غلاية غاز مع مولد كهربائي: الجهاز، مبدأ التشغيل، مراجعة لأفضل العلامات التجارية
إن الموقف الدقيق تجاه موارد الطاقة تمليه في المقام الأول حقيقة أن جميع الاحتياطيات الطبيعية تقريبًا ليست لانهائية.يتطلب الاستهلاك الاقتصادي لجميع أنواع الوقود تطوير أنظمة جديدة أو تحديث جذري للأنظمة الموجودة.
وبالتالي، تعتبر غلاية الغاز المزودة بمولد كهربائي أحد أنواع الأنظمة الهجينة التي تسمح لك بإدارة الوقود الأزرق بذكاء. سوف نقدم لك مبدأ تشغيل المعدات التي تنتج الطاقة الكهربائية إلى جانب الطاقة الحرارية. دعونا نتخيل نماذج نموذجية للوحدات الهجينة.
محتوى المقال:
كفاءة استهلاك الطاقة
حتى الشخص العادي الذي لديه غلاية غاز لتدفئة منزله قد يتساءل عن الاستخدام الرشيد للطاقة الحرارية. في الواقع، عندما يتم حرق الغاز في المرجل، لا يتم استخدام كل الحرارة المتولدة.
عند تشغيل نظام التدفئة، يتم دائمًا فقدان جزء من الحرارة بشكل لا يمكن استرجاعه. يحدث هذا عادةً عندما يتم إطلاق منتجات الاحتراق من المرجل إلى الغلاف الجوي. في الواقع، هذه طاقة مهدرة كان من الممكن استخدامها.
ما الذي نتحدث عنه بالضبط؟ حول إمكانية استغلال الحرارة "المهدرة" المهدورة في إنتاج الطاقة الكهربائية.
يمكن أن تكون أنواع الوقود مختلفة، بدءًا من الحطب العادي وجميع أنواع القوالب، وتنتهي بالخيارات الأكثر اقتصادا: الغاز الرئيسي مع غلبة الميثان في تركيبته، والوقود الأزرق الاصطناعي ومخاليط البروبان والبيوتان المسال.
قد يبدو أن هذا بعيد عن "اكتشاف أمريكا"، ولكن في الواقع، فإن التكنولوجيا، أو بالأحرى، التثبيت، الذي طوره روبرت ستيرلينغ في عام 1943، موجود. تتيح ميزات التصميم ومبدأ التشغيل الأساسي تصنيف هذا النظام على أنه محرك احتراق داخلي.
لماذا إذن لم يتم استخدام هذا التثبيت لفترة طويلة جدًا؟ الجواب بسيط - تبين أن التطور النظري للتكنولوجيا في الأربعينيات من القرن الماضي كان مرهقًا للغاية في الممارسة العملية.
لم تسمح التقنيات والمواد الموجودة في وقت التطوير بتقليل حجم التركيب، وكانت الطرق الحالية لإنتاج الطاقة الكهربائية أكثر فعالية من حيث التكلفة.
ما الذي يمكن أن يجعلنا اليوم نفكر في موقف أكثر حذراً تجاه الموارد غير المصنفة على أنها متجددة؟ في الوقت الحاضر، هناك مشكلة شائعة في جميع أنحاء العالم - تطور التكنولوجيا يؤدي حتما إلى زيادة في استهلاك الطاقة الكهربائية.
وتحدث الزيادة في الاستهلاك بوتيرة سريعة لدرجة أن شركات الشبكات ليس لديها الوقت الكافي لتحديث أنظمة نقل الطاقة الكهربائية، ناهيك عن الإنتاج.يؤدي هذا الوضع حتما إلى حقيقة أن عناصر أنظمة إمدادات الطاقة تفشل، وفي بعض الحالات يمكن أن يحدث هذا بانتظام يحسد عليه.
تم تجهيز غلايات التدفئة الحديثة بأنظمة تحكم تعتمد أيضًا على الطاقة. تحتاج مضخة الدوران وأجهزة الاستشعار والأتمتة واللوحة نفسها إلى الطاقة. لا يمكن لمجموعة الأجهزة بأكملها إلا أن تسبب القلق بشأن الحفاظ على الوظائف أثناء انقطاع التيار الكهربائي.
لا يمكن تشغيل أنظمة التدفئة القسرية بدون كهرباء. انقطاع التيار الكهربائي خلال موسم التدفئة يكاد يكون كارثيا بالنسبة لهم. لن يؤدي هذا حتمًا إلى التبريد السريع للغرفة فحسب، بل إذا لم تعمل التدفئة لفترة طويلة، فقد تتجمد الدائرة.
الخيارات القياسية الحالية لحل المشكلة - التثبيت إمدادات طاقة غير منقطعة، مولدات بمختلف التعديلات (مولدات الغاز، البنزين، الديزل أو المصادر غير التقليدية - مولدات الرياح أو محطات الطاقة الحرارية المصغرة، محطات الطاقة الكهرومائية).
لكن هذا الحل غير مقبول للجميع، حيث يجد الكثيرون صعوبة في تخصيص مساحة لتركيب مورد كهرباء مستقل.
في حين أن سكان المنازل الفردية لا يزال بإمكانهم تخصيص مساحة للمولد، إلا أن تركيبه في مبنى متعدد الطوابق يكاد يكون مستحيلاً. وهكذا يتبين أن سكان المباني السكنية ذات أنظمة التدفئة الفردية هم أول من يعاني عند انقطاع التيار الكهربائي.
ولهذا السبب، أولاً وقبل كل شيء، طرحت الشركات التي تنتج مكونات لتجميع أنظمة التدفئة على نفسها مسألة الاستفادة الكاملة من الحرارة التي "يتخلص منها" نظام التدفئة. فكرنا في كيفية استخدام هذه المادة المهدرة لتوليد الكهرباء.
من بين التقنيات المعروفة، اختار المطورون تركيب "ستيرلنغ" "المنسي جيدًا"، حيث تتيح التقنيات الحديثة زيادة كفاءتها مع الحفاظ على الحجم الصغير.
يعتمد مبدأ تشغيل تركيب "ستيرلينغ" على استخدام التسخين والتبريد لسائل العمل، والذي بدوره يقوم بتنشيط الآلية التي تولد الطاقة الكهربائية.
يوجد داخل المكبس (المغلق) غاز يتم ضخه، فعند تسخينه يتمدد الوسط الغازي ويحرك المكبس في اتجاه واحد، وبعد تبريده في المبرد ينقبض ويحرك المكبس في الاتجاه الآخر.
مراجعة الشركات المصنعة للغلايات مع المولدات
دعونا نلقي نظرة على أمثلة محددة لأنظمة الغلايات المحلية الموجودة اليوم، والتي تم فيها تنفيذ مبدأ استخدام غازات العادم (منتجات الاحتراق) لإنتاج الكهرباء بنجاح. نجحت شركة NAVIEN الكورية الجنوبية في تطبيق التكنولوجيا المذكورة أعلاه في غلاية ماركة HYBRIGEN SE.
تستخدم الغلاية محرك ستيرلينغ، والذي، وفقًا لبيانات جواز السفر، يولد كهرباء بقوة 1000 واط (أو 1 كيلوواط) وبجهد 12 فولت أثناء التشغيل. يدعي المطورون أن الكهرباء المولدة يمكن استخدامها لتشغيل الأجهزة المنزلية.
يجب أن تكون هذه الطاقة كافية لتشغيل ثلاجة منزلية (حوالي 0.1 كيلو واط)، وجهاز كمبيوتر شخصي (حوالي 0.4 كيلو واط)، وتلفزيون LCD (حوالي 0.2 كيلو واط) وما يصل إلى 12 مصباحًا كهربائيًا LED بقوة 25 واط لكل منها.
من بين الشركات المصنعة الأوروبية، يتطور Viessmann في هذا الاتجاه. لدى Viessmann الفرصة لتزويد المستهلكين باختيار نموذجين من غلايات سلسلة Vitotwin 300W وVitotwin 350F.
وكان Vitotwin 300W أول تطور في هذا الاتجاه. يتميز بتصميم مضغوط إلى حد ما ويشبه إلى حد كبير المظهر التقليدي غلاية غاز مثبتة على الحائط. صحيح أنه أثناء تشغيل النموذج الأول تم تحديد النقاط "الضعيفة" في تشغيل محرك "ستيرلنغ".
وتبين أن المشكلة الأكبر هي إزالة الحرارة، حيث أن أساس تشغيل الجهاز هو التدفئة والتبريد. أولئك. واجه المطورون نفس المشكلة التي واجهتها "ستيرلنغ" في الأربعينيات من القرن الماضي - التبريد الفعال، والذي لا يمكن تحقيقه إلا بحجم كبير من المبرد.
وهذا هو السبب في ظهور نموذج غلاية Vitotwin 350F، والذي يتضمن ليس فقط غلاية غاز مع مولد كهربائي، ولكن أيضًا غلاية مدمجة بسعة 175 لترًا.
في هذه الحالة المشكلة تتعلق بمشكلة تبريد مكبس تركيب ستيرلينغ بسبب وجود الماء فيه سخان مياه. ومع ذلك، أدى القرار إلى زيادة في الأبعاد والوزن الإجمالي للتركيب. لم يعد من الممكن تركيب مثل هذا النظام على الحائط مثل غلاية الغاز التقليدية ويمكن تركيبه على الأرض فقط.
توفر غلايات Viessmann إمكانية تغذية أنظمة تشغيل الغلاية من مصدر خارجي أي من مصدر خارجي. من شبكات إمدادات الطاقة المركزية. قامت شركة Viessmann بوضع المعدات كجهاز يوفر احتياجاته الخاصة (تشغيل وحدات الغلايات) دون إمكانية اختيار الكهرباء الزائدة للاستهلاك المنزلي.
من أجل مقارنة كفاءة استخدام المولدات المدمجة في نظام التدفئة. يجدر النظر في الغلاية التي طورتها شركة TERMOFOR (جمهورية بيلاروسيا) وشركة Kryotherm (روسيا وسانت بطرسبرغ).
إنهم يستحقون النظر ليس لأنهم يستطيعون التنافس بطريقة أو بأخرى مع الأنظمة المذكورة أعلاه، ولكن لمقارنة مبادئ التشغيل وكفاءة توليد الطاقة الكهربائية. تستخدم هذه الغلايات الخشب فقط كوقود، نشارة الخشب المضغوط أو القوالب الخشبية، لذلك لا يمكن وضعها على قدم المساواة مع نماذج NAVIEN وViessmann.
تهدف الغلاية، التي تسمى "موقد التدفئة "Indigirka"، إلى التسخين طويل الأمد بالخشب وما إلى ذلك، ولكنها مجهزة بمولدين للكهرباء الحرارية من نوع TEG 30-12. تقع على الجدار الجانبي للوحدة. قوة المولدات صغيرة أي. في المجمل، فهي قادرة فقط على توليد 50-60 واط عند 12 فولت.
تم في هذه الغلاية استخدام طريقة سيبيك التي تعتمد على تكوين قوة دافعة كهربية في دائرة كهربائية مغلقة. يتكون من نوعين مختلفين من المواد ويحافظ على نقاط الاتصال عند درجات حرارة مختلفة. أولئك. يستخدم المطورون أيضًا الحرارة الناتجة عن الغلاية لتوليد الطاقة الكهربائية.
مقارنة كفاءة الغلايات
مقارنة الأنواع المعروضة من الغلايات التي لا تقوم فقط بتسخين الغرفة (الحرارة المبرد)، ولكن أيضًا توليد الكهرباء من خلال استخدام الحرارة المولدة، يجب الانتباه إلى الجوانب المهمة أثناء التشغيل.
تقوم كل من شركة NAVIEN وشركة Viessmann بوضع غلاياتهما، مع الإشارة إلى المزايا التي لا شك فيها - الأتمتة الكاملة للعملية، وعدم الحاجة إلى إصلاحات الخدمة والغياب التام للتدخل بشكل عام بعد التكليف من قبل المشتري.
لتشغيل هذه الغلايات، كل ما هو مطلوب هو التشغيل المستقر للنظام والتوافر المستقر للغاز (سواء كان مصدرًا رئيسيًا أو منشأة معبأة بالغاز المسال أو حامل الغاز). وعليه يتم استخدام الغاز المنزلي لتشغيل الغلايات التي لا تشكل بعد احتراقها أي ضرر على البيئة.
من حيث المبدأ، يمكن قول الشيء نفسه تقريبا عن موقد التدفئة Indigirka، فقط نوع الوقود هنا ليس الغاز، ولكن الحطب أو الكريات أو نشارة الخشب المضغوط.
الغياب التام أتمتةالذي يتطلب الكهرباء. نظام توليد الطاقة الكهربائية والغلاية نفسها لا يؤثر كل منهما على تشغيل الآخر، أي.في حالة فشل نظام إنتاج الكهرباء، تستمر الغلاية في أداء وظائفها.
لا يمكن للغلايات من NAVIEN و Viessmann أن تتباهى بهذا، حيث أن محرك Stirling مدمج مباشرة في تصميم الغلاية. ولكن ما مدى ربحية هذه الأنظمة وكم من الوقت سيستغرق مثل هذا المرجل لدفع ثمن نفسه؟ هذه القضية تستحق الفهم بالتفصيل.
ربحية الأنظمة قيد النظر
للوهلة الأولى، تعتبر الغلايات من NAVIEN وViessmann بمثابة محطات طاقة حرارية صغيرة في منزل خاص أو حتى في شقة.
وحتى على الرغم من الأبعاد الكلية الكبيرة، فإن القدرة على إنتاج الطاقة الكهربائية ببساطة عن طريق استخدام غلاية لتسخين الغلاية أو غرف التدفئة يجب أن تدفع المشتري إلى تركيب مثل هذه "المعجزة التكنولوجية" دون تردد.
ولكن عند الفحص الدقيق لغلاية NAVIEN، تنشأ أسئلة تتطلب إجابات. مع الطاقة المعلنة البالغة 1 كيلو واط (الطاقة المجانية التي يمكن استخدامها وفقًا لتقديرك)، تستهلك الغلاية الكهرباء بشكل ملحوظ أثناء تشغيل النظام.
ما هو المقصود؟ كحد أدنى، تعمل الأتمتة، على الرغم من الحاجة إلى القليل من الطاقة، ولكنها ضرورية لتشغيل المروحة ومضخة الدوران. لا يمكن للأجهزة المدرجة في المجموع أن تستهلك هذه الكيلووات من الطاقة بنجاح فحسب، بل قد لا تكون كافية عند "رفع تردد التشغيل" للنظام.
بالضبط نفس الأسئلة تطرح فيما يتعلق بغلايات Viessmann، ولكن على الأقل لم يتم ذكر إمكانية استخراج الكهرباء لاحتياجات الفرد هنا. تم النص فقط على إمكانية التشغيل المستقل للنظام في غياب العرض الخارجي.
على الرغم من أن المطورين يشيرون على الفور إلى أن "النظام قد يتطلب طاقة كهربائية إضافية عند الأحمال القصوى". على خلفية 3500 كيلوواط ساعة من الكهرباء المنتجة سنويًا، فإن هذا الفارق الدقيق موضع شك بالفعل، ولكن من خلال حسابات بسيطة وبسيطة نحصل على ما يلي:
3500:6 (أشهر موسم التدفئة القياسي): 30 (30 يومًا تقويميًا في المتوسط): 24 (24 ساعة في اليوم) = 0.81 كيلووات*ساعة.
أولئك. تنتج الغلاية حوالي 800 واط أثناء التشغيل المستقر (الثابت)، ولكن ما مقدار استهلاك النظام نفسه أثناء التشغيل؟ ربما هي نفسها، تنتج 800 واط، وربما أكثر.
بالإضافة إلى ذلك، يتم توليد الكهرباء فقط أثناء تشغيل الموقد. أولئك. إما أن التشغيل المستمر للنظام مطلوب، أو أن كل شيء مختلف قليلاً عما يقوله مطورو النظام.
إلى ماذا أدت هذه الحسابات؟ ينتج نظام الغلاية الخشبية في الواقع 50 وات في الساعة (أو 0.05 كيلو وات في الساعة)، والتي يمكن استخدامها لإعادة شحن الكمبيوتر اللوحي أو الهاتف وما إلى ذلك. حتى بالنسبة إلى "لمبة الإضاءة LED العادية". على النقيض من تطورات شركتين مشهورتين عالميًا، من الواضح أن التطورات الموصوفة تبدو أشبه بحيلة تسويقية جيدة، وليس أكثر.
أما بالنسبة لسياسة التسعير لهذه الأنظمة، فمن الصعب تقييم أي شيء بشكل عام.لأنه حتى شركات التصنيع Viessmann وNAVIEN تشترط على الفور أن المعدات "لا تحتاج إلى صيانة". إذا ترجمت إلى لغة بسيطة، فهي مكسورة، مما يعني أن الوحدة بحاجة إلى الاستبدال بالكامل.
قد لا ينطبق هذا على النظام بأكمله، ولكن على المكونات الفردية: محرك Stirling، ونظام حرق الغاز، وما إلى ذلك. ستكون النتيجة مبلغًا مثيرًا للإعجاب. على افتراض أن متوسط سعر هذه الأنظمة يبلغ حوالي 12 ألفاً. يورو أو 13.5 ألف دولار. مخطط تشغيل المرجل مع مولد، ثم فقط الشركة المصنعة للنظام هي التي يمكنها الفوز في مثل هذه الحالة.
موقد إنديغيركا لا يمكنه المشاركة في المقارنة على الإطلاق، ليس فقط لأن نوع الوقود ليس غازا، والسعر غير قابل للمقارنة (أقل بـ 15 مرة)، ولكن لأن الموقد موضوع ليس للاستخدام المنزلي، بل أكثر للسفر، الرحلات الاستكشافية وما إلى ذلك.
إذا كان وضع الطاقة في أوروبا يؤثر بشكل كبير على اختيار المستهلك (عند اختيار أنظمة التدفئة أو إمدادات الطاقة) من وجهة نظر الكفاءة والود البيئي، فإن دول الاتحاد الأوروبي تحفز ذلك من خلال دعم تنفيذ مثل هذه الأنظمة.
بالنسبة للمستهلكين المنزليين في روسيا، من المرجح أن تكون هذه الأنظمة باهظة الثمن، سواء في البداية "النظام + التثبيت" أو أثناء التشغيل.
استنتاجات وفيديو مفيد حول هذا الموضوع
مبدأ تشغيل محرك ستيرلينغ المجهز بغلاية غاز:
شرح تشغيل غلاية غاز مع مولد كهرباء:
مثال لموقد حطب مزود بمولد كهرباء للمقارنة بوحدة الغاز:
لا تنسوا أن شركات توليد الطاقة الأوروبية موالية تمامًا لـ "مصنعي" المعدات الموفرة للطاقة.
في روسيا، فإن إمكانية توليد ونقل الطاقة الكهربائية إلى الشبكة من قبل المستهلكين المنزليين ليست فقط غير منصوص عليها في القانون، ولكنها أيضًا غير مرحب بها من قبل شركات الشبكات. ولذلك، فإن الأنظمة المقدمة من غير المرجح أن يكون لها فرصة جدية لاستخدامها في الاتحاد الروسي اليوم.
يرجى التعليق على المقالة المقدمة للنظر فيها في نموذج الكتلة أدناه، وطرح الأسئلة، ونشر الصور حول الموضوع. أخبرنا إذا كنت على دراية بالغلايات وأنظمة توليد الكهرباء. مشاركة المعلومات المفيدة التي ستكون مفيدة لزوار الموقع.
