- Электростанция на дровах – один из альтернативных способов запитать электроэнергией потребители.
- Такое устройство способно при минимальных затратах на энергоресурсы получить электричество, причем даже в тех местах, где вообще отсутствует подвод энергосетей.
- Электростанция, используемая дрова может стать отличным вариантом для владельцев дачных участков и загородных домов.
Также существуют миниатюрные версии, которые подойдут для любителей длительных походов и времяпрепровождений на природе.
Но обо всем по порядку.
Особенности
Электростанция на дровах – изобретение далеко не новое, но современные технологии позволили несколько улучшить разработанные раньше устройства. Причем для получения электроэнергии используется несколько разных технологий. 
К тому же, понятие «на дровах» несколько не точное, поскольку для функционирования такой станции подойдет любое твердое топливо (дрова, щепа, паллеты, уголь, кокс), в общем все, что может гореть.
Сразу отметим, что дрова, а точнее процесс их сгорания, выступает только в качестве источника энергии, обеспечивающего функционирование устройства, в котором происходит генерация электричества.
Основными достоинствами таких электростанций является:
- Возможность использовать самое разное твердое топливо и его доступность;
- Получение электроэнергии в любом месте;
- Использование разных технологий позволяет получать электроэнергию с самыми разными параметрами (достаточной только для обычной подзарядки телефона и до запитки промышленного оборудования);
- Может выступать и в качестве альтернативы, если перебои подачи электроэнергии – обычное дело, а также основным источником электричества.
Классический вариант
Как уже отмечено, в электростанции на дровах используется несколько технологий для получения электричества. Классической среди них является энергия пара, или попросту паровой двигатель.
ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Рекомендации по установке солнечной батареи дома
Другие варианты
Но паровой двигатель – это только одна из технологий, которая используется в электростанциях, работающих на твердом топливе, причем не самая подходящая для использования в бытовых условиях.
Также для получения электроэнергии сейчас используются:
- Термоэлектрогенераторы (использующие принцип Пельтье);
- Газогенераторы.
Термоэлектрогенераторы
- Электростанции с генераторами, построенными по принципу Пельтье – достаточно интересный вариант.
- Физик Пельтье обнаружил эффект, который сводится к тому, что при пропускании электроэнергии через проводники, состоящие из двух разнородных материалов, на одном из контактов происходит поглощение тепла, а на втором – выделение.
- Причем эффект этот обратный – если с одной стороны проводник разогревать, а со второй – охлаждать, то в нем будет образовываться электроэнергия.
Именно обратный эффект используется в электростанциях на дровах. При сгорании они разогревают одну половину пластины (она и является термоэлектрогенератором), состоящую их кубиков, сделанных из разных металлов, а вторая же ее часть – охлаждается (для чего используются теплообменники), в результате чего на выводах пластины появляется электроэнергия.
Но есть у такого генератора несколько нюансов. Один из них – параметры выделяемой энергии напрямую зависят от разницы температуры на концах пластины, поэтому для их выравнивания и стабилизации необходимо использование регулятора напряжения.
Второй нюанс заключается в том, что выделяемая энергия – лишь побочный эффект, большая часть энергии при сгорании дров просто преобразуется в тепло. Из-за этого КПД такого типа станции не очень высокая.
К достоинствам электростанций с термоэлектрогенераторами относятся:
- Длительный срок службы (нет подвижных частей);
- Одновременно вырабатывается не только энергия, но и тепло, которое можно использоваться для обогрева или приготовления пищи;
- Бесшумность работы.
Электростанции на дровах, использующие принцип Пельтье, — достаточно распространенный вариант, и выпускаются как портативные устройства, которые способны лишь выделить электроэнергии для зарядки маломощных потребителей (телефона, фонаря), так и промышленные, способные запитать мощные агрегаты.
Газогенераторы
Второй тип – это газогенераторы. Такое устройство можно использовать в нескольких направлениях, в том числе и получение электроэнергии.
- Надежность конструкции самого газогенератора;
- Получаемый газ можно использоваться для работы двигателя внутреннего сгорания (который станет приводом для электрогенератора), газового котла, печи;
- В зависимости от задействованного ДВС и электрогенератора можно получить электроэнергию даже для промышленных целей.
ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Как выбрать электрический опрыскиватель для сада
Основным недостатком газогенератора является громоздкость конструкции, поскольку она должна включать в себя котел, где происходят все процессы для получения газа, систему его охлаждения и очистки.
И если это устройство будет использоваться для получения электроэнергии, то дополнительно в состав станции должны также входить ДВС и электрогенератор.
Представители электростанций заводского изготовления
Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.
Ниже приведено несколько из них:
- Печь «Индигирка»;
- Печь туристическая «BioLite CampStove»;
- Электростанция «BioKIBOR»;
- Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».
- Печь «Индигирка».
- Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу печи «Буржайка»), оснащенная термоэлектрогенератором Пельтье.
- Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.
- Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.
- Печь «BioLite CampStove».
- Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.
- Электростанция «BioKIBOR».
- Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.
Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.
А вот электростанция «Эко» — газогенераторная. В ее конструкции используется газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.
- Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.
Самодельные станции
Первый вариант – электростанция на основе пластины Пельтье.
Сразу отметим, что изготовленное в домашних условиях устройство подойдет разве что для зарядки телефона, фонаря или для освещения с использованием светодиодных ламп.
Для изготовления потребуется:
- Металлический корпус, который будет играть роль печи;
- Пластина Пельтье (отдельно приобретается);
- Регулятор напряжения с установленным USB-выходом;
- Теплообменник или просто вентилятор для обеспечения охлаждения (можно взять компьютерный кулер).
Изготовление электростанции — очень простое:
Работает все просто: разжигаем дрова, по мере нагрева пластины на ее выводах начнется генерация электроэнергии, которая будет подаваться на регулятор напряжения. От него же начнет и работать кулер, обеспечивая охлаждение пластины.
- Остается только подключить потребители и следить за процессом горения в печке (подкидывать своевременно дрова).
- На основе газогенератора.
Второй способ сделать электростанцию – это изготовить газогенератор. Такое устройство значительно сложнее в изготовлении, но и выход электроэнергии – значительно больше.
Для его изготовления потребуется:
- Цилиндрическая емкость (к примеру, разобранный газовый баллон). Она будет играть роль печки, поэтому следует предусмотреть люки для загрузки топлива и очистки твердых продуктов горения, а также подвод воздуха (потребуется вентилятор для принудительной подачи, чтобы обеспечить более лучший процесс горения) и вывод для газа;
- Радиатор охлаждения (может быть изготовлен в виде змеевика), в котором газ будет охлаждаться;
- Емкость для создания фильтра типа «Циклон»;
- Емкость для создания фильтра тонкой очистки газа;
- Бензиновая генераторная установка (но можно просто взять любой бензиновый мотор, а также обычный асинхронный электродвигатель 220 В).
После этого все необходимо соединить в единую конструкцию. От котла газ должен поступать на радиатор охлаждения, а после на «Циклон» и фильтр тонкой очистки. И только после этого полученный газ подается на двигатель.
Это указана принципиальная схема изготовления газогенератора. Исполнение же может быть самым разным.
К примеру, возможна установка механизма принудительной подачи твердого топлива из бункера, который, кстати, тоже будет запитываться от генератора, а также всевозможных контролирующих устройств.
Создавая электростанцию на основе эффекта Пельтье, особых проблем не возникнет, поскольку схема простая. Единственное, следует принимать некоторые меры безопасности, поскольку огонь в такой печке практически открытый.
В основном, все они положительные. Даже у самодельной печи с элементом Пельтье отмечается, что она полностью справляется с поставленной задачей. А что касается газогенераторов, то здесь наглядным примером может выступить установка таких устройств даже на современных авто, что говорит об их эффективности.
Плюсы и минусы электростанции на дровах
Электростанция на дровах – это:
- Доступность топлива;
- Возможность получить электроэнергию в любом месте;
- Параметры получаемой электроэнергии – самые разные;
- Можно сделать устройство и самому.
- Среди недостатков же отмечается:
- Не всегда высокое КПД;
- Громоздкость конструкции;
- В некоторых случаях получение электроэнергии – лишь побочный эффект;
- Для получения электроэнергии для промышленного использования нужно сжечь большое количество топлива.
Читайте также: Диммер для светодиодных ламп: виды, как выбрать, лучшие модели на рынке
В целом, изготовление и использование электростанций, работающих на твердом топливе – вариант, заслуживающий внимания, и он может стать не только альтернативой электросетям, но еще и помочь в местах, удаленных от цивилизации.
Бензогенератор для газового котла
Во многих частных домостроениях газовые котлы являются главным источником тепла. Однако для их эффективной работы требуется создание определённых условий. Большинство моделей современных газовых агрегатов являются энергозависимыми. Для них важным является их бесперебойное питание электроэнергией.
По статистике, в 85% случаев причиной поломки котлов является нестабильное электроснабжение. Это связано с тем, что современная автоматика крайне чувствительна к значительным скачкам напряжения в сети. Стабильную подачу напряжения к отопительному оборудованию может обеспечить бензогенератор для газового котла.
Особенности конструкции бензогенераторов
Они представляют собой устройства, которые, используя в качестве топлива бензин, вырабатывают электрическую энергию.
Определение! Принцип действия бензогенератора основан на преобразовании механической энергии от вращения вала двигателя в энергию электрическую.
Конструкция такого устройства включает 2-х или 4-тактный двигатель:
- с двухтактным двигателем имеют меньшие размеры, вес и невысокий ресурс;
- с четырёхтактным двигателем предназначены для активного и длительного использования.
По конструктивному исполнению генераторы разделяют на синхронные и асинхронные.
- Синхронные имеют на якоре обмотки, на которые подаётся электрический ток. При изменении его величины изменяется магнитное поле, а, следовательно, выходное напряжение. Выходные данные регулируют с помощью простой электрической схемы. К недостаткам синхронных генераторов можно отнести наличие щёток, которые в процессе работы перегреваются и выгорают. Преимущества – более точное, по сравнению с асинхронным двигателем, поддержание напряжения в сети и высокая стойкость к кратковременным пусковым нагрузкам.
Внимание! Современные модели такого типа генераторов имеют бесщёточные системы возбуждения на роторной обмотке.
- Якорь асинхронного двигателя не имеет обмоток. Это обеспечивает простоту конструкции, надёжность, закрытость и защищённость корпуса от влаги и пыли. Но такое оборудование плохо переносит пусковые нагрузки.
Внимание! В большинстве случаев используют синхронные генераторы.
Агрегаты легко заводятся вручную с помощью верёвки для ручного старта. Запуск может производиться от аккумуляторной батареи или без участия человека – в автоматическом режиме.
Новое поколение автономных источников электропитания – инверторные бензогенераторы
Эти устройства резервного электропитания способны обеспечить котельную автоматику, сварочное оборудование, морозильные камеры, электроинструмент качественным электропитанием, обладающим стабильным напряжением.
Габариты инверторных устройств приблизительно в полтора раза меньше, чем у традиционных моделей.
Определение! В конструкции бензогенераторов инверторного типа присутствует дополнительный элемент – инвертор, задачей которого является постепенное преобразование тока с помощью ёмкостных фильтров.
Принцип работы инверторного узла:
- от генератора на вход поступает переменный ток;
- прохождение цепи выпрямления;
- для стабилизации тока служит цепь сглаживания;
- превращение в ток синусоидального типа – цепь преобразования;
- выработка переменного тока, обладающего стабильным напряжением.
Определение! В инверторных бензогенераторах происходит трансформация переменного тока с нестабильным напряжением в ток постоянный. Далее происходит преобразование тока постоянного в переменный со стабильным значением напряжения 220 В. При этом потери по мощности составляют всего примерно 2%.
Для бензиновых миниэлектростанций инверторного типа характерен пониженный уровень шума – 50-60 дБ. Звук работающего оборудования различим, но не вызывает раздражения и ухудшения самочувствия.
Ещё одним немаловажным достоинств таких электростанций является их экономичность. Мощностью может достигать 2 кВт и при интенсивном использовании расходуется в течение недели всего 20 л топлива.
Внимание! Специалисты рекомендуют приобретать только хорошо показавшие себя на практике модели европейских и японских производителей. Среди китайской продукции можно отметить инверторный бензогенератор Kipor с двигателем Honda.
Бензиновая миниэлектростанция инверторного типа Elemax SHX (1000)
Если вы желаете приобрести качественный и надёжный портативный источник электропитания для котла, то стоит обратить внимание на бензогенератор инверторного типа Elemax SHX мощностью 1 кВт (производство Япония). Стоимость этой модели – примерно 800 долларов.
В производстве этого минигенератора была использована инновационная система регулирования дроссельной заслонки. С её помощью происходит автоматическая коррекция числа оборотов двигателя в зависимости от нагрузки. Наличие этой функции позволяет сэкономить расход бензина.
Важным преимуществом является низкий уровень шума и отсутствие вибраций за счёт качественной системы шумопоглощения.
Внимание! Агрегат привлекателен также своими малыми размерами и небольшим весом, что делает его удобным для использования на дачах и в загородных коттеджах.
Преимущества бензогенератора Kipor IG 1000
Модель Kipor IG 1000 (1 кВт) обладает рядом преимущественных характеристик, аналогичных миниэлектростанции Elemax SHX – компактными габаритами, низким уровнем шума, отсутствием вибраций. Однако стоимость китайского продукта несколько ниже – примерно 500 долларов.
Китайский бензогенератор для котла легко запускается в работу, экономичен, даёт на выходе гарантировано стабильную частоту тока.
Оборудование оснащёно функцией аварийной остановки при резком падении уровня масла. В комплектацию входит однофазная розетка с заземлением.
Внимание! Наиболее трудно однозначно ответить на вопрос о величине моторесурса бензогенератора, поскольку он зависит от многих факторов: качества топлива, масла, интенсивности использования агрегата.
Газовый генератор: устройство, характеристики, подключение, выбор
Многие современные устройства требуют запитки электрической энергией. Но далеко не всегда существует возможность подключиться к сети.
Причиной тому является относительное удаление линий или постоянное перемещение потребителя.
В таких ситуациях на помощь приходит газовый генератор, как альтернативный вариант автономного электроснабжения на тех же стройках, загородных домах, промышленных предприятиях и даже военных объектах.
Устройство и принцип работы
Рисунок 1: конструкция газового генератора
Конструктивно газовые электростанции представляют собой устройство, которое состоит из блоков:
- Для подачи, смешивания или генерации газа (их наличие и конструкция может отличаться в зависимости от модели и принципа работы устройства).
- Двигателя внутреннего сгорания (ДВС), в котором происходить горение газа.
- Генераторного – получает вращающее усилие от ДВС.
- Электронный блок – комплекс приборов, позволяющий осуществлять контроль над режимами работы всех элементов газгена и их параметрами (давление газа, напряжение и т.д.).
- Рамы или корпуса, которые осуществляют несущие функции для оборудования. В некоторых ситуациях могут защищать генератор от механических повреждений.
Рисунок 2: Принцип действия газового генератора
Посмотрите на рисунок, здесь показан принцип действия газового генератора. Изначально от источника газоснабжения, в данной ситуации рассматривается вариант подачи газа из баллона 1, подается горючее вещество в ДВС.
При этом баллонный газ движется через редуктор и закрепленный хомутами шланг. При возгорании газа в ДВС возникает вращающий момент, передающийся на электрический генератор посредством вала.
Генератор, от такого воздействия начинает вырабатывать напряжение для однофазных или трехфазных потребителей.
Основные характеристики газовых генераторов
При выборе конкретной модели газового генератора предприятие или бытовой потребитель отталкивается от определенных параметров. Которые устанавливают их функциональные данные и предопределяют возможность установки газового генератора для тех или иных целей.
Продолжительность работы
В зависимости от задач, которые ставятся перед источником электроэнергии газовые генераторы подразделяются на:
- Устройства постоянного действия – представляют собой автономную электростанцию, которая работает для постоянного электроснабжения какого-либо потребителя без подключения внешних сетей.
- Агрегаты для периодического включения – используются в промышленных установках с плавающим графиком работы или для дачных участков, небольших поселений и т.д.
- Устройства аварийного электроснабжения – позволяют запитывать приборы при отключении электричества в основной сети.
Количество фаз
В зависимости от количества фаз такие источники электричества подразделяются на однофазные и трехфазные.
Первые, в большинстве своем, используются для бытовых потребителей или небольших промышленных цехов со стандартной линейной нагрузкой.
Второй тип применяется для трехфазных сетей, к которым подключаются многофазная нагрузка – двигатели, промышленные объекты, мощное станочное оборудование и т.д. В работе которых требуется использование нескольких фаз.
Тип используемого топлива
Наиболее часто встречаются газовые генераторы, работающие на природном газе. При наличии в непосредственной близи газовой магистрали подключение может производиться от нее, но при этом необходимо получить разрешение газовой службы. В противном случае в качестве источника природного газа можно установить баллоны для запитки газового генератора.
Помимо классического топлива, могут использоваться газы с низкими или высокими параметрами тепловыделения.
Это позволяет задать определенные режимы работы, к примеру, может применяться газ с низкой детонирующей способностью или с малым содержанием определенного вещества (пропана, бутана или других примесей).
Поэтому по типу топлива разделяют такие установки, которые работают на бутане, пропане, биогазе и других комбинациях газовой смеси.
Мощность
Наиболее важной характеристикой газовых электрогенераторов является мощность, которую тот способен выдать на выходе. Так как от этого параметра будет зависеть возможность подключения тех или иных электрических приборов.
В настоящее время выпускаются приборы на мощность от 2 до 500кВт.
Для обеспечения достаточного резерва мощности конкретная модель выбирается по принципу суммирования всех промышленных или бытовых приборов, подключенных к сети и прибавления к полученной величине 20 – 30% для запаса.
Тип охлаждения
Из-за постоянного сгорания топлива газовый генератор может перегреваться. Для предотвращения воздействия высокой температуры на элементы конструкции они подвергаются охлаждению. На практике применяют два типа охлаждения – воздушное и водяное.
Воздушное подразделяется на естественное (используется в открытых моделях с небольшой мощностью и рабочей температурой) и принудительное. Последний вариант воздушного охлаждения подразумевает различные способы обдува и направления воздушного потока на двигатель и генератор.
Жидкостное охлаждение помимо функции отбора тепла от газового генератора также позволяет использовать разогретую воду для отопления или обогрева жилых или производственных помещений.
Тип пуска
Тип пуска в газовых генераторах подразделяются на ручной и автоматический запуск.
Первый вариант является наиболее актуальным в случаях, когда установка включается редко и этот процесс имеет периодичность или его можно предусмотреть (приезд на дачу, работа на строительной площадке и т.д.
) Автоматическое включение подходит в тех случаях, когда необходимо обеспечить резервное питание при исчезновении основного.
Регулировка напряжения (AVR)
Большинство газовых генераторов оснащаются блоком АВР, который позволяет контролировать напряжение, выдаваемое потребителям. Данный блок обеспечивает качественное снабжение электрическим током и является стабилизатором, выравнивающим кривую в соответствии с заданными параметрами. Благодаря чему питание приборов ни чем не будет отличаться от запитки внешним источником электроснабжения.
Наиболее эффективными в плане стабилизации напряжения являются инверторные агрегаты. Такие газовые генераторы вырабатывают переменное напряжение, затем преобразуют его в постоянное, а после постоянный ток и напряжение инвертируют в переменное с идеальными параметрами.
Вариант исполнения
Рисунок 3: открытый и закрытый газовый генератор
В зависимости от особенностей исполнения выделяют открытые и закрытые газовые генераторы. Первый вариант устанавливается внутри помещений и подразумевает отсутствие защитного кожуха. Открытые газовые генераторы обладают лучшими параметрами естественного охлаждения и меньшим весом, но при этом издают больше шума. Закрытые можно использовать для наружной установки, так как внешний кожух предотвращает нарушение работы от атмосферных осадков и других факторов.
Также конструктивно газовый генератор может оснащаться колесами для перемещения. Их наличие значительно упрощает манипуляции даже с небольшими моделями. Поэтому при покупке стоит задуматься о наличии колес, если вы будет передвигать газовый генератор.
Степень защиты IP
Уровень защиты любого газового котла отличается по шкале от 0 до 5. Где 0 обозначает, что модель вообще не имеет защиты от внешних факторов.
А 5 – это самая высокая степень защиты, позволяющая эксплуатировать установку даже в самых неблагоприятных условиях. Данный параметр указывается на корпусе устройства.
Следует отметить, что наиболее распространенной для бытовых нужд является степень IP от 2 до 3.
Уровень шума
Любой газовый, дизельный или бензиновый генератор создает определенный уровень шума. Но звук, в зависимости от расстояния, имеет свойство ослабевать. Поэтому в среднем бытовые модели могут создавать звуковое давление от 40 до 100дБ. Установки высокой мощности имеют куда более высокий показатель, но для его уменьшения применяются специальные меры.
В зависимости от места его расположения, этот параметр может значительно усугублять рабочий процесс устройства.
К примеру, на открытом пространстве шумность не так ощущается, как и в каком-либо технологическом процессе на производстве.
А вот в домашних условиях, небольшие размеры комнаты и высокий уровень звука может вызвать дискомфорт у жильцов. Поэтому стоит обеспечить шумоизоляцию самого газового генератора или места его установки.
Габариты
Размеры газового генератора во многом зависят от мощности расположенного в нем оборудования. Поэтому, как правило, маломощные агрегаты имеют габариты 1 м×0,5 м×0,5 м или близкие к ним. А устройства большой мощности в районе 2 м×1 м×1 м и более. Самые мощные генераторы имеют размер 5 м×2 м×2 м.
Читайте также: Что делать, если посудомоечная машина не сливает воду и стоит
Тип машины
По типу машины газовые резервные источники подразделяются на асинхронные и синхронные. Первые отличаются более простой конструкцией, но при этом сдают в параметрах качества вырабатываемой электроэнергии.
Вторые более сложные и дорогие в эксплуатации, но на выходе потребитель получает стабильные параметры мощности, тока и напряжения.
Поэтому для чувствительных потребителей необходимо устанавливать газовые генераторы с синхронным двигателем.
Преимущества и недостатки
К преимуществам газовых генераторов следует отнести:
- Большой моторесурс и КПД, в сравнении с генераторами на других видах топлива.
- Неприхотливы в работе – могут легко функционировать при температуре от – 50°С до +50°С в сравнении с теми же генераторами на дизельном топливе.
- Более длительный срок эксплуатации за счет отсутствия осадков из продуктов сгорания газа в сравнении с твердым топливом и нефтепродуктами.
- Продолжительная работа – один баллон дает расход газа в два раза дольше, чем одна заправка бензиновых моделей.
- Автоматизация и полная автономия в работе при наличии источника магистрального природного газа и системы автозапуска. При этом выработка электроэнергии не ограничивается по времени за исключением перерывов на техническое обслуживание.
- Высокая надежность, так как газ не теряет своих свойств. В сравнении с нефтепродуктами, которые могут разложиться уже за полгода, даже сжиженный газ длительно остается пригодным для использования.
К недостаткам газовых генераторов следует отнести:
- Ограничения на ввод в работу – в связи с опасностью газовых смесей, для использования такой установки требуется получить соответствующие разрешения на подключение, эксплуатацию и ряд других документов.
- Выдает сравнительно меньшую мощность, чем бензиновый агрегат.
- Обладает относительно большими габаритами.
- Дорогостоящий и трудоемкий ремонт.
Критерии выбора
При выборе конкретной модели следует руководствоваться вышеприведенными характеристиками устройств, а именно:
- Какую мощность вам необходимо выдать в сеть?
- Сколько фаз требуется для потребителя?
- Будет использоваться в качестве резервного или основного источника?
- Питается от магистрального газопровода или от баллона?
- Где будет устанавливаться газген?
- Какие габариты приемлемы для установки?
Остальные нюансы рассматриваются в соответствии с местными условиями, особенностями нагрузки и пожеланиями заказчика.
Что выбрать? Обзор лучших моделей газгенов
Из всего предложенного многообразия следует осторожно относиться к малоизвестным производителям. Так как они нередко грешат преувеличением параметров и замалчиванием недостатков. Поэтому чтобы лучше разобраться в том, какое устройство использовать в вашем случае, определитесь с его назначением.
Для частного дома или дачи
Для снабжения электроэнергией небольшого дома или дачи подойдет однофазная модель от 5 до 25кВт. В редких случаях для потребителей с трехфазной нагрузкой (электрических машин, специального оборудования) необходимы трехфазные агрегаты. Среди наиболее простых однофазных можно выделить генераторы серии REG GG, Briggs & Stratton или E3 POWER.
Для использования в качестве мобильной электростанции
Функции мобильной электростанции для снабжения передвижной строительной площадки отлично подойдут трехфазные или однофазные модели мощностью от 25кВт и более.
Однофазные источники бесперебойного питания подходят для тех ситуаций, когда нет необходимости запитывать трехфазную нагрузку. Одним из лучших примеров на отечественном рынке является газовый генератор SDMO.
Который может вырабатывать электроэнергию в течении 8 суток без перерыва.
Для продолжительного электроснабжения
Для продолжительного бесперебойного питания электрической энергией применяются мощные агрегаты от 100 до 500кВт. В связи со стационарной установкой они могут иметь водяное охлаждение и применяться для отопления каких-либо объектов.
В качестве примера газового генератора для продолжительного электроснабжения на отечественном рынке широко используются генераторы Generac SG300 на 240 кВт. Такая электростанция имеет жидкостное охлаждение и выдает трехфазное питание. Одним из самых мощных является ТСС АГ-500С на 500кВт, который запросто запитает даже небольшой поселок или завод.
Рисунок 4: Газовый генератор ТСС АГ
Установка и подключение газового генератора
Процесс подключения может осуществляться либо к магистральной трубе или к баллону с газом. Первый вариант достаточно сложный, так как требует дополнительного согласования с газовой компанией, оформления соответствующих документов, составления техпроцесса и т.д. Запитать генератор от обычного баллона куда проще.
Помимо этого важно соблюдать следующие меры:
- Достаточный уровень вентиляции – газовый генератор должен хорошо проветриваться, не зависимо от того, где его устанавливают (на улице или в помещении). При недостаточном движении воздуха КПД устройства может значительно пострадать, поэтому на практике устанавливается дополнительная система вентиляции.
- Объем помещения – если газовый генератор располагается в помещении, то его объем должен быть не менее 15м3. При этом размещение в подвальных помещениях устройств, работающих на сжиженном газе, запрещено.
- Необходимо обеспечить отвод выхлопных газов за счет удлинения соответствующей трубы. В помещениях ее выводят в отдельное отверстие, а на открытом пространстве способ определяется в зависимости от местных условий.
Рисунок 5: Подключение газового генератора
Посмотрите на рисунок, подключение производиться через газовый редуктор 1, к которому подводится запорный кран 2. От запорного крана к агрегату прокладывается гибкий шланг и подключается к соответствующему патрубку ДВС.
Снабжение потребителя, при совместной работе генератора с внешним источником используется распределительный щиток 4.
Для обеспечения безопасности в случае попадания электрического потенциала на корпус, газовый генератор соединяется с контуром заземления 3.
Как видите, принципиальная схема подключения имеет идентичный принцип, как для магистрального газоснабжения, так и для баллонного.
Газовый котел с электрогенератором Viessmann Vitotwin
Экология потребления.Наука и техника: Альтернативой стандартным газовым котлам является установка когенерации тепловой электрической энергии (мини-ТЭС).
С развитием электросетей в нашем мире постоянно совершенствуются как сами электростанции, так и метод получения электричества. Не так давно на мини ТЭЦ стали использовать тепловую энергию, получаемую при выработке электричества в некоторых приборах. Этот метод комбинированного получения тепла и света одновременно был назван когенерацией, а затем на его основе был сконструирован двигатель «Стирлинга».
Установку Стирлинга относят к ряду двигателей внутреннего сгорания, способному работать практически на любом топливе.
Его особенностью является то, что во время работы он использует нагрев и охлаждение рабочего тела, благодаря чему вырабатывается электрический ток.
Именно эту технологию, появившуюся в 1943 году, используют сейчас в газовых котлах с генератором Стирлинга, довольно широко распространенных на западе.
Несмотря на то, что сама технология не нова, только сейчас компания Висман впервые решилась на применения этих двигателей в бытовых котлах, и, по сути, она является единственной на рынке, кто уже сейчас может предложить автономный газовый котёл с электрогенератором.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ДВИГАТЕЛЯ СТИРЛИНГА:
Внутри закрытого поршня являющегося основой двигателя, находится закаченный газ, который во время нагрева сильно расширяется, толкает поршень, а затем, попав в охладитель, возвращается в свое исходное состояние вместе с поршневой группой.
Единственным минусом, которым обладают газовые электрогенераторы и котлы в одном корпусе, являются их размеры, так как, нагрев может происходить от небольшой газовой горелки, а вот для охлаждения требуются внушительные радиаторы. По этой причине котел с двигателем Стирлинга изготавливается в основном с напольным методом монтажа и довольно громоздок.
УСТРОЙСТВО КОТЛА ТАКОГО ТИПА:
Так как газ является источником тепла не требующим большое оборудование и при этом он способен дать высокую температуру нагрева, газовый котел с электрогенератором в качестве топлива использует именно его.
Небольшая газовая горелка установленная под двигателем способна не только нагревать поршень до необходимой температуры, но и при необходимости догревать теплообменник конденсационного типа в котлах Viessmann с двигателем Стирлинга.
ТОПОВЫЕ МОДЕЛИ ПОДОБНОГО ОБОРУДОВАНИЯ:В среднем отходящее тепло при работе двигателя колеблется в районе 500 градусов, это более чем достаточно чтобы нагревать достаточно большой объем воды необходимый для бытовых нужд. При этом устройство способно вырабатывать достаточный объем электроэнергии при среднем расходе 3500 кВт/ч. в год.
В некоторых случаях при пиковых нагрузках бытовой котёл с выработкой электроэнергии не способен полноценно обеспечивать электричеством, тогда не хватающая мощность добирается из центральной электросети.
Горелка в котле также может работать в двух режимах, расходуя газ по минимуму для нагрева только элементов двигателя, или повышая свою мощность в том случае, когда потребление горячей воды максимально и тепла исходящего от самого агрегата не хватает. Ряд оборудования оснащается дополнительным бойлером для обеспечения большего объема горячей воды.
Наиболее распространенными моделями котлов использующих технологию Стирлинга принято считать Viessmann Vitotwin 300 W и его более новую модификацию Vitotwin 350 F Viessmann.
Обе модели Viessmann Vitotwin оснащаются полностью герметичным двигателем, не требующим какого-либо сервисного ремонта. Более того идеально подогнанные подвижные элементы не производят шума, это позволяет монтировать котельное оборудование в любом удобном месте, вплоть до гостиных комнат.
Несмотря на сложную технологическую конструкцию индивидуальные газовые котлы с электрогенератором Висман относительно невелики.
Основное отличие новой модели Vitotwin 350 F Viessmann от своего предшественника Viessmann Vitotwin 300 W заключается во встроенном бойлере на 175 литров.
Наличие бойлера приводит к тому, что вся котельная установка обладает достаточно большим весом и монтируется только на пол, в отличие от 300W, который можно было подвешивать на стену по принципу обычного газового котла.
ПОЛОЖИТЕЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ОБОРУДОВАНИЯ:
Основным преимуществом, которым обладает бытовой газовый котел с электрогенератором, является то, что кроме тепла владелец устройства получает дешевую электроэнергию.
Чем больше потребления тепла, тем больше электроэнергии вырабатывается. В некоторых случаях рекомендовано подключения дополнительных аккумуляторных батарей для накопления вырабатываемого света в часы пиковой нагрузки котельного оборудования. Кроме этого есть еще ряд причин, существенно выделяющий эти мини ТЭЦ:
- Котлы вырабатывающие электрическую энергию полностью автоматизированы, не требуют сервисного ремонта или любого другого вмешательства человека после их запуска.
- Регулирующая электроника позволяет выбирать любую подходящую программу и режим температурного нагрева, который затем поддерживается автоматически.
- Благодаря тому, что автономные котлы отопления вырабатывают электроэнергию, все электрические элементы котла нее нуждаются в подключении внешнего источника питания и как следствие котел зависит только от поставок магистрального газа либо от наличия бытового газа в баллоне или газгольдере.
- Газ практически не продуцирует вредных компонентов во время горения, это позволяет отнести симбиоз газового конденсационного котла и двигателя Стирлинга, к экологически чистому оборудованию.
Газовый котел с электрогенератором: принцип работы, устройство, обзор популярных моделей
Бережное отношение к энергоресурсам продиктовано в первую очередь тем, что практически все природные запасы не бесконечны. Экономное расходование всех видов топлива требует разработки новых систем либо кардинальной модернизации существующих.
Так, газовый котел с электрогенератором – это один из видов гибридных систем, позволяющих разумно распоряжаться голубым топливом. Мы познакомим вас с принципом действия оборудования, вырабатывающего наряду с тепловой энергией электрическую. Представим типичные модели гибридных агрегатов.
Эффективное потребление энергоресурсов
Даже рядовой обыватель, у которого установлен газовый котел для отопления жилья, может задаваться вопросом о рациональности использования тепловой энергии. Действительно, ведь при сжигании газа в котле, далеко не все выделяемое тепло используется.
Всегда при работе системы отопления какая-то часть тепла безвозвратно утрачивается. Обычно так происходит при выбросе продуктов сгорания из котла в атмосферу. Фактически это утраченная энергия, которой могло бы найтись применение.
О чем конкретно идет речь? О возможности применения впустую “выброшенного” тепла в производстве электрической энергии.
Если исходить из того, что система котла отопления и так оптимизирована с целью максимального повышения КПД, то «выбрасываемая» энергия все равно составляет значительную долю от энергии, которая выделяется при горении топлива
Видами топлива могут быть различны, начиная с банальных дров и всевозможных брикетов, заканчивая наиболее экономичными вариантами: магистральным газом с преобладанием метана в составе, искусственным голубым топливом и пропан-бутановыми сжиженными смесями.
Может показаться, что это далеко не «открытие Америки», но на самом деле разработанная еще в далеком 1943 году Робертом Стирлингом технология, а точнее, установка существует. Ее конструктивные особенности и основной принцип работы позволяет относить эту систему к двигателям внутреннего сгорания.
Почему же тогда не использовалась данная установка на протяжении столь значительно времени? Ответ прост – теоретическая разработка технологии в сороковых годах прошлого века, на практике оказалась очень громоздкой.
Существовавшие на момент разработки технологии и материалы не позволяли сократить размеры установки, а существовавшие методы производства электрической энергии были более рентабельны.
Включение в схему газового котла устройства, перерабатывающего бесполезно расходуемое тепло в электроэнергию, позволяет существенно повысить КПД газоперерабатывающей установки
Что может заставить нас на сегодняшний день задумываться о более бережном отношении к ресурсам, не относящимся к категории возобновляемых? Сейчас во всем мире существует общая проблема – развитие технологий неизбежно ведет к увеличению потребления электрической энергии.
Читайте также: Как снять старый унитаз: технология и правила демонтажа
Увеличение потребления происходит настолько стремительными темпами, что сетевые компании не успевают модернизировать системы передачи электрической энергии, не говоря уже про производство. Такая ситуация неизбежно ведет к тому, что элементы систем электроснабжения выходят из строя, а в некоторых случаях такое может происходить с завидной регулярностью.
Современные котлы отопления оснащены системами управления, которые тоже энергозависимы. В электропитании нуждаются циркуляционный насос, датчики, автоматика, сама панель. Весь набор устройств не может не вызывать тревоги за сохранение работоспособности при отключении электроэнергии.
Принудительные системы отопления не представляется возможным запустить без электроэнергии. Отключение электропитания в отопительный сезон для них практически катастрофично. Мало того, что это приведет неизбежно к быстрому охлаждению помещения, при длительно неработающем отоплении возможно замерзания контура.
Длительное отсутствие работы системы отопления в холодное время года приводит к замерзанию системы отопления, к появлению в ней ледяных пробок и в итоге к повреждению оборудования и труб отопления из-за разрыва
Стандартные существующие варианты решения вопроса – установка источников бесперебойного питания, генераторов всевозможных модификаций (газо -, бензо -, дизельгенераторов или нетрадиционные источники – ветрогенераторы или мини ТЭС, ГЭС).
Но этот путь решения приемлем далеко не для всех, поскольку многие сложно выделить место для установки автономного поставщика электричества.
Если жители индивидуальных домов еще могут выделить место под генератор, то для установки в многоэтажном доме это практически невозможно. Таким образом, получается, что жители многоквартирных домов с системой индивидуального отопления – это первые, кто пострадает при отключении света.
Именно поэтому в первую очередь компании, выпускающие компоненты для сборки систем отопления, задались вопросом полноценного использования тепла, которое «выбрасывается» системой отопления. Задумались о том, как бесцельно расходуемую субстанцию применить в генерации электроэнергии.
Из известных технологий разработчики выбрали «хорошо забытую» установку Стирлинга, современные технологии позволяют увеличить ее эффективность, сохраняя компактные размеры.
Принцип работы двигателя Стирлинга – движение поршня двигателя вниз и вверх. Двигатель работает практически бесшумно и не вызывает вибраций оборудования
Принцип работы установки Стирлинга основан на использовании нагрева и охлаждении рабочего тела, что в свою очередь приводит в действие механизм, который вырабатывает электрическую энергию.
Внутри поршня (закрытого) расположен закачанный газ, при нагреве газообразная среда расширяется и двигает поршень в одну сторону, после охлаждения в охладителе она сжимается и двигает поршень в другую сторону.
Обзор производителей котлов с генератором
Рассмотрим на конкретных примерах системы бытовых котлов, существующих на сегодняшний день, в которых принцип использования выхлопных газов (продуктов горения) для производства электроэнергии был успешно реализован. Южнокорейская фирма NAVIEN успешно реализовала вышеуказанную технологию в котле марки HYBRIGEN SE.
В котле используется двигатель Стирлинга, который согласно паспортным данным вырабатывает в процессе работы электроэнергию мощностью 1000W (или 1кВт) и напряжением 12В. Разработчики утверждают, что вырабатываемую электроэнергию можно использовать для питания бытовых приборов.
Такой мощности должно хватить для питания бытового холодильника (порядка 0,1кВт), персонального компьютера (около 0,4кВт), жидкокристаллического телевизора (около 0,2кВт) и до 12 светодиодных лампочек мощностью по 25Вт каждая.
Котел серии hybrigen se компании navien со встроенным генератором и двигателем системы Стирлинга.
При работе котла помимо основных функций вырабатывается электроэнергия порядка 1000Вт мощности
Из европейских производителей разработками в данном направлении занимается компания Viessmann.
Viessmann обладает возможностью представить на выбор потребителя две модели котлов серии Vitotwin 300W и Vitotwin 350F.
Модель Vitotwin 300W была первой разработкой в указанном направлении. Она отличается достаточно компактным исполнением и внешне очень схожа с обычным настенным газовым котлом. Правда именно при эксплуатации первой модели были определены «слабые» места в работе двигателя системы Стирлинга.
Самой большой проблемой оказался отвод тепла, основа работы устройства – нагрев и охлаждение. Т.е. разработчики столкнулись с той же проблемой, с которой столкнулся Стирлинг в сороковых годах прошлого века – эффективное охлаждение, которого можно достигнуть только при значительных размерах охладителя.
Именно поэтому появилась модель котла Vitotwin 350F, которая включала в себя уже не только газовый котел с генератором электричества, но и встроенный бойлер на 175л.
Накопительная емкость для горячей воды выполняется в напольном варианте по причине большого веса как самого оборудования, так и подготавливаемой для санитарных целей жидкости
В этом случае достаточно эффективно был решен вопрос с проблемой охлаждения поршня установки Стирлинга за счет воды в бойлере. Однако решение привело к тому, что габаритные размеры и вес установки увеличились. Такая система уже не может крепиться на стену как обычный газовый котел и может быть только напольной.
Котлы компании Viessmann предусматривают возможность подпитки систем работы котла от внешнего источника, т.е. от сетей центрального электроснабжения. Компания Viessmann позиционировала оборудование как устройство, обеспечивающее собственные нужды (работу агрегатов котла) без возможности отбора избытка электроэнергии для бытового потребления.
Система Vitоtwin F350 – котел с бойлером нагрева воды объемом 175л.
Система позволяет обогревать помещение, обеспечивает горячей водой и вырабатывает электрическую энергию
Для того чтобы можно было сравнить эффективность применения генераторов, встраиваемых в систему отопления.
Стоит рассмотреть котел, который разработан компаниями «ТЕРМОФОР» (республика Беларусь) и компанией «Криотерм» (Россия, г. Санкт-Петербург).
Рассмотреть их стоит не потому, что они смогут каким-то образом конкурировать с вышеприведенными системами, а для сравнения принципов работы и эффективности получения электрической энергии. Эти котлы в качестве топлива используют только дрова, прессованные опилки или брикеты на основе древесины, поэтому их нельзя поставить в один ряд с моделями фирм NAVIEN и Viessmann.
Котел, названный «Отопительная печь «Индигирка», ориентирован на длительное отопление дровами и т.п., но снабжен двумя термическими генераторами электричества типа ТЭГ 30-12. Расположены они на боковой стенке агрегата. Мощности генераторов малы, т.е. в общей сложности они в состоянии генерировать лишь 50-60Вт напряжением 12В.
Принципиальное устройство печи “Индигирка” позволяет не только обогревать помещение, но и готовить еду на конфорке. Дополнение системы – два теплогенератора на 12В мощностью 50-60Вт.
В данном котле нашел применение метод Зебека, основанный на формировании ЭДС в замкнутой электрической цепи. Она состоит из двух разнородных видов материала и поддерживает точки контакта при различных температурах. Т.е.
разработчики тоже используют выделяемое котлом тепло для выработки электрической энергии.
Сравнение эффективности работы котлов
Сравнивая представленные виды котлов, которые не только обогревают помещение (нагревают теплоноситель), но и вырабатывают электроэнергию за счет использования выделяемого тепла, следует обратить внимание на важные аспекты при эксплуатации.
Как компания NAVIEN, так и компания Viessmann позиционируют свои котлы, указывая на несомненные плюсы – полная автоматизация процесса, отсутствие необходимости сервисного ремонта и вообще полное отсутствие вмешательства после запуска в работу со стороны покупателя.
Для работы данных котлов нужна только стабильная работа системы стабильное наличие газа (будь то магистральные поставки, установка баллонная с сжиженным газом или газгольдер). Соответственно, для работы котлов применяется бытовой газ, который после сгорания не представляет вреда для окружающей среды.
В принципе, почти то же можно сказать и про отопительную печь «Индигирка», только вид топлива тут не газ, а дрова, пеллеты или прессованные опилки.
Полное отсутствие автоматики, которая требует наличия электричества. Система выработки электрической энергии и самого котла не влияют на работу друг друга, т.е. при выходе из строя системы производства электроэнергии, котел продолжает выполнять свои функции.
Все эти газоперерабатывающие отопительные агрегаты, под горелками которых расположены двигатели Стирлинга, производят электрическую энергию, которую можно использовать в различных целях
Котлы компаний NAVIEN и Viessmann не смогут “похвастать” подобным, поскольку двигатель системы Стирлинга встроен непосредственно в конструкцию котла. Но насколько рентабельны подобные системы и через какой срок окупится подобный котел? С этим вопросом стоит детально разобраться.
Рентабельность рассматриваемых систем
На первый взгляд котлы компаний NAVIEN и Viessmann практически мини-ТЭС в условиях частного дома или даже квартиры.
Даже невзирая на большие габаритные размеры, возможность производить электрическую энергию просто за счет пользования котлом для нагрева бойлера или обогрева помещений должна побудить покупателя не задумываясь установить подобное «чудо техники».
Но при ближайшем рассмотрении котла компании NAVIEN возникают вопросы, требующие ответа. При заявленной мощности в 1 кВт (свободной мощности, которую можно использовать на свое усмотрение), котел достаточно ощутимо расходует электроэнергию при работе системы.
Что имеется в виду? Как минимум работа автоматики, пусть необходима небольшая мощность, но она нужна, для того чтобы функционировали вентилятор и циркуляционный насос. Перечисленные устройства в сумме могут не только с успехом потребить этот киловатт энергии, но его может и не хватить при «разгоне» системы.
Принципиальная схема системы отопления компании Vissmann Vitotwin 350F с напольным бойлером на 175л.
Система позволяет как использовать электроэнергию от внешнего источника, так и отдавать избыток произведенной электроэнергии в общую сеть
Такие же точно вопросы возникают и по котлам компании Viessmann, но здесь хотя бы не заявлялась возможность извлечения электроэнергии для собственных нужд. Оговаривалась только возможность автономной работы системы при отсутствии внешнего снабжения.
Хотя тут же разработчики указывают, что «система может требовать дополнительной электрической мощности при пиковых нагрузках». На фоне заявленных 3500 кВт*ч производимой электроэнергии в год, данный нюанс уже вызывает сомнение, а путем простых и нехитрых вычислений получаем следующее:
3500:6 (месяцев стандартного отопительного сезона):30 (30 календарных дней в среднем):24 (24 часа в сутках) = 0,81кВт*час.
Т.е. котел производит при стабильной (постоянной) работе порядка 800Вт, но сколько потребляет сама система в процессе работы? Возможно, эти же, производимые 800Вт, а возможно, и больше.
К тому же вырабатывается электроэнергия только в процессе работы горелки. Т.е. требуется либо постоянная работа системы, либо все немного не так, как рассказывают разработчики системы.
К чему приводились эти расчеты? Система котла на дровах реально отдает свои 50Вт*ч (или 0,05кВт*ч), которые можно использовать для подзарядки планшета, телефона и т.п. даже для банальной «дежурной светодиодной лампочки». В противовес разработки двух компаний с мировым именем, но описанные разработки явно больше смахивают на хороший маркетинговый ход, и не более того.
Что касается ценовой политики на данные системы, тут вообще сложно что-то оценивать. Поскольку даже фирмы-производители Viessmann и NAVIEN сразу оговаривают, что оборудование «не требует обслуживания». В переводе на простой язык – поломалось, значит, нужно заменить агрегат полностью.
Это может касаться не всей системы, а отдельно взятых узлов: двигателя Стирлинга, системы газовой горелки и т.д. В результате получится достаточно внушительная сумма. Если исходить из того, что в среднем цена на данные системы составляет порядка 12тыс. евро или 13,5 тыс. $. Схема работы котла с генератором, то выиграть в такой ситуации может разве что производитель систем.
Печь “Индигирка” участвовать в сравнении вообще не может, не только потому, что вид топлива не газ, а цена не сопоставима (в 15 раз меньше), а потому что печь позиционирована не для бытового использования, а больше для путешествий, экспедиций и т.п.
Если в Европе ситуация с энергоносителями достаточно существенно влияет на выбор потребителя (при выборе систем отопления или энергоснабжения) с точки зрения экономичности и экологичности, то государства ЕС стимулируют это путем субсидирования на внедрение таких систем.
Для бытового потребителя в России такие системы, скорее всего, будут слишком дорого обходиться как изначально “система+установка”, так и в процессе эксплуатации.
Выводы и полезное видео по теме
- Принцип действия двигателя Стирлинга, оснащающего газовый котел:
- Демонстрация работы газового котла с генератором электроэнергии:
- Пример дровяной печки с генератором электричества для сравнения с газовым агрегатом:
- Не стоит забывать, что европейские энергогенерирующие компании вполне лояльны к “производителям” энергосберегающей техники.
В России возможность генерации и передачи в сеть электрической энергии бытовым потребителем не только не закреплена законодательно, но и не приветствуется сетевыми компаниями. Поэтому представленные системы вряд ли имеют серьезные шансы на применение в условиях РФ на сегодняшний день.
Комментируйте, пожалуйста, представленную к рассмотрению статью в расположенной ниже блок-форме, задавайте вопросы, размещайте фото по теме. Расскажите о том, знакомы ли вам котлы с электрогенерирующими системами. Поделитесь полезной информацией, которая пригодится посетителям сайта.
