Els promotors afirmen que l'electricitat generada es pot utilitzar per alimentar electrodomèstics.
Aquesta potència hauria de ser suficient per alimentar una nevera domèstica (uns 0,1 kW), un ordinador personal (uns 0,4 kW), un televisor LCD (uns 0,2 kW) i fins a 12 bombetes LED amb una potència de 25 W cadascuna.
Dels fabricants europeus, Viessmann s'està desenvolupant en aquesta direcció. Viessmann té l'oportunitat d'oferir als consumidors una selecció de dos models de calderes de les sèries Vitotwin 300W i Vitotwin 350F.
El Vitotwin 300W va ser el primer desenvolupament en aquesta direcció. Es distingeix per un disseny bastant compacte i és molt semblant en aparença a un convencional caldera de gas de paret. És cert que va ser durant el funcionament del primer model que es van identificar els punts "febles" en el funcionament del motor Stirling.
El problema més gran va ser l'eliminació de la calor; la base del funcionament del dispositiu és la calefacció i la refrigeració. Aquells. els desenvolupadors es van enfrontar al mateix problema que va enfrontar Stirling als anys quaranta del segle passat: un refredament efectiu, que només es pot aconseguir amb una mida important del refrigerador.
Per això va aparèixer el model de caldera Vitotwin 350F, que incloïa no només una caldera de gas amb un generador d'electricitat, sinó també una caldera integrada de 175 litres.
En aquest cas, el problema amb el problema de refredar el pistó de la instal·lació de Stirling a causa de l'aigua caldera. No obstant això, la decisió va comportar un augment de les dimensions globals i el pes de la instal·lació. Aquest sistema ja no es pot muntar a la paret com una caldera de gas convencional i només es pot muntar a terra.
Les calderes Viessmann ofereixen la possibilitat d'alimentar els sistemes operatius de la caldera des d'una font externa, és a dir. de les xarxes centrals d'alimentació. L'empresa Viessmann va posicionar l'equip com un dispositiu que proporciona les seves pròpies necessitats (funcionament d'unitats calderes) sense possibilitat de seleccionar l'excés d'electricitat per al consum domèstic.
Per comparar l'eficiència de l'ús de generadors integrats en el sistema de calefacció. Val la pena tenir en compte la caldera, que va ser desenvolupada per les empreses TERMOFOR (República de Bielorússia) i l'empresa Kryotherm (Rússia, Sant Petersburg).
Val la pena considerar-los no perquè d'alguna manera puguin competir amb els sistemes anteriors, sinó per comparar els principis de funcionament i l'eficiència de la generació d'energia elèctrica. Aquestes calderes només utilitzen llenya com a combustible, serradures premsades o briquetes a base de fusta, per la qual cosa no es poden posar al mateix nivell que els models de NAVIEN i Viessmann.
La caldera, anomenada "Estufa "Indigirka", està destinada a la calefacció a llarg termini amb llenya, etc., però està equipada amb dos generadors d'electricitat tèrmica del tipus TEG 30-12. Es troben a la paret lateral de la unitat. La potència dels generadors és petita, és a dir. en total només són capaços de generar 50-60W a 12V.
En aquesta caldera es va utilitzar el mètode Seebeck, basat en la formació d'una fem en un circuit elèctric tancat. Consta de dos tipus de materials diferents i manté punts de contacte a temperatures diferents. Aquells. Els promotors també utilitzen la calor generada per la caldera per generar energia elèctrica.
Comparació de l'eficiència de la caldera
Comparant els tipus de calderes presentats, que no només escalfen l'habitació (calor refrigerant), però també genera electricitat mitjançant l'ús de la calor generada, s'ha de prestar atenció als aspectes importants durant el funcionament.
Tant l'empresa NAVIEN com l'empresa Viessmann posicionen les seves calderes, assenyalant els avantatges indubtables: automatització completa del procés, no necessitat de reparacions de servei i, en general, una total manca d'intervenció després de la posada en marxa per part del comprador.
Per al funcionament d'aquestes calderes només cal un funcionament estable del sistema i una disponibilitat estable de gas (ja siguin subministraments principals, una instal·lació embotellada amb gas liquat o suport de gas). En conseqüència, el gas domèstic s'utilitza per fer funcionar calderes, que després de la combustió no suposa cap dany al medi ambient.
En principi, gairebé el mateix es pot dir de l'estufa Indigirka, només que el tipus de combustible aquí no és gas, sinó llenya, pellets o serradures premsades.
Absència total automatitzacióque requereix electricitat. El sistema de generació d'energia elèctrica i la pròpia caldera no afecten el funcionament de l'altre, és a dir.Si falla el sistema de producció d'electricitat, la caldera continua fent les seves funcions.
Les calderes de NAVIEN i Viessmann no poden presumir d'això, ja que el motor Stirling està integrat directament en el disseny de la caldera. Però, com de rendibles són aquests sistemes i quant de temps trigarà una caldera a pagar-se per si mateixa? Aquest problema val la pena entendre-ho amb detall.
Rendibilitat dels sistemes considerats
A primera vista, les calderes de NAVIEN i Viessmann són pràcticament minicentrals tèrmiques en una casa particular o fins i tot en un apartament.
Fins i tot malgrat les grans dimensions generals, la capacitat de produir energia elèctrica simplement utilitzant una caldera per escalfar una caldera o escalfar habitacions hauria d'incitar al comprador a instal·lar aquest "miracle de la tecnologia" sense dubtar-ho.
Però després d'un examen més atent de la caldera NAVIEN, sorgeixen preguntes que requereixen respostes. Amb una potència declarada d'1 kW (potència lliure que es pot utilitzar segons el vostre criteri), la caldera consumeix electricitat de manera força notable quan el sistema està en funcionament.
Què vol dir? Com a mínim, l'automatització funciona, encara que es necessita una mica de potència, però és necessària perquè funcionin el ventilador i la bomba de circulació. Els dispositius enumerats en total no només poden consumir amb èxit aquest quilowatt d'energia, sinó que pot ser que no sigui suficient quan "overclocking" el sistema.
Sobre les calderes Viessmann sorgeixen exactament les mateixes qüestions, però com a mínim aquí no s'expressa la possibilitat d'extreure electricitat per a les pròpies necessitats. Només s'estipulava la possibilitat de funcionament autònom del sistema en absència de subministrament extern.
Tot i que els desenvolupadors assenyalen immediatament que "el sistema pot requerir energia elèctrica addicional a les càrregues punta". En el context dels 3500 kWh d'electricitat anuals declarats, aquest matís ja està en dubte, però mitjançant càlculs senzills i senzills obtenim el següent:
3500:6 (mesos de la temporada de calefacció estàndard): 30 (30 dies naturals de mitjana): 24 (24 hores al dia) = 0,81 kW*hora.
Aquells. La caldera produeix uns 800 W durant un funcionament estable (constant), però quant consumeix el propi sistema durant el funcionament? Potser les mateixes, produint 800W, i potser més.
A més, només es genera electricitat durant el funcionament del cremador. Aquells. Es requereix un funcionament constant del sistema o tot és una mica diferent del que diuen els desenvolupadors del sistema.
A què van conduir aquests càlculs? El sistema de caldera de llenya produeix realment els seus 50 Wh (o 0,05 kWh), que es poden utilitzar per recarregar una tauleta, un telèfon, etc. fins i tot per a una "bombeta LED de servei" banal. En contrast amb els desenvolupaments de dues empreses de fama mundial, els desenvolupaments descrits semblen clarament més una bona estratagema de màrqueting, i res més.
Pel que fa a la política de preus d'aquests sistemes, generalment és difícil avaluar res.Perquè fins i tot les empreses de fabricació Viessmann i NAVIEN estipulen immediatament que l'equip "no requereix manteniment". Traduït a un llenguatge senzill, està trencat, la qual cosa significa que la unitat s'ha de substituir completament.
Això pot no aplicar-se a tot el sistema, sinó a components individuals: el motor Stirling, el sistema de cremador de gas, etc. El resultat serà una quantitat força impressionant. Suposant que el preu mitjà d'aquests sistemes és d'uns 12 mil. euros o 13,5 mil dòlars. L'esquema de funcionament d'una caldera amb un generador, només el fabricant del sistema pot guanyar en aquesta situació.
L'estufa Indigirka no pot participar en la comparació en absolut, no només perquè el tipus de combustible no és gas i el preu no és comparable (15 vegades menys), sinó perquè l'estufa no està posicionada per a ús domèstic, sinó més per viatjar, expedicions, etc. .P.
Si a Europa la situació energètica influeix de manera bastant significativa en l'elecció dels consumidors (a l'hora d'escollir sistemes de calefacció o subministrament d'energia) des del punt de vista de l'eficiència i el respecte al medi ambient, els estats de la UE ho estimulen subvencionant la implementació d'aquests sistemes.
Per als consumidors domèstics a Rússia, és probable que aquests sistemes siguin massa cars, tant inicialment "sistema + instal·lació" com durant el funcionament.
Conclusions i vídeo útil sobre el tema
El principi de funcionament d'un motor Stirling que equipa una caldera de gas:
Demostració del funcionament d'una caldera de gas amb un generador elèctric:
Un exemple d'una estufa de llenya amb un generador d'electricitat per comparar amb una unitat de gas:
No oblideu que les empreses europees de generació d'energia són força lleials als "fabricants" d'equips d'estalvi d'energia.
A Rússia, la possibilitat de generar i transmetre energia elèctrica a la xarxa per part dels consumidors domèstics no només no està consagrat a la llei, sinó que tampoc és benvinguda per les empreses de xarxa. Per tant, és poc probable que els sistemes presentats tinguin una possibilitat seriosa de ser utilitzats a la Federació Russa avui.
Comenteu l'article enviat per a la seva consideració al formulari de bloc següent, feu preguntes, publiqueu fotos sobre el tema. Digueu-nos si coneixeu les calderes i els sistemes de generació elèctrica. Comparteix informació útil que serà útil per als visitants del lloc.
