С ростом цен на энергоносители, вопрос снижения затрат на отопление частного дома становится все более значимым. Одной из альтернатив традиционному оборудованию для получения энергии является водородный котел.
Уникальные особенности котлов на водороде
Котлы такого типа мало востребованы в России по причине недостаточной информированности о них широких масс потребителей. В западных странах этот альтернативный вид отопления уже довольно распространен благодаря доказанной экологической чистоте, а также получению заметной экономии при оплате за коммунальные услуги.
«Порождающий воду» – именно так звучит перевод термина «водород» с латыни.
Этот элемент считается самым распространенным веществом в мире, из него наполовину состоит солнце, он широко применяется в промышленности, а также обладает массой уникальных свойств, которые и были использованы при разработке водородного отопительного котла. Главное уникальное свойство элемента – его неисчерпаемость в недрах и окружающем мире.
Процесс получения водорода прост и понятен. Для него требуется обязательное наличие электрической энергии и воды. Электроток способствует расщеплению молекул воды на кислород и водород, который впоследствии можно использовать с целью обогрева помещений.
Водород как энергоноситель считается самым безопасным и чистым элементом, а отопление на его основе получается полноценным и эффективным.
Котлы такого типа можно гармонично встроить своими руками в уже существующую отопительную систему без ущерба для нее.
Основные нюансы водородных котлов
Мощность котлов, работающих на основе водорода, выбирают в зависимости от площади сооружения, которое необходимо обогреть.
С помощью техники подобного рода можно решать множество задач, связанных с обогревом. Это происходит благодаря одновременному функционированию нескольких каналов, предназначенных для выработки водородной энергии (максимум их может быть 6).
Модульная система, присущая водородным котлам, обеспечивает независимую работу каналов, никак не воздействуя при этом на снижение эффективности установки. Каждый отдельный канал содержит свой катализатор.
Плюсы обогрева водородом
Котел, работающий на водороде, востребован по многим причинам:
Недостатки водородных котлов
Несмотря на массу преимуществ, важно знать о недостатках таких агрегатов:
- необходимость постоянного пополнения катализатора;
- взрывоопасность элемента при несоблюдении строгих требований;
- неудобная транспортировка водорода;
- недостаток специалистов по установке, а также сервисному обслуживанию подобного оборудования в России;
- недостаточное количество необходимых запчастей по причине неразвитого рынка водородного отопления.
Принцип функционирования
В основе работы водородной отопительной системы лежит реакция, возникающая при контактах молекул водорода и кислорода. В результате взаимодействия молекул образуется так называемый газ Брауна и выделяется значительный объем тепла.
Для использования на практике изначально производились водородные котлы промышленного назначения.
Такое оборудование отличается крупными габаритами, занимает значительные площади и имеет довольно маленький коэффициент полезного действия, не превышающий 80%.
Однако технология постепенно развивалась, и, освоив котлы промышленного назначения, производители постепенно пришли к возможности изготовления оборудования для отопления жилых домов.
Для нормального функционирования водородной установки необходимо соблюдение ряда параметров:
- Возможность поступления воды. Обычно это водопроводная вода, но может быть и дистиллированная. Показатели потребления жидкости зависят от мощности оборудования.
- Доступ к электроэнергии. Электролизная реакция требует наличия электричества.
- Регулярная замена катализатора. Периодичность зависит от модификации и мощности котла.
Водородное оборудование, произведенное промышленным способом, отличается высокими стандартами безопасности, оно даже менее опасно в эксплуатации, чем котлы на твердом топливе и газе. Все процессы в водородном аппарате происходят внутри оборудования, а потребителю только остается контролировать рабочие параметры системы.
Обратите внимание! В отличие от заводских моделей, в устройствах, сделанных своими руками, имеется опасность утечек взрывоопасного газа Брауна. Поэтому самодельные котлы требуют особого подхода к обеспечению техники безопасности.
Устройство и принцип действия
Водородное отопление дома было разработано итальянской компанией. Ученые смогли добиться снижения температуры сжигания благодаря использованию катализаторов с +6000 до +300°С, что позволило использовать традиционные материалы для производства отопительных котлов.
Устройство котла включает в себя:
- камеру сгорания топлива;
- теплообменник;
- электролизер;
- резервуар для выработки водорода с помещенным внутри электролитом;
- двухступенчатый защитный блок.
Водородные отопительные котлы могут быть разной мощности. Чем больше площадь помещения, тем больше должна быть мощность. Некоторые котлы имеют модульную систему, максимальное число каналов для выработки водородной энергии — 6, каждый канал должен содержать катализатор, чтобы каналы могли работать независимо друг от друга.
Водородные котлы работают следующим образом:
электролитический раствор попадает в электролизер и под воздействием электротока вырабатывается водород, кислород и водяной пар;- газы поступают в химический сепаратор, где водород отделяется от общего объема;
- очищенный водород через двухступенчатый защитный блок поступает в камеру сгорания, где происходит химическая реакция с участием водорода, кислорода и катализаторов;
- в ходе реакции образуется вода и выделяется тепло, тепло нагревает теплообменник, за счет чего и происходит обогрев, а вода снова поступает в электролизер.
Отопление дома водородом с помощью ННО генератора
Видео
Можете посмотреть видео о том, как отапливать дом при помощи водорода. Также там дана информация о преимуществах такого способа отопления частного жилья.
Преимущества и недостатки водородного котла отопления
Помимо своей небольшой стоимости водородное отопления характеризуется еще одним немаловажным качеством – оно абсолютно экологически чистое, поскольку водород является составной частью окружающей среды. Процесс горения данного вида топлива совсем не выделяет вредных веществ. Кроме этого, водород из всех других химических элементов является наиболее встречаемым на планете. Он находится в избытке.
Если возникает вопрос – купить или нет водородный котёл цена которого довольно-таки внушительна, следует описать основные плюсы такого оборудования.
Плюсы водородного котла:
Указав на достоинства водородного котла отопления, будет несправедливым не указать на его недостатки, которые также имеют место быть:
- При стандартной комнатной температуре водород имеет газообразную консистенцию. Помимо этого, вещество считается довольно взрывоопасным, что создает определенные трудности при его транспортировке.
- Хоть в западных государствах водородные котлы набирают все большую популярность, в России им уделяется недостаточное внимание, что может создать некоторые сложности с его приобретением и установкой.
- Для подготовки специалистов, способных проверять и сертифицировать водородные баллоны, необходимо время.
Советы по эксплуатации и техника безопасности
Большой риск взрыва газа накладывает свои условия и требования применения оборудования. Правила нацелены на снижение возможности контакта кислорода с воздухом, что может вызвать разрушительную химическую реакцию.
Рекомендации от специалистов:
- Контролировать показатели температуры датчиков на теплообменниках. Температура не должна повышаться выше предельно допустимого уровня.
- Проверять показатели давления газа. Если уровень повышается, нужно немедленно принимать меры для снижения.
- Внимательно читать инструкцию от производителя и не эксплуатировать котел в режимах, не предусмотренных изготовителем.
- Контролировать подачу воды.
- Регулярно менять электролизер.
- Позаботиться о бесперебойной подаче электроэнергии.
- Не проводить модернизацию оборудования самостоятельно. Процедура может привести к утечке водородного состава и спровоцировать взрыв.
Совет! Систему нужно дополнить датчиками температуры внутри теплообменника – это позволит вовремя увидеть повышение уровня и принять меры по стабилизации показателей. Также не помешает запорная арматура в устройстве горелки и система охлаждения котла.
Если эксплуатация водородного котла соответствует нормам, то прослужит оборудование очень долго. Схема котла не отличается сложностью, поэтому проблемы с ремонтом не возникнет – в этих агрегатах попросту нечему ломаться, но только при условии, что все детали сделаны из качественных материалов.
Изготовление и монтаж
В России водородное отопление пока является альтернативным, и приобрести подобные устройства довольно непросто, поэтому встает вопрос о том, чтобы изготовить водородный котел отопления своими руками.
Сделать это возможно, однако чтобы такое самодельное устройство выполняло функцию основного отопительного прибора, придется провести несколько испытаний, поскольку необходимо убедиться в его эффективности и безопасности.
Главным элементом системы является котел. Сделать его можно на основе ННО генератора, то есть обычного электролизера.
Для изготовления водной горелки (генератора) потребуется кусок листа нержавеющей стали шириной 50 см, длиною 50 см и толщиной 2 мм.
Кроме стали, понадобится герметичный пластиковый контейнер (можно для пищи) емкостью 1,5 литра, прозрачная трубка (подойдет водяной уровень) длиной 10 м, болты 6*50, гайки, шайбы, штуцеры для шланга диаметром 8 мм.
Порядок изготовления будет следующим:
Следующим этапом станет тестирование получившегося генератора. Для этого необходимо заполнить контейнер водой и закрыть крышку. Подключить генератор к источнику питания. На штуцер надевается шланг.
Для наглядности шланг нужно опустить в емкость с водой. Если в этой емкости при подключении устройства не появятся пузырьки воздуха, то источник имеет недостаточную мощность.
При этом в контейнере пузырьки должны образоваться в любом случае.
В качестве защитных элементов водородного котла своими руками можно использовать клапан и фильтр для стиральной машины. Клапан необходим, чтобы выработанный водород не возвращался назад в систему. Фильтр будет использоваться в качестве водяного затвора.
Описанное устройство представляет собой конструкцию с параллельным включением, которая не является самой эффективной. Однако именно такую конструкцию проще всего изготовить самостоятельно. Для повышения эффективности в воду следует добавить небольшое количество щелочи.
Для монтажа водородного котла потребуются:
- блок питания мощностью 12 вольт;
- ШИМ-регулятор (на 30 ампер);
- трубки из нержавеющей стали.
ШИМ-регулятор — элемент необязательный. Однако его использование приводит к преобразованию постоянного тока в переменный или импульсный, что значительно повышает эффективность системы.
Оправдана ли самостоятельная сборка водородного котла?
Целесообразность сборки водородного агрегата своими руками вызывает массу вопросов, которые еще недостаточно исследованы, поэтому перед принятием такого решения следует тщательно взвесить все «за» и «против», а также учесть важные моменты.
Соорудив агрегат из вышеперечисленных элементов и дополнив его стандартными автоматическими и механическими комплектующими, можно получить опытный экземпляр водородного агрегата. Чтобы он полноценно заработал, следует провести немало испытаний и проб.
Водородный котел отопления: преимущества и недостатки, правила эксплуатации, изготовление своими руками
Отопление
24.09.2018
5.2 тыс.
3.5 тыс.
4 мин.
Топливом водородных котлов отопления, как можно догадаться из названия, выступает водород, который вырабатывается в специальном устройстве из дистиллированной воды.
Водород — самый легкий газ, он не имеет ни цвета, ни запаха, не токсичен и не выделяет вредных веществ (единственное, что выделяется в воздух — безвредный водяной пар).
Его использование в качестве топлива имеет несколько достоинств:
- высокая теплоотдача (более 120 МДж/кг);
- безопасность;
- легкодоступное сырье (вода).
Процесс получения водорода достаточно прост. Для этого необходимы вода и электрическая энергия. Электрический ток способствует расщеплению воды на составляющие ее элементы — водород и кислород.
STAR-1000 Отопление Водородом 20 батарей.
Водородные котлы безопасны, экологичны, обладают высоким КПД и работают совершенно бесшумно. Однако устройства имеют и свои недостатки:
- необходимость использования катализатора;
- недостаток специалистов по установке и обслуживанию;
- небольшой рынок устройств и их деталей (в России).
Водородное отопление дома было разработано итальянской компанией. Ученые смогли добиться снижения температуры сжигания благодаря использованию катализаторов с +6000 до +300°С, что позволило использовать традиционные материалы для производства отопительных котлов.
Устройство котла включает в себя:
- камеру сгорания топлива;
- теплообменник;
- электролизер;
- резервуар для выработки водорода с помещенным внутри электролитом;
- двухступенчатый защитный блок.
Водородные отопительные котлы могут быть разной мощности. Чем больше площадь помещения, тем больше должна быть мощность. Некоторые котлы имеют модульную систему, максимальное число каналов для выработки водородной энергии — 6, каждый канал должен содержать катализатор, чтобы каналы могли работать независимо друг от друга.
водородная установка для отопления Харьков март 2017
Водородные котлы работают следующим образом:
электролитический раствор попадает в электролизер и под воздействием электротока вырабатывается водород, кислород и водяной пар;- газы поступают в химический сепаратор, где водород отделяется от общего объема;
- очищенный водород через двухступенчатый защитный блок поступает в камеру сгорания, где происходит химическая реакция с участием водорода, кислорода и катализаторов;
- в ходе реакции образуется вода и выделяется тепло, тепло нагревает теплообменник, за счет чего и происходит обогрев, а вода снова поступает в электролизер.
Выбирая водородный котел для дома, стоит убедиться, что все его детали выполнены из качественных материалов. Также очень важно, чтобы блок защиты котла был проверенным (сертифицированным) и соответствовал всем требованиям безопасности. Кроме того, нужно подобрать модель, подходящую для отопления конкретного помещения:
мощность должна соответствовать не только площади помещения, но и требованиям используемой системы отопления;- размеры камеры должны соответствовать количеству теплообменников, необходимых для отопления;
- мощность электропотребления устройства должна соответствовать имеющейся в здании электросети.
Установив подобное устройство, не стоит забывать о технике безопасности, поскольку топливо является взрывоопасным. Основные правила эксплуатации направлены именно на то, чтобы избежать контакта кислорода с воздухом (что и может привести к взрыву).
Основные эксплуатационные правила:
Регулярно проверять температурные показатели на датчиках теплообменников. Температура не должна подниматься выше допустимой нормы. 
Главным элементом системы является котел. Сделать его можно на основе ННО генератора, то есть обычного электролизера.
Для изготовления водной горелки (генератора) потребуется кусок листа нержавеющей стали шириной 50 см, длиною 50 см и толщиной 2 мм.
Кроме стали, понадобится герметичный пластиковый контейнер (можно для пищи) емкостью 1,5 литра, прозрачная трубка (подойдет водяной уровень) длиной 10 м, болты 6*50, гайки, шайбы, штуцеры для шланга диаметром 8 мм.
водородный сверхединичный мини котел
Порядок изготовления будет следующим:
Из стали необходимо вырезать болгаркой 16 одинаковых прямоугольных пластин. Для устройства необходимы катод и анод, в их роли и выступят приготовленные пластины — 8 будут катодами, 8 — анодами.
В качестве защитных элементов водородного котла своими руками можно использовать клапан и фильтр для стиральной машины. Клапан необходим, чтобы выработанный водород не возвращался назад в систему. Фильтр будет использоваться в качестве водяного затвора.
Описанное устройство представляет собой конструкцию с параллельным включением, которая не является самой эффективной. Однако именно такую конструкцию проще всего изготовить самостоятельно. Для повышения эффективности в воду следует добавить небольшое количество щелочи.
Для монтажа водородного котла потребуются:
- блок питания мощностью 12 вольт;
- ШИМ-регулятор (на 30 ампер);
- трубки из нержавеющей стали.
ШИМ-регулятор — элемент необязательный. Однако его использование приводит к преобразованию постоянного тока в переменный или импульсный, что значительно повышает эффективность системы.
Водородный генератор (БЕЗ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА) как сделать своими руками
Почему не стоит рассматривать бытовой водородный котел в качестве основного
В контексте производства климатической техники, получение энергии из водорода, по сути, является очередной, можно сказать, вынужденной попыткой найти способ отопления без образования гари и углекислого газа. Проект всё ещё находится на экспериментальной стадии и пока не нашёл массового применения.
Но, учитывая, что уже сегодня есть дельцы, предлагающие новинку, которая обеспечивает теплом «почти даром», самое время начать разбираться в этом вопросе.
Что собой представляют водородные котлы отопления
- Водородный котёл отопления – предназначенный для обогрева агрегат, который в качестве горючего использует водород в форме двухатомного газа (H2).
- По мнению ученых, водород является перспективным видом топлива:
- его теплотворная способность (121 МДж) гораздо выше, чем у природного газа (32 МДж), что потенциально даёт в несколько раз больше полезной энергии;
- в процессе сгорания из него выделяется обычная вода, а точнее горячий насыщенный пар, который не влияет ни на атмосферу, ни на окружающих людей;
- как химический элемент он встречается в каждом уголке планеты, на долю всех атомов приходится более 88 %, а значит ресурс, условно говоря, неисчерпаем.
Проблема в том, что водород формирует связи с любыми неметаллами, т. е. существует только в молекулярных соединениях, из которых его нужно выделять.
Большинство известных промышленных способов это сделать (пламенный пиролиз, газификация, конверсия, терморазложение, плазмохимия) требуют нагрева исходного вещества просто до невероятных температур (1000–6000 °C). Поэтому для домашнего использования остаётся единственное решение – электролиз воды.
Устройство и принцип работы
Водородный генератор (электролизёр) – специальный прибор, который при помощи высокого напряжения расщепляет воду на составляющие её компоненты.
Процесс электролиза протекает внутри отдельного гальванического блока, разведённого электродами на стороны: положительную (анод) и отрицательную (катод). Ток перемещается между ними через проводящий катализатор, буквально «разрывая» молекулу воды (Н2О) на 1 атом кислорода (О) и 2 атома водорода (HH).
Получившийся в результате нетоксичный газ обозначается гипотетической формулой HHO и носит название газ Брауна (Browns), в честь физика Ю. Брауна.
Благодаря его открытию удалось добиться снижения температуры горения водорода, что позволило изготавливать такие котлы из легкодоступных материалов.
Конструктивное устройство (узлы) примитивного водородного котла:
- электролизёр, сепаратор, очиститель (опционально – блок водоподготовки);
- трубопровод диаметром Ø 25–32 мм (разветвление – Ø 20, конечные – Ø 16);
- панель управления и двухступенчатая система защиты на случай утечки газа;
- теплообменник и камера сгорания, «наследуемые» от стандартного котлоагрегата.
Некоторые котлы имеют модульное строение. Максимальное число таких модулей – 6 шт., при этом каждый должен функционировать независимо от других.
1 – датчик уровня воды; 2 – заливной штуцер; 3 – датчик давления; 4 – патрубки залива электролизера (каналы подачи электролита в электролизер); 5 – патрубок выхода газа/воды из электролизера (канал отвода смеси газа и воды); 6 – патрубок выхода газа из емкости (канал сбора газообразной смеси водорода и кислорода); 7 – вентиль; 8 – водный затвор; 9 – клапан-пламегаситель; 10 – температурный датчик; 11 – электролизер; 12 – вода с добавлением гидроксида натрия (NaOH) (раствор электролита); 13 – блок широко импульсной модуляции для регулирования подаваемого напряжения по току и частоте; 14 – емкость для электролита.
Поэтапный принцип работы (образование тепла) водородного котла:
Поскольку камера сгорания всё равно не используется в соответствии с её первичным назначением, специалисты рекомендуют наполнять её катализатором.
В роли катализатора чаще всего выступает обычная гранитная галька. Она способствует равномерному распределению энергии и после окончания горения газа Брауна, аккумулированное ей тепло будет передаваться теплоносителю. Кроме того гранит отгораживает теплообменник от огня, что продлит срок его службы.
Требования установок к воде
Из-за низкой электропроводности воды её прямой электролиз недостаточно эффективен, поэтому часто котлы идут сразу в комплекте с блоком водоподготовки.
Наполнителем для таких контейнеров может быть почти любая щёлочь.
На практике применяется раствор гидроксида калия (KOH) с электропроводностью, которая при концентрации 20–40 % достигает 0,3–0,5 Ом × см‒1, что в 107 раз больше, чем у деминерализованной воды.
Иногда в основной электролит также подмешивают пентоксид ванадия (V₂O₅). Он снижает поляризацию электродов, чем упрощает работу электролизёра, но единого мнения о его безопасности пока нет.
Читайте также: Приточная вентиляция: что это такое, виды, схемы, как ее лучше обустроить
Различные растворы добавляются в воду исключительно для минимизации электрического сопротивления, т. е. сами они не расходуются в процессе работы.
Также выпускают твёрдые электролиты на основе ионообменных мембран, в которых электропроводность обеспечивается ионами водорода или кислорода.
Для чего нужны и как применяются
Обычно энергетические затраты на выделение чистого водорода превышают долю полезного тепла, что делает его повсеместное использование бессмысленным.
Тем не менее, в некоторых случаях, водородный котёл может стать довольно неплохой альтернативой для отопления частного дома, особенно когда у владельцев есть доступ к бесплатным ресурсам – воде (колодец, скважина, водоснабжение из открытых источников) и энергии (водная и ветровая станция, солнечные панели).
Экономичность и эффективность в сравнение с электрическими или газовыми аналогами
| Вид топлива | Энергоэффективность |
| водород | 10–11 % |
| электричество | 35–45 % |
| метан, пропан | 82–96 % |
Зная, что при сгорании 1 кг водорода высвобождается 121 МДж энергии, а у природного газа – 32 МДж, можно примерно посчитать расход этих видов топлива.
Плотность водорода равна 0,09 кг/м3, что соответствует объёму 11100 л, а природного газа – 0,765 кг/м3 на 1300 л. Учитывая потребность электролизёра в питании 1,8 кВт в час, необходимого для выработки 2040 л или 0,185 кг водорода, делаем вывод, что такой объём можно получить при сгорании 22 МДж энергии.
На 1 кВт мощности котла (чего достаточно для отопления 10 м2 площади) потребуется 1 м3 или 0,765 кг природного газа в час, т. е. 25 МДж энергии, что больше, чем даёт за такое же время электролизёр. Суммы тоже будут разные: 1 кВт водородной энергии обойдётся в 18,71 рубля, а газовой – всего в 0,65 рубля.
Баллоны с водородом можно покупать и не тратить воду с электричеством, но 40 кг хватит дому 60 м2 всего на 1,5 дня, а стоимость каждого 2500–5000 рублей.
С электрокотлом он тоже не может полноценно конкурировать, ведь за 1 кВт в среднем придётся заплатить 4,76 рубля, что почти в 4 раза меньше 18,71 рубля. Поэтому энергию, которая будет потрачена на генерирование водорода, лучше сразу использовать для работы электроприборов – толку будет куда больше.
Отзывы о бытовых водородных установках: преимущества и недостатки
Информации о реальном применении водородных котлов настолько мало, что её приходится собирать «по крупицам», но основные моменты выделить можно (в том числе опираясь на отзывы реальных пользователей водородных котлов для отопления).
| Плюсы | Минусы |
| «тихое горение» – нагрев теплоносителя осуществляется за счёт каталитических реакций, а значит, нет открытого пламени | опасная эксплуатация – при повышении нормированного давления высок риск разгерметизации швов и взрыва котла |
| высокая экологичность – при работе не вырабатываются ни угарный газ, ни гарь, ни другие вредные для здоровья вещества | низкая энергоэффективность – как уже говорилось, энергетические затраты на выработку HHO выше его теплоотдачи |
| отсутствие дымохода – из предыдущего пункта также следует, что такие агрегаты не нуждаются в удалении отводных газов | недостаток специалистов – в регионах нет сертифицированных организаций, занимающихся ремонтом таких котлов |
| доступность ресурсов – формально, для заправки им нужно только электричество и вода (+ замена катализатора раз в год) | поиск баллонов – если покупать чистый водород, то нужно учитывать, что их тоже вряд ли удастся найти поблизости |
Стоит отметить, что вышеперечисленные качества относятся к заводским моделям, т. к. переделка агрегатов часто вообще не имеет экономического смысла.
Водородные котлы, которые «умельцы» создают своими руками на базе твердотопливных или газовых предшественников, конечно, дешевле фирменного оборудования, но без знаний физики, химии и расчётов практически невозможно собрать правильно работающий котёл. К тому же никто не отвечает за безопасность.
Лучшие модели бытовых водородных котлов отопления
KingKar 3000
Популярный в азиатских странах агрегат способен вырабатывать до 3,0 м3 водорода в час при потреблении воды 1,6 л и электроэнергии 9,0 кВт. Отличается возможностью гибкого регулирования температуры горения в пределах от 800 до 3200 °C, путём изменения процентного соотношения компонентов топливной смеси.
Стоимость: 380 000 – 460 000 рублей.
Производитель: KingKar Eco-Technologies (КингКар Эко-Технолоджи), Китай.
STAR-1.1 + генератор STAR 2000
Водородный котёл российского производства работает в паре с совместимым генератором. Он имеет низкий уровень расхода электроэнергии 300 Вт + 3 кВт в час, а также воды – 1,1 л, при этом способен вырабатывать до 2 м3 топлива за тот же отрезок времени. По желанию комплектуется вторым водонагревательным контуром.
Стоимость: 60 000 – 73 000 + 185 000 – 200 000 рублей.
Производитель: STAR Industries (СТАР Индастриес), Россия.
Home Energy Station
Не просто котёл, а целая энергетическая станция третьей модификации HES III. Она способна вырабатывать до 2,0 м3 водорода в час, как из природного газа, так и через электролиз, потребляя 5,0 кВт электроэнергии и 1,8 л воды. В состав входит риформер, блок очистки, компрессор, хранилище газа и солнечные панели.
Стоимость: 310 000 – 450 000 рублей.
Производитель: Honda и Plug Power (Хонда и Плаг Пауэр), Япония и США.
Цены бытовых водородных котлов отопления: итоговая таблица
Рейтинг наиболее востребованных водородных котлов для отопления:
| Модель водородного агрегата | Расход воды, л/час | Энергопотребление, кВт/ч | Выработка, м3/час | Цена, руб. |
| KingKar 3000 | 1,6 | 9,0 | 3,0 | 415 000 |
| STAR-1.1 + STAR 2000 | 1,1 | 3,3 | 2,0 | 260 000 |
| Home Energy Station | 1,8 | 5,0 | 2,0 | 380 000 |
В заключение хотелось бы подвести небольшой итог: что касается успеха использования водородной энергии, то он, безусловно, есть, но нужно понимать – долгосрочные перспективы связаны с будущими технологиями, которые ещё не открыли, поэтому все эти котлы будут убыточны ещё минимум ближайшие 10 лет.
На текущий момент их ограниченное внедрение возможно лишь благодаря государственным дотациям и в рамках экспериментальных экологических программ.
Но если есть желание поэкспериментировать самому, то почему бы и нет, главное помнить, что водородное отопление требует знаний и умелых рук при его обустройстве. Доверять такую работу можно исключительно лицензированным специалистам, а не сомнительным дельцам, которые не ответят за качество.
Водородный котел отопления: принцип работы, устройство. Как сделать своими руками
Сегодня человечество рассматривает водородный котел для теплоснабжения приусадебных и многоквартирных домов как революционный вид теплоагрегата.
Достигнутый уровень технологий позволяет поставить водород на служение человеку. Совсем скоро этот экологически чистый, бюджетный и доступный энергоноситель вытеснит все природные виды топлива.
Водородный котел компании Giacomini S.p.A.
Водородный котел — это новое понятие в теплоэнергетике и альтернатива традиционному отоплению, без выбросов вредных дымовых газов в атмосферу. По мнению специалистов, водород сегодня самый перспективный топливный элемент, способный встать на смену углеводородному топливу, но все же, не так все просто.
Процесс выделения H2 отличается определенными сложностями. В общем, реакция описывается: H2 + 0,5 O2 → H2O. На самом же деле процесс протекает из двух десятков элементарных реакций, и из-за газа Брауна относятся к цепной реакции, сопровождающейся взрывом.
Это одномоментная реакция с выделением огромного количества тепла, которое трудно отбирать из-за скоротечности. Для того чтобы начался процесс необходимо открытое пламя или наличие искры, без этого водородная смесь может сохраняться продолжительное время.
Соотношение процесса детонации водородного котла: 1 моль O2 к 2 молям H2. Поэтому для отопления применяют каталитическую, беспламенную, реакцию горения, ход ее регулируют так, чтобы выделялось тепло в количестве достаточном для нагрева воды Т< 50 С.
Перспективы водородных котлов
При всех сложностях технологического процесса сжигания водорода, перспективы использования этого процесса на нужды отопления весьма радужные. Общемировая тенденция всемирного применения «зеленой» энергетики вызывают интерес к этой технологии и у исследователей, и у представителей промышленного производства.
Буквально год назад водородный котел отопления позиционировался учеными, как бесперспективный. Тем не менее, в три раза большая теплотворность водорода по отношению к газу не дает покоя изобретателям.
Пока непривлекательность H2 – очевидна, чтобы разложить воду, требуется электрическая энергия, для получения которой сжигают природное топливо, отягчает перспективы такого вида отопление – качество воды, которая должна быть дистиллированной, что тоже довольно дорого.
Наступающая «зеленая» революция выдвигает свои требования к источникам нагрева и тем самым формирует иной мир. Британский парламент в конце 2018-го, открыл водородному отоплению новые возможности. Депутаты приняли курс на декарбонизацию страны, а энергоносителями в стране станут водород и электричество.
За такой инициативой политиков , последуют и другие страны , у них просто нет выбора, А многие страны уже многое сделали в этом направлении, среди лидеров: Россия, Италия и Китай.
Принцип работы и устройство котла
Устройство водородных котлов выполнено в виде модуля.
В нем устанавливают четное количество каталитических пластин со специальными каналами для поступления газа в дозированных количествах, чтобы предотвратить скопление большого объема водородно-кислородной смеси, приводящей к детонации. Далее полученное тепло, традиционно, перемещается в бойлер, для нагрева внешнего контура теплоснабжения.
Принцип работы отопительной котельной:
Мощность регулируется благодаря специально оборудованным каналам с катализатором. Каналы в водородных котлах отопления независимого действия и могут включаться поочередно. Процесс абсолютно автоматизирован, единственно.
Что выполняют вручную – заливают воду в систему. Устройство снабжено приборами безопасности: уровнемерами и датчиками. Средний суточный расход воды 5,5 л, для генерации до 2-х литров топлива, а энергопотребление колеблется от 1,0 до 3.0 кВт за 1 час.
Кпд водородного котла
Тема котла отопления на водороде – революционная, но пока чисто теоретически, на практике – он имеет самый низкий КПД из всех возможных.
Сравнение эффективности котлов, КПД в %:
- тепловые насосы, 120%;
- пиролизные котлы, 95%;
- газовый котел,90%;
- электрокотел, 85%;
- угольный отопительный котел, 80%;
- водородный котел, 10% меньше чем у русской печи.
Конечно, день когда водородные котлы будут давать КПД до 50 % еще не наступил, тогда многие спросят, зачем они нужны, ответ прост – экологическая безопасность и дефицит ископаемого топлива, именно эти факторы являются огромным стимулом, для того чтобы проводились исследования в этом направлении.
Читайте также: Биотопливо для камина: виды, изготовление и применение
Плюсы и минусы водородного котла
И хотя пока водородное отопление уступает по эффективности традиционному оно имеет свои преимущества:
У котла на водороде также имеются слабые стороны:
Монтаж водородного котла
Монтаж водородного генератора выполняют поэтапно, подключая все основные элементы конструкции:
Гарантийный срок заводских водородных устройств составляет 15 лет, но практически при правильной эксплуатации они могут надежно работать 20 и более лет.
Водородный котел отопления своими руками
Принципиальная схема работы устройства настолько проста, что ее можно собрать самому.
Процесс монтажа котла своими руками:
- выполняют чертеж или скачивают его для требуемой мощности котла из проверенного источника в интернете, лучше если к чертежам и схемам будет видео-пояснение с демонстрацией агрегата;
- собирают все необходимые материалы по перечню и спецификациям;
- лучшая комплектация для металла корпуса — ферромагнитные сплавы, но также неплохо будет использовать нержавеющую емкость;
- основные элементы: источник тока 12 В, ШИМ-регулятор постоянного тока не менее 30 А, газовая горелка заводского изготовления;
- создание электролизера из пластин 18 штук или более, главное число должно быть четным. Вырезают пластины из металлического листа ножницами для металла и выполняют в них отверстия для крепления. Делят их в равном соотношении на анод и катод, и далее собирают схему подключения проводов;
- сваривают емкость прямоугольной формы, заливают в нее воду или смесь с катализатором, после чего размещают подключенные пластины;
- в верхней части котла устанавливают клапан и присоединяют трубку, для транспортировки H2 до горелочного устройства.
4 лучших водородных установки
Российский рынок не отстает от всего мира и предлагает покупателям водородные котлы, хотя они пока не особо пользуются спросом, но это больше из-за плохой информированности населения.
Принципиальных конструктивных различий среди моделей водородных котлов практически нет. Они отличаются только рабочей выходной мощностью и применяемыми материалами.
Популярные модели устройств:
Приобретая такое оборудование надо помнить, водородные устройства относятся к объектам повышенной опасности из-за образующейся взрывоопасной газо-воздушная смеси.
Для того чтобы избежать аварии, потребуется выполнение правил пожарной безопасности и правильного выполнения монтажно-наладочных работ.
Водородный котёл для отопления частного дома: плюсы и минусы, критерии выбора
Сегодня существует множество способов отопления частного дома: от обычной русской печи до инновационных солнечных батарей.
Есть и такой способ, который предполагает использование котла, работающего на водороде. Водород – самый распространённый во Вселенной газ, что делает его доступным и дешёвым.
Правда, пока ещё водородные котлы в России не так популярны, как газовые, но это лишь вопрос времени.
Водородное отопление дома
Схема работы водородного котла и преимущества такого способа отопления
Водород – самый распространённый газ во всей Вселенной
Способ отопления жилища при помощи водородного котла был придуман относительно недавно в Италии (а автомобильный двигатель на водороде, кстати, ещё в 1960-х годах).
Раньше учёные тоже задумывались над использованием водорода в качестве “домашнего” топлива, однако, была одна проблема: сделать котёл из привычных материалов не получалось из-за очень высокой температуры горения этого газа.
Теперь же ситуация изменилась: водородные котлы делают из таких же материалов, как и все остальные. Отзывы о них преимущественно положительные, их можно найти, зайдя на любой тематический форум.
Если кто-то услышит выражение “газ Брауна”, то здесь волноваться не стоит: речь идёт не об иприте или смеси для активации ядерного заряда. Это смесь водорода и кислорода, которая должна активизироваться при помощи кислородно-водородного электролиза (в устройстве вставлен электролизёр). Большинство установок работает именно на этом газу.
Процесс получения водорода с помощью электролиза
Процесс отопления предельно прост: в специальной установке (котле) есть резервуар с водородом. При температуре в 300C° газ начинает взаимодействовать с кислородом, образуя воду и пар, которые и распределяется по системе трубопроводов внутри жилых домов.
Из преимуществ такого вида отопления можно выделить следующие:
Водород – это ещё и один из наиболее экологически чистых видов топлива
- водород попросту не имеет продуктов горения за исключением воды (конденсируемая вода попадает в отопительный трубопровод – никаких дымоходов держать не придётся);
- абсолютная экологическая безопасность;
- водород не воспламеняется, а отдаёт большое количество тепловой энергии при взаимодействии с кислородом (в результате этой каталитической реакции и образуется вода);
- фактическая температура теплоносителя – 40C° (может показаться, что немного, однако теплопотерь у такого способа отопления быть не может априори).
Покупать водородные генераторы производства Поднебесной небезопасно! В основном, они изготавливаются из самых дешёвых материалов, с использованием некачественной гарнитуры. Теоретически это может привести к взрыву котла.
Схематическое изображение устройства водородного генератора
Преимущества и недостатки водорода как топлива
Собственно, преимуществ у водорода много. Как уже отмечалось выше, это один из самых распространённых газов на планете (во Вселенной – самый распространённый), доступный и экологический чистый вид топлива.
В общем, среди достоинств можно выделить следующие:
Каталитическая реакция водорода позволяет получить очень большое количество энергии
- повсеместно распространён (обычно его помещают в баллоны – как и сжиженный газ);
- система отопления на водороде, по сути, образует собой замкнутый цикл, в который не требуется вмешательство человека;
- относительная дешевизна топлива;
- при использовании водорода среднестатистический прибор выделяет 121 МДж/кг энергии, а аналогичный показатель у того же популярного пропана – 40 МДж/кг.
Есть у водородного топлива и свои недостатки:
- вероятность взрыва котла при превышении нормированного давления в котле;
- если брать российские условия, то не всегда можно найти водородные баллоны в шаговой доступности (это не природный газ пропан всё-таки);
- иногда температура, выделяемая при каталитической реакции, может быть настолько велика, что для выхода пара и воды нужно делать отдельный дымоход (правда, это если речь идёт о старых установках – в современных пар и вода сразу попадают в трубопровод, являясь теплоносителем);
- высокий уровень шума;
- большое потребление воды.
Схема устройства блока управления водородным котлом
Виды водородных котлов
Сразу надо сказать, что принципиально между собой водородные генераторы для отопления не различаются вовсе. Единственное различие будет наблюдаться в плане мощности, материала корпуса и других критериев. Для примера можно рассмотреть характеристики двух аналогичных американских водородных котлов “HHO” и “Star 1000” (номер модели – 1.1):
С помощью водородного котла даже небольшой мощности можно отапливать большое помещение
- энергопотребление генератора – 1,2-3 КВт за 1 час;
- расход воды – 5,5 литров за 24 часа;
- генерирует от 1,2 до 2 литров топлива в течение суток;
- может отапливать помещение, площадью до 250 м²;
- минимальный эксплуатационный срок службы – 15 лет.
- число контуров – 2 (один из них отопительный, второй – нагревательный, который может быть установлен дополнительно);
- приблизительная стоимость на отечественном рынке – 3000-3500 USD.
Как и любой другой генератор, водородный работает не беспрерывно, а по мере нагрева помещения. Электроэнергии по этой причине генератор расходует мало – из-за этого точно переживать не стоит.
Критерии выбора котла
Генератор надо выбирать, обращая внимание на следующие критерии:
По мощности котлы могут быть самыми разными: от 27 Вт до, по сути, бесконечности. Можно купить один котёл очень большой мощности сразу для отопления всего дома, а можно и несколько маленьких.
Сегодня в сети можно найти множество видео, где народные умельцы показывают, как своими руками сконструировать генератор. Так делать категорически нельзя! Водород – крайне взрывоопасен, малейшее несоблюдение технологии постройки может привести к самым страшным последствиям!
Принцип работы водородного генератора
Несколько советов по эксплуатации котла
Допускать самостоятельную модернизацию водородного генератора нельзя
Это попросту увеличит вероятность утечки водородной смеси из генератора в открытое пространство, что само по себе небезопасно;
При правильной эксплуатации водородный агрегат прослужит не положенные ему 15 лет, а все 20 или даже 30. Да и починить такое оборудование не составит труда – принципиально схема котла не очень отличается от работающих на любом другом виде топлива.
Видео
Можете посмотреть видео о том, как отапливать дом при помощи водорода. Также там дана информация о преимуществах такого способа отопления частного жилья.
