Gasketel met elektrische generator: apparaat, werkingsprincipe, beoordeling van de beste merken

Een zorgvuldige houding ten opzichte van energiebronnen wordt in de eerste plaats bepaald door het feit dat bijna alle natuurlijke reserves niet oneindig zijn.Een zuinig verbruik van alle soorten brandstoffen vereist de ontwikkeling van nieuwe systemen of een radicale modernisering van bestaande systemen.

Een gasboiler met een elektrische generator is dus een van de soorten hybride systemen waarmee u op intelligente wijze blauwe brandstof kunt beheren. We laten u kennismaken met het werkingsprincipe van apparatuur die naast thermische energie ook elektrische energie produceert. Laten we ons typische modellen van hybride eenheden voorstellen.

Efficiënt energieverbruik

Zelfs de gemiddelde persoon die een gasboiler heeft geïnstalleerd om zijn huis te verwarmen, vraagt ​​zich misschien af ​​wat het rationele gebruik van thermische energie is. Wanneer gas in een ketel wordt verbrand, wordt namelijk niet alle gegenereerde warmte gebruikt.

Wanneer een verwarmingssysteem in werking is, gaat altijd een deel van de warmte onherstelbaar verloren. Dit gebeurt meestal wanneer verbrandingsproducten uit de ketel in de atmosfeer vrijkomen. In feite is dit verspilde energie die gebruikt had kunnen worden.

Waar hebben we het precies over? Over de mogelijkheid om verspilde “verspilde” warmte te gebruiken bij de productie van elektrische energie.

Als we aannemen dat het verwarmingsketelsysteem al is geoptimaliseerd om de efficiëntie te maximaliseren, dan vormt de “weggegooide” energie nog steeds een aanzienlijk deel van de energie die vrijkomt bij de verbranding van brandstof.

De soorten brandstof kunnen verschillen, te beginnen met banaal brandhout en allerlei soorten briketten, eindigend met de meest economische opties: hoofdgas met overwegend methaan in de samenstelling, kunstmatige blauwe brandstof en vloeibaar gemaakte propaan-butaanmengsels.

Het lijkt misschien dat dit verre van de ‘ontdekking van Amerika’ is, maar in werkelijkheid bestaat de technologie, of beter gezegd de installatie, die in 1943 door Robert Stirling werd ontwikkeld. De ontwerpkenmerken en het basisprincipe van de werking maken het mogelijk dit systeem te classificeren als een verbrandingsmotor.

Waarom werd deze installatie dan zo lang niet gebruikt? Het antwoord is simpel: de theoretische ontwikkeling van technologie in de jaren veertig van de vorige eeuw bleek in de praktijk erg omslachtig.

De technologieën en materialen die ten tijde van de ontwikkeling bestonden, maakten het niet mogelijk de omvang van de installatie te verkleinen, en de bestaande methoden voor de productie van elektrische energie waren kosteneffectiever.

Het opnemen van een apparaat in een gasboilercircuit dat verspilde warmte omzet in elektriciteit kan de efficiëntie van een gasverwerkingsinstallatie aanzienlijk verhogen.

Wat kan ons vandaag de dag doen nadenken over een voorzichtiger houding ten opzichte van hulpbronnen die niet als hernieuwbaar zijn geclassificeerd? Tegenwoordig is er over de hele wereld een gemeenschappelijk probleem: de ontwikkeling van technologie leidt onvermijdelijk tot een toename van het verbruik van elektrische energie.

De toename van het verbruik gebeurt in zo'n snel tempo dat netwerkbedrijven geen tijd hebben om de transmissiesystemen voor elektrische energie te moderniseren, om nog maar te zwijgen van de productie.Deze situatie leidt onvermijdelijk tot het feit dat elementen van stroomvoorzieningssystemen falen, en in sommige gevallen kan dit met benijdenswaardige regelmaat gebeuren.

Moderne verwarmingsketels zijn uitgerust met regelsystemen die bovendien energie-afhankelijk zijn. De circulatiepomp, sensoren, automatisering en het paneel zelf hebben stroom nodig. De hele reeks apparaten kan alleen maar zorgen baren over het behoud van de functionaliteit tijdens een stroomstoring.

Het is niet mogelijk om geforceerde verwarmingssystemen te laten werken zonder elektriciteit. Een stroomstoring tijdens het stookseizoen is voor hen bijna catastrofaal. Dit zal niet alleen onvermijdelijk leiden tot een snelle afkoeling van de kamer, maar als de verwarming lange tijd niet werkt, kan het circuit bevriezen.

Een langdurige afwezigheid van het verwarmingssysteem tijdens het koude seizoen leidt tot bevriezing van het verwarmingssysteem, het verschijnen van ijsproppen erin en uiteindelijk schade aan apparatuur en verwarmingsleidingen als gevolg van scheuren

Standaard bestaande opties om het probleem op te lossen - installatie ononderbroken stroomvoorziening, generatoren met verschillende modificaties (gas-, benzine-, dieselgeneratoren of niet-traditionele bronnen - windgeneratoren of mini-thermische elektriciteitscentrales, waterkrachtcentrales).

Maar deze oplossing is niet voor iedereen acceptabel, omdat velen het moeilijk vinden om ruimte toe te wijzen voor het installeren van een autonome elektriciteitsleverancier.

Hoewel bewoners van individuele huizen nog steeds ruimte voor een generator kunnen toewijzen, is dit bijna onmogelijk voor installatie in een gebouw met meerdere verdiepingen. Zo blijkt dat bewoners van appartementsgebouwen met individuele verwarmingssystemen als eerste te lijden hebben als de stroom uitvalt.

Dat is de reden waarom bedrijven die componenten produceren voor de assemblage van verwarmingssystemen zich in de eerste plaats de vraag hebben gesteld om de warmte die door het verwarmingssysteem wordt “weggegooid” ten volle te benutten. We hebben nagedacht over hoe we deze verspilde stof kunnen gebruiken om elektriciteit op te wekken.

Van de bekende technologieën kozen de ontwikkelaars voor de "goed vergeten" Stirling-installatie; moderne technologieën maken het mogelijk om de efficiëntie te vergroten met behoud van een compact formaat.

Het werkingsprincipe van de Stirlingmotor is de beweging van de motorzuiger naar beneden en naar boven. De motor werkt vrijwel geruisloos en veroorzaakt geen trillingen in de apparatuur

Het werkingsprincipe van de Stirling-installatie is gebaseerd op het gebruik van verwarming en koeling van de werkvloeistof, die op zijn beurt een mechanisme activeert dat elektrische energie opwekt.

In de zuiger (gesloten) bevindt zich een gepompt gas; bij verhitting zet het gasvormige medium uit en beweegt de zuiger in de ene richting; na afkoeling in de koeler trekt het samen en beweegt de zuiger in de andere richting.

Beoordeling van fabrikanten van ketels met generatoren

Laten we eens kijken naar specifieke voorbeelden van huishoudelijke ketelsystemen die tegenwoordig bestaan, waarbij het principe van het gebruik van uitlaatgassen (verbrandingsproducten) om elektriciteit te produceren met succes is geïmplementeerd. Het Zuid-Koreaanse bedrijf NAVIEN heeft bovenstaande technologie met succes geïmplementeerd in een ketel van het merk HYBRIGEN SE.

De ketel maakt gebruik van een Stirling-motor, die volgens de paspoortgegevens tijdens bedrijf elektriciteit opwekt met een vermogen van 1000 W (of 1 kW) en een spanning van 12 V. De ontwikkelaars beweren dat de opgewekte elektriciteit kan worden gebruikt voor het aandrijven van huishoudelijke apparaten.

Dit vermogen zou voldoende moeten zijn om een ​​huishoudelijke koelkast (ongeveer 0,1 kW), een personal computer (ongeveer 0,4 kW), een lcd-tv (ongeveer 0,2 kW) en maximaal 12 LED-lampen met een vermogen van elk 25 W van stroom te voorzien.

Ketel uit de serie hybrigen se van navien met ingebouwde generator en Stirlingmotor. Wanneer de ketel in werking is, wordt naast de hoofdfuncties elektriciteit van ongeveer 1000 W opgewekt

Van de Europese fabrikanten ontwikkelt Viessmann zich in deze richting. Viessmann heeft de mogelijkheid om consumenten de keuze te bieden uit twee modellen ketels uit de series Vitotwin 300W en Vitotwin 350F.

De Vitotwin 300W was de eerste ontwikkeling in deze richting. Het onderscheidt zich door een vrij compact ontwerp en lijkt qua uiterlijk sterk op een conventioneel ontwerp wandgemonteerde gasboiler. Het is waar dat tijdens de werking van het eerste model de "zwakke" punten in de werking van de Stirling-motor werden geïdentificeerd.

Het grootste probleem bleek de warmteafvoer te zijn; de basis van de werking van het apparaat is verwarming en koeling. Die. de ontwikkelaars werden geconfronteerd met hetzelfde probleem waarmee Stirling in de jaren veertig van de vorige eeuw werd geconfronteerd: effectieve koeling, die alleen kan worden bereikt met een aanzienlijke omvang van de koeler.

Daarom verscheen het ketelmodel Vitotwin 350F, dat niet alleen een gasboiler met elektriciteitsgenerator omvatte, maar ook een ingebouwde ketel van 175 liter.

De opslagtank voor warm water is gemaakt in een vloergemonteerde versie vanwege het grote gewicht van zowel de apparatuur zelf als de vloeistof die is voorbereid voor sanitaire doeleinden

In dit geval het probleem met het koelen van de zuiger van de Stirling-installatie als gevolg van binnendringend water boiler. De beslissing leidde echter tot een toename van de totale afmetingen en het gewicht van de installatie. Een dergelijk systeem kan niet meer zoals een conventionele gasboiler aan de muur worden gemonteerd, maar kan alleen op de vloer worden gemonteerd.

Viessmann-ketels bieden de mogelijkheid om de ketelbesturingssystemen vanuit een externe bron te voeden, d.w.z. van centrale elektriciteitsnetwerken. Het bedrijf Viessmann positioneerde de apparatuur als een apparaat dat in zijn eigen behoeften voorziet (werking van keteleenheden) zonder de mogelijkheid om overtollige elektriciteit voor huishoudelijk verbruik te selecteren.

Het Vitotwin F350-systeem is een ketel met een warmwaterketel met een inhoud van 175 liter. Met het systeem kunt u de ruimte verwarmen, warm water leveren en elektrische energie opwekken

Om de efficiëntie te vergelijken van het gebruik van generatoren die in het verwarmingssysteem zijn ingebouwd. Het is de moeite waard om de ketel te overwegen, die is ontwikkeld door de TERMOFOR-bedrijven (Republiek Wit-Rusland) en het bedrijf Kryotherm (Rusland, St. Petersburg).

Ze zijn het overwegen waard, niet omdat ze op de een of andere manier kunnen concurreren met de bovengenoemde systemen, maar om de werkingsprincipes en efficiëntie van het opwekken van elektrische energie te vergelijken. Deze ketels gebruiken alleen hout als brandstof, geperst zaagsel of briketten op houtbasis, dus ze kunnen niet op één lijn worden gesteld met modellen van NAVIEN en Viessmann.

De ketel, genaamd "Verwarmingskachel "Indigirka", is gericht op langdurige verwarming met hout enz., maar is uitgerust met twee thermische elektriciteitsgeneratoren van het type TEG 30-12. Ze bevinden zich op de zijwand van het apparaat. Het vermogen van de generatoren is klein, d.w.z. in totaal kunnen ze slechts 50-60W opwekken bij 12V.

Dankzij het basisontwerp van de Indigirka-kachel kunt u niet alleen de kamer verwarmen, maar ook voedsel op de brander bereiden. Het systeem wordt aangevuld met twee 12V-warmtegeneratoren met een vermogen van 50-60W.

In deze ketel werd de Seebeck-methode gebruikt, gebaseerd op de vorming van een emf in een gesloten elektrisch circuit. Het bestaat uit twee verschillende soorten materiaal en onderhoudt contactpunten bij verschillende temperaturen. Die. ontwikkelaars gebruiken de warmte die door de ketel wordt gegenereerd ook om elektrische energie op te wekken.

Vergelijking van ketelefficiëntie

Vergelijking van de gepresenteerde typen ketels, die niet alleen de kamer verwarmen (warmte koelmiddel), maar ook elektriciteit opwekken door het gebruik van opgewekte warmte, moet tijdens de exploitatie op belangrijke aspecten worden gelet.

Zowel het bedrijf NAVIEN als het bedrijf Viessmann positioneren hun ketels en wijzen op de onbetwiste voordelen: volledige automatisering van het proces, geen noodzaak voor servicereparaties en over het algemeen een volledig gebrek aan tussenkomst na inbedrijfstelling door de koper.

Voor de werking van deze ketels is alleen een stabiele werking van het systeem en een stabiele beschikbaarheid van gas nodig (of het nu gaat om de hoofdvoorziening, een flesseninstallatie met vloeibaar gas of gas houder). Dienovereenkomstig wordt huishoudelijk gas gebruikt om ketels te laten werken, die na verbranding geen schade aan het milieu veroorzaken.

In principe kan bijna hetzelfde worden gezegd over de Indigirka-kachel, alleen het type brandstof is hier geen gas, maar brandhout, pellets of geperst zaagsel.

Volledige afwezigheid automatiseringwaarvoor elektriciteit nodig is. Het elektrische energieopwekkingssysteem en de ketel zelf hebben geen invloed op elkaars werking, d.w.z.Als het elektriciteitsproductiesysteem uitvalt, blijft de ketel zijn functies uitvoeren.

Al deze gasverwerkingsverwarmingseenheden, met Stirling-motoren onder de branders, produceren elektrische energie die voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt

Ketels van NAVIEN en Viessmann kunnen hier niet op bogen, omdat de Stirlingmotor rechtstreeks in het ketelontwerp is ingebouwd. Maar hoe winstgevend zijn dergelijke systemen en hoe lang duurt het voordat zo'n ketel zichzelf terugbetaalt? Deze kwestie is de moeite waard om in detail te begrijpen.

Winstgevendheid van de onderzochte systemen

Op het eerste gezicht zijn ketels van NAVIEN en Viessmann praktisch mini-thermische centrales in een privéwoning of zelfs een appartement.

Zelfs ondanks de grote totale afmetingen zou de mogelijkheid om elektrische energie te produceren simpelweg door een ketel te gebruiken om een ​​ketel te verwarmen of kamers te verwarmen, de koper ertoe moeten aanzetten om zonder aarzelen zo'n "wonder van technologie" te installeren.

Maar bij nader onderzoek van de NAVIEN-ketel rijzen er vragen die antwoorden vereisen. Met een aangegeven vermogen van 1 kW (gratis vermogen dat naar eigen goeddunken kan worden gebruikt), verbruikt de ketel merkbaar elektriciteit wanneer het systeem in werking is.

Wat wordt bedoeld? De automatisering werkt in ieder geval, er is weliswaar wat stroom nodig, maar deze is wel nodig om de ventilator en de circulatiepomp te laten functioneren. De genoemde apparaten kunnen in totaal niet alleen deze kilowatt aan energie met succes verbruiken, maar het is mogelijk ook niet voldoende bij het "overklokken" van het systeem.

Schematische weergave van het Vissmann Vitotwin 350F verwarmingssysteem met een vloerverwarmingsketel van 175 liter.Met het systeem kunt u zowel elektriciteit van een externe bron gebruiken als overtollige opgewekte elektriciteit naar het algemene netwerk distribueren

Precies dezelfde vragen rijzen met betrekking tot Viessmann-ketels, maar de mogelijkheid om elektriciteit voor eigen behoeften te winnen werd hier niet vermeld. Alleen de mogelijkheid van autonome werking van het systeem bij afwezigheid van externe voeding werd bepaald.

Al wijzen de ontwikkelaars er meteen op dat “het systeem bij piekbelasting mogelijk extra stroom nodig heeft.” Tegen de achtergrond van de aangegeven 3500 kWh geproduceerde elektriciteit per jaar is deze nuance al twijfelachtig, maar door eenvoudige en eenvoudige berekeningen krijgen we het volgende:

3500:6 (maanden van het standaard stookseizoen): 30 (gemiddeld 30 kalenderdagen): 24 (24 uur per dag) = 0,81 kW*uur.

Die. De ketel produceert ongeveer 800 W tijdens stabiel (constant) bedrijf, maar hoeveel verbruikt het systeem zelf tijdens bedrijf? Misschien dezelfde, die 800 W produceren, en misschien meer.

Bovendien wordt er alleen elektriciteit gegenereerd tijdens de werking van de brander. Die. Ofwel is een constante werking van het systeem vereist, ofwel is alles een beetje anders dan wat de systeemontwikkelaars zeggen.

Waartoe leidden deze berekeningen? Het houtboilersysteem produceert feitelijk 50 Wh (of 0,05 kWh), wat kan worden gebruikt om een ​​tablet, telefoon, enz. op te laden. zelfs voor een banale “duty LED-lamp”. In tegenstelling tot de ontwikkelingen van twee wereldberoemde bedrijven lijken de beschreven ontwikkelingen duidelijk meer op een goede marketingtruc, en meer niet.

Wat het prijsbeleid voor deze systemen betreft, is het over het algemeen moeilijk om iets te beoordelen.Want zelfs productiebedrijven Viessmann en NAVIEN stellen meteen dat de apparatuur ‘geen onderhoud nodig heeft’. Vertaald in eenvoudige taal: het is kapot, wat betekent dat het apparaat volledig moet worden vervangen.

Dit geldt wellicht niet voor het hele systeem, maar wel voor individuele onderdelen: de Stirlingmotor, het gasbrandersysteem etc. Het resultaat zal een behoorlijk indrukwekkend bedrag zijn. Ervan uitgaande dat de gemiddelde prijs voor deze systemen ongeveer 12 duizend bedraagt. euro of 13,5 duizend $. Het werkingsschema van een ketel met een generator, dan kan alleen de systeemfabrikant in een dergelijke situatie winnen.

De Indigirka-kachel kan helemaal niet deelnemen aan de vergelijking, niet alleen omdat het type brandstof geen gas is en de prijs niet vergelijkbaar is (15 keer minder), maar omdat de kachel niet is gepositioneerd voor huishoudelijk gebruik, maar meer voor reizen, expedities, enz. .P.

Als in Europa de energiesituatie de keuze van de consument (bij het kiezen van verwarmings- of energievoorzieningssystemen) aanzienlijk beïnvloedt vanuit het oogpunt van efficiëntie en milieuvriendelijkheid, dan stimuleren de EU-staten dit door de implementatie van dergelijke systemen te subsidiëren.

Voor huishoudelijke consumenten in Rusland zullen dergelijke systemen hoogstwaarschijnlijk te duur zijn, zowel in eerste instantie “systeem + installatie” als tijdens gebruik.

Conclusies en nuttige video over het onderwerp

Het werkingsprincipe van een Stirlingmotor die een gasboiler uitrust:

Demonstratie van de werking van een gasboiler met een elektriciteitsgenerator:

Een voorbeeld van een houtkachel met elektriciteitsgenerator ter vergelijking met een gasunit:

Vergeet niet dat Europese energieopwekkende bedrijven behoorlijk loyaal zijn aan de “fabrikanten” van energiebesparende apparatuur.

In Rusland is de mogelijkheid om door huishoudelijke consumenten elektrische energie op te wekken en naar het net te transporteren niet alleen niet wettelijk vastgelegd, maar wordt deze ook niet verwelkomd door netbedrijven. Daarom is het onwaarschijnlijk dat de gepresenteerde systemen een serieuze kans hebben om vandaag de dag in de Russische Federatie te worden gebruikt.

Geef commentaar op het artikel dat ter overweging is ingediend in het onderstaande blokformulier, stel vragen en plaats foto's over het onderwerp. Vertel ons of u bekend bent met ketels en elektrische opwekkingssystemen. Deel nuttige informatie die nuttig is voor sitebezoekers.