Газовый котел с генератором

Газовая электростанция – альтернатива бензиновым и дизельным станциям, которая отличается экономным расходом и тихой работой. Цена за киловатт-час составляет 2,5 — 4 руб, для сравнения для дизельных генераторов – это 14-16 рублей, а сетевое электричество – 2,5 руб. для сельского населения, 6 руб. для организаций.

В своей статье я рассмотрел отдельные модели генераторов, обзор полных модельных рядов производителей газовых генераторов Honeywell, REG, Kohler, Gazvolt, ФАС вы можете найти в статье на портале cdelayremont.ru. Авторы статьи привели по наиболее оптимальные модели для различных случаев использования: для аварийного электроснабжения небольших дач и капитальных домов для ПМЖ.

Средний моторесурс среднего газового генератора 5 000 часов, станций с ДВС – до 1000 часов. Но достоинства компенсируются высокой ценой на агрегат и конской стоимостью согласования на использование такой машины. Получить разрешение на эксплуатацию газового генератора обычно выходит дороже, чем стоит сама машина. Кто-то использует «в тихую» такие машины от сжиженного газа в качестве резервного источника питания, а для кого-то это оптимальный вариант электрификации за счет питания от магистрального газа.

Основные характеристики газовых генераторов

Характеристика Варианты
Вид генератора Синхронный Синхронные генераторы (СГ) выдают более стабильное напряжение, чем асинхронные (АГ). Напряжение на выходе синхронного генератора незначительно изменяется от нагрузки, в отличии от асинхронной машины. Конструктивно СГ сложнее АГ, отсюда выше цена. Синхронный генератор необходим, если электростанция используется в для питания электроники
Асинхронный Напряжение на выходе не стабильно. Поэтому целесообразно для временного питания собственных нужд дома- освещения, простых электроприборов. Запитывать сложную электронику, типа компьютера, без дополнительного стабилизатора напряжения чревато.
Вид топлива Природный, или магистральный газ (маркировка NG, Methanum) Такие машины придется согласовать с газовой компанией. Для нормальной работы такой электростанции необходимо давление в газопроводе 2-6 кПа. В этом случае цена за киловати выйдет порядка 2-3 руб., соизмеримо с ценой сетевого электричества.
Сжиженный газ (LPG, пропан-бутан), или баллонный газ. Использовать такие агрегаты можно без разрешения. Обязательно использование при положительных температурах. Низкая автономность, 50 литровый баллон станция на 5-7 киловатт съедат за 15 -18 часов.
Смешанного типа Работает на и природном и на сжиженном газе.
Вид стартера Ручной Оснащены малые станции до 6 кВт
Электрический Запуск с кнопки; на случай отказа аккумулятора есть ручной пуск. Оснащаются модели от 6 кВт и выше
Автоматический Запускается при отключении напряжении в основной сети.
Охлаждение Воздушное Станции работают до 8-10 часов.
Жидкостное Станция работает бесперебойно.
Уровень напряжения 220 В (однофазные) Небольшие станции до 10-12 кВт
380 В (трехфазные) Бывают от 6 кВт, субъективно — оптимальный вариант. Нагрузку раскидываем по 3 фазам, снижаем токи – отсюда более щадящий режим эксплуатации.
Уровень шума От 60 до 75 Дб 70 -75 дБ – уровень шума среднего бензинового или дизельного генератора. Газовые агрегаты тише. При расположении на улице, в доме их слышно не будет.
Активная мощность 2 – 20 кВт Советую ориентироваться на значение активной мощности, потому что на всех приборах указывается именно активная мощность. Обычному потребителю проще ориентироваться по этой величине. Например: холодильник + телевизор + пылесос + адронный коллайдер + чайник = 3 кВт, значит беру генератор на 3,5 – 4 кВт. Не путайте с полной мощностью в ВА!

Резервные электростанции для дома

Следующие модели привожу на случай непродолжительной работы до 2 часов для поддержания автономности дома. Эти модели с мощностью до 5-6 кВт. Этого должно быть достаточно для поддержания жизни — освещения и питания бытовых приборов. Для резервных генераторов, которые будут работать в неделю максимум 1-2 часа – главное доступная цена и предельно простая конструкция, для дешевого и быстрого ремонта и обслуживания.

Наличие автоматического включения считаю нецелесообразным. Перед включением генератора необходимо отключить вводной автоматам в щитке, чтобы напряжение не ушло в питающую сеть. А после включения бытовой сети, автоматически отключить генератор и перевести нагрузку. Для этого придется заморочиться и собрать отдельный и недешевый шкаф управления. А еще, чтобы оценить все прелести АВР (автоматического включения резерва), нужно поддерживать генератор в готовом состоянии – полный бак, заряженный аккумулятор.

1. Russian Engineering Group GG7200-А – от 48 000 руб.

5.5 кВт хватит для электроснабжения среднего дома. При номинальной нагрузке от 4,5 до 5 кВт дает напряжение по ГОСТу 220±5%. В принципе и ноутбук с плазмой можно включить, через обычный сетевой фильтр. Генератор шумный, но для непродолжительных работ 75 дБ шума можно вытерпеть. У генератора есть выход 12 В – удобно для зарядки аккумулятора. Кстати, поставляется станция с гелевым аккумулятором. Они отличаются почти вечным сроком службы. Нареканий данный аппарат не вызывает, жалоб не было. Главное не перегружать электростанцию, следить за температурой, вовремя подтягивать щеточный аппарат. Склонен к перегреву при нагрузке более 5 кВт. На двигатель FH420 сложно найти комплектующие.

Характеристики Russian Engineering Group GG7200-А

Характеристика Значение
Вид топлива Сжиженный газ
Мощность активная, кВт 5,5
Максимальная активная мощность, кВт 6
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Электрический, ручной
Двигатель FH420 (Польша)
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 420
Расход топлива, куб. м./ час 0,3
Количество розеток 2 по 220 В, 1 на 12 В
Вес, кг 91
Размеры, мм 775x660x645
Разработка/ Производство Россия

Ознакомиться с особенностями электростанции можно по следующему видео:

2. Gazvolt Standard 6250 A – от 59 900 руб.

Отечественная модель с китайским двигателем. Который как раз таки немного портит впечатление о станции. Двигатель плохо переживает перегревы, поэтому советую уделять больше внимание после часа-полутора непрерывной работы. Есть проблемы с пуском около нулевых температур, поэтому лучше держать в помещение с температурой не ниже +10 градусов, а не как советует производитель до +5. По электрической части нареканий нет — приемлемая синусоида, 220±5% В выдает стабильно на всех нагрузках.

Характеристики Gazvolt Standard 6250 A

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;
магистральный газ
Мощность активная, кВт 5 на сжиженном;
4 на магистральном газе
Максимальная активная мощность, кВт 6
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Электрический, ручной
Двигатель Senci SC420 (Китай)
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 389
Расход топлива, куб. м./ час 0.3
Количество розеток 3 по 220 В
Вес, кг 80
Размеры, мм 700x540x555
Разработка/ Производство Россия

Обзор модели, комплектации и показательный запуск генератора:

3. Grandvolt GVI 6600 M ES G — от 105 000 руб.

Grandvolt выпускает электростанции на двигателях Robin-Subaru (Япония), Kohler(США), Briggs&Stratton (США), RAS (Испания). Линейку GVI с испанскими двигателями RAS считаю оптимальной, т.к. она самая дешевая и качество приемлемое. Линейки генераторов с двигателями Robin-Subaru, Kohler, Briggs&Stratton стоят от 180-200 тыс. руб.. что соизмеримо с ценами на инверторные машины. Для резервного источника электроснабжения дома это дорого. Что касается данной модели – технически все исполнено грамотно, при разумном обращении 5 лет отработает. Из недостатков – итальянский генератор Mecc Alte выдает напряжение с допуском ±6-8 %, что не удовлетворяет требованиям ГОСТа на электроэнергию. Поэтому этот генератор только для освещения и простых бытовых приборов. Из достоинств — возможность работы при низком давлении газа до 0,8 кПа.

Характеристики Grandvolt GVI 6600 M ES G

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;

Магистральный газ

Мощность активная, кВт 5 на сжиженном

4 на магистральном

Максимальная активная мощность, кВт 5,4

4,6 на магстральном

Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Электрический, ручной
Двигатель RAS IC 420 OHV (Испания)
Мощность двигателя, л.с. 14
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 420
Расход топлива 0,31 кг/кВт*ч сжиженного газа

0,41 куб. м. /кВт*ч магистрального газа

Количество розеток 2 по 220 В
Уровень шума, дБ 71
Вес, кг 72
Размеры, мм 780x670x555
Разработка/ Производство Испания

Мобильные электростанции

В этом разделе выделю компактные генераторы на 2,5-3 кВт, которые питаются от баллона и пригодятся для непродолжительных работ строительных бригад и питания маленьких летних дачных домов. Основное требование — компактные габариты. При одинаковой стоимости оборудования, цена «газового» киловатт-часа будет ниже в 5-6 раз по сравнению с дизельной или бензиновой станцией.

4. Russian Engineering Group SH3000 – от 59 990 руб.

Надежный хондовский двигатель, высокая пыле- влагозащищенность, но мощность всего 2 кВт. Эту модель порекомендую строителям за компактность (35 кг) и простую, надежную конструкцию. Есть скачки напряжения, но для инструмента это не критично.

Характеристики Russian Engineering Group SH3000

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;

Магистрльный газ

Мощность активная, кВт 2
Максимальная активная мощность, кВт 2,3
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Ручной
Двигатель Honda GX160 (Япония)
Мощность двигателя, л.с. 5,5
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 163
Расход топлива 0,15 кг/кВт*ч. (сжиженный газ);

0,2 куб.м/кВт*ч. (магистральный газ)

Количество розеток 2 по 220 В
Уровень шума, дБ 75
Вес, кг 35
Размеры, мм 560x395x410
Разработка/ Производство Россия

5. Gazvolt Standard 3125 АR SE 01 – от 29 990 руб.

Бюджетная модель. Экономия видна в качестве материалов, кожухи из дешевой пластмассы, хлипкие крепления. При щадящем и внимательном использовании прослужит 3-4 сезона точно. Остальное зависит от качества ТО и режима эксплуатации (работа на предельных мощностях не экономит ресурс агрегата).Советую к приобретению дачникам и садоводам.

Характеристики Gazvolt Standard 3125 АR SE 01

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;

Магистрльный газ

Мощность активная, кВт 2,5
Максимальная активная мощность, кВт 3,5
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Ручной
Двигатель Loncin SC230 (Китай)
Мощность двигателя, л.с. 5,5
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 163
Расход топлива 0,17 кг/кВт.ч. (сжиженный газ);

0,22куб.м/кВт*ч. (магистральный газ)

Количество розеток 3 по 220 В
Уровень шума, дБ 68
Вес, кг 48
Размеры, мм 600x460x485
Разработка/ Производство Россия

6. SDMO PERFORM 3000 GAZ – от 62 013 руб.

Я скептически отношусь ко всему универсальному, и эта электростанция не исключение. Французы славятся техническими своеобразными решениями. Двигатель Kohler отношу к качественным, но двигатель работает на разном виде топлива (газ, бензин) отсюда частые проблемы с поршневой. Запчасти есть, ремонтировать можно. Вопрос в том,а нужны ли эти проблемы взамен на универсальность? Покупать осторожно, но я советую определиться с видом топлива и купить чисто газовую или дизельную (бензиновую) электростанцию.

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;

Бензин

Мощность активная, кВт 2,4
Максимальная активная мощность, кВт 3,0
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Ручной
Двигатель Kohler CH270 (США)
Мощность двигателя, л.с. 6
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 208
Расход топлива 0,19 кг/кВт*ч (сжиженный газ);

0,6 л/ч (бензин)

Количество розеток 2 по 220 В
Уровень шума, дБ 68
Вес, кг 44
Размеры, мм 650x510x460
Разработка/ Производство Франция

Электростанции для продолжительного электроснабжения

В эту категорию отнесу дорогие модели, способные работать до 12 часов бесперебойно. Пригодится для «капитальных» загородных домов и малого производства, где возможны длительные перебои в электроснабжении,а ограничиваться в электричестве нельзя. При наличии сетевого газа такие электростанции оптимальный выбор, потому что стоимость «бензинового» или «дизельного» киловатт-часа в 5-6 выше, да и газовая электростанция обслуживается реже и дешевле. В этом классе стоит присмотреться к инверторным агрегатам — они выдают идеальную синусоиду при всех режимах эксплуатации. Так же важен звукоизоляционных кожух. Одно дело терпеть 75 дБ тарахтения пару часов, а совсем другое находиться в шуме сутками.

7. Briggs&Stratton 8 kW Standby Generator – от 194 000 руб.

Электростанция американского производителя оснащена оригинальным V-образным двигателем Briggs&Stratton. Двигатель чувствителен ГСМ — поэтому используйте оригинальное масло производителя, стоит примерно 5$ за литр. На других, даже хороших маслах движки Briggs&Stratton живут недолго. Уровень шума 68 Дб вполне ощутимый, поэтому генератор лучше вынести подальше от дома. Что касается ремонтопригодности — запчасти редкие. Например, маслосъемные, компрессионные кольца приходится подбирать от других производителей или заказывать. Отсюда ремонт может оказать чуть-чуть дороже.

Характеристики Briggs&Stratton 8 kW Standby Generator

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;

Магистральный газ

Мощность активная, кВт 7
Максимальная активная мощность, кВт 8
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Электрический
Двигатель Briggs & Stratton Vanguard V-Twin (США)
Мощность двигателя, л.с. 17
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 570
Расход топлива 0,6 кг/кВт*ч (сжиженный газ);

0,59 куб.м./кВт*ч магистральный газ)

Уровень шума, дБ 68
Вес, кг 123
Размеры, мм 710x890x620
Разработка/ Производство США

В сети много роликов о достоинствах двигателей Briggs&Stratton, вот в подтверждение ролик о не убиваемом четырехтактном Бриггсе:

8. Generac 7044 — от 270 000 руб.

Производитель заявляет о уникальной технологии пассивного охлаждения двигателя, что увеличивает ресурс двигателя. В моей практике был ремонт двигателя — причина которому стал износ поршневой. Вскрытие показало: залегание колец можно было избежать, меняй хозяин масло чуть по-чаще. Использовать только фирменное масло производителя — не переваривают американцы нашу жижу без нужных присадок. Конструкция аппарата своеобразная, но ремонтопригодная, все починилось на ура. Есть жалобы на строенное зарядное устройство для АКБ. У Generac плохо развитая дилерская сеть, поэтому этот генератор попал в мои руки,а не в их сервисный центр.

Характеристики Generac 7044

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;

Магистральный газ

Мощность активная, кВт 7
Максимальная активная мощность, кВт 8
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Электрический
Двигатель Generac G-Force (США)
Мощность двигателя, л.с. 17
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 530
Расход топлива 0,58 кг/кВт*ч (сжиженный газ);

0,48куб.м./кВт*ч (магистральный газ)

Уровень шума, дБ 60
Вес, кг 175
Размеры, мм 1218x732x638
Разработка/ Производство США

На видео запуск генератора зимой. Беспроблемный пуск возможен, если питаемся магистральным газом:

9. Gazvolt Pro 8500 Neva 06 — от 229 000 руб.

На 8 кВт электрической мощности стоит двигатель по-слабее, чем Генерака и Бриггса. Отсюда — чуть меньший ресурс. Чтобы станция жила дольше, дайте ей прогреться на холостом ходу, не спешите давать нагрузку. Станция оснащена защитными системами от перегрева, потери масла, перегрузки поэтому сломать его будет трудно. По генератору есть косяк с подшипником вала, но он меняется без особых проблем. Что касается выходных параметров — синусоида ровная, даже газовый котел без стабилизаторов воспринимает его ток.

Характеристики Gazvolt Pro 8500 Neva 06

Характеристика Значение
Тип топлива Сжиженный газ;

Магистральный газ

Мощность активная, кВт 7
Максимальная активная мощность, кВт 8
Тип генератора Синхронный
Тип охлаждения Воздушное
Тип стартера Электрический
Двигатель Subaru EX 40 DS (Япония)
Мощность двигателя, л.с. 15
Количество тактов 4
Объем двигателя, куб. см 404
Расход топлива 0,5 кг/кВт*ч (сжиженный газ);

0,4куб.м./кВт*ч (магистральный газ)

Уровень шума, дБ 65
Вес, кг 170
Размеры, мм 1200x700x810
Разработка/ Производство Россия

Мой выбор

В классе бюджетных генераторов советую присмотреться к машинам от Russian Engineering Group, их выделяет низкая цена при несоответственно высоком качестве. В особенности GG7200-А и SH3000 выдает ровную синусоиду и оснащен не китайским двигателем. В качестве стационарного генератора выделяю Briggs&Stratton 8 kW Standby за надежность конструкции, хорошие выходные параметры напряжения (215-225В), частоты (49-51 Гц).

Общие рекомендации

Если вы обзавелись или только выбираете газовый генератор хочу дать пару советов:

  • Оптимальная нагрузка — 70-80% от максимальной мощности. При выборе посчитайте потребление, не нужно брать впритык или с большим запасом. При недостаточной электрической нагрузке двигатель пойдет в разнос, а при избыточной — сгорит генератор.
  • По возможности установку стационарного генератора с АВР закажите в магазине, и не отпускайте монтажников пока не протестируете станцию в разных режимах, при разной нагрузке.
  • Под генератор нужна ровная площадка с песчаной подушкой для отвода влаги.
  • Купите стабилизатор напряжения для особо чувствительной аппаратуры, потому что любой генератор дает скачки напряжения при подключении/отключении нагрузки.
  • При питании сжиженным газом происходит охлаждение баллона, из-за чего падает давление на входе и генератор глохнет. Для прогрева баллона используйте греющий кабель, подключенный к розетке генератора. Температура кабеля не более 30 градусов. Кабелем обматываем баллон с шагом 10-15 см., оборачиваем утеплителем — например, подойдет фольгированный изолон блестящей стороной внутрь + войлочное одеяло.
  • После пуска станции дайте ей прогреться и выйти на рабочую температуру, это потребует от 5 до 15 минут в зависимости от модели и внешних условий. После этого дайте нагрузку.
  • Не используйте перфораторы, сварочные аппараты, станки — кратковременная нагрузка на генератор вызовет скачок напряжения. А это лишняя нагрузка на двигатель, генератор, сеть. + скачок напряжения может плохо повлиять на чувствительную аппаратуру. Чем ровнее потребление электроэнергии — тем лучше для двигателя и генератора станции.

Как часто вы обслуживаете электроинструмент?

Как сделать электростанцию на дровах своими руками

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.

Здесь все просто – дрова или любое другое топливо сгорая, разогревает воду, в результате чего она переходит в газообразное состояние – пар.

Полученный пар подается на турбину генераторной установки, и за счет вращения генератор вырабатывает электроэнергию.

Поскольку паровой двигатель и генераторная установка соединены в единый закрытый контур, то после прохождения турбины пар охлаждается, снова подается в котел, и весь процесс повторяется.

Такая схема электростанции – одна из самых простых, но у нее имеется ряд существенных недостатков, одним из которых является взрывоопасность.

После перехода воды в газообразное состояние давление в контуре значительно повышается, и если его не регулировать, то высока вероятность порыва трубопроводов.

И хоть в современных системах применяются целый набор клапанов, регулирующих давление, но все же работа парового двигателя требуется постоянного контроля.

К тому же обычная вода, используемая в этом двигателе, может стать причиной образования накипи на стенках труб, из-за чего понижается КПД станции (накипь ухудшает теплообмен и снижает пропускную способность труб).

Но сейчас эта проблема решается использованием дистиллированной воды, жидкостей, очищенных примесей, выпадающих в осадок, или же специальных газов.

Но с другой стороны эта электростанция может выполнять еще одну функцию – обогревать помещение.

Здесь все просто – после выполнения своей функции (вращения турбины) пар необходимо охладить, чтобы он снова перешел в жидкое состояние, для чего нужна система охлаждения или попросту – радиатора.

И если разместить этот радиатор в помещении, то в итоге от такой станции получим не только электроэнергию, но еще и тепло.

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.

Здесь стоит отметить, что сам по себе такой генератор не имеет никакого отношения к электричеству, поскольку его основная задача – выработать горючий газ.

Суть работы такого устройства сводится к тому, что в процессе окисления твердого топлива (его горения), выделяются газы, в том числе и горючие – водород, метан, СО, которые могут использоваться в самых разных целях.

К примеру, такие генераторы раньше применялись на авто, где обычные двигатели внутреннего сгорания отлично работали на выделяемом газе.

По причине постоянного дрожания топлива данные устройства некоторые автомобилисты и мотоциклисты уже в наше время начали устанавливать на свои машины.

То есть, чтобы получить электростанцию, достаточно иметь газогенератор, двигатель внутреннего сгорания и обычный генератор.

В первом элементе будет выделяться газ, который станет топливом для двигателя, а тот в свою очередь будет вращать ротор генератора, чтобы получить на выходе электроэнергию.

К достоинствам электростанций на газогенераторах относится:

  • 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.

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.

К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.

«Эко».

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

Также многие умельцы создают самодельные станции (обычно на основе газогенератора), которые после продают.

Все это указывает на то, что можно и самостоятельно изготовить электростанцию из подручных средств и использовать ее для своих целей.

Далее рассмотрим, как можно сделать устройство самостоятельно.

На основе термоэлектрогенератора.

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:

  1. Изготавливаем печь. Берем металлический короб (к примеру, корпус от компьютера), разворачиваем так, чтобы печь не имела дна. В стенках внизу проделываем отверстия для подачи воздуха. Вверху можно установить решетку, на которую можно установить чайник и т. д.
  2. На заднюю стенку монтируем пластину;
  3. Сверху на пластину монтируем кулер;
  4. К выводам от пластины подключаем регулятор напряжения, от которого и запитываем кулер, а также делаем выводы для подключения потребителей.

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.

А вот создавая газогенератор, следует учитывать множество нюансов, среди них — обеспечение герметичности на всех соединениях системы, по которой проходит газ.

Чтобы двигатель внутреннего сгорания нормально работал, следует побеспокоиться о качественной очистке газа (наличие примесей в нем недопустимо).

Газогенератор – конструкция громоздкая, поэтому для него необходимо правильно подобрать место, а также обеспечить нормальную вентиляцию, если он будет установлен в помещении.

Поскольку такие электростанции не новь, и любителями они изготавливаются уже сравнительно давно, то и отзывов о них накопилось немало.

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.

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.

Электрогенерирующая печь TMF ИНДИГИРКА

Печь Термофор Индигирка — базовые возможности

  • Печь Тремофор Индигирка предназначена для отопления жилых и нежилых помещений объёмом до 50м3. Эффективно аботает с применением дров, торфобрикетов, пеллетов и т.д.

  • Печь изготовлена из жаростойкой высоколегированной стали с температурой начала окалинообразования 750°С, что значительно увеличивает срок её эксплуатации.

  • Наличие чугунной конфорки на верхней горизонтальной поверхности позволяет разогревать и готовить пищу. Съёмные конфорки ускоряют время приготовления пищи.

  • Жаростойкое стекло окошка на дверце позволяет контролировать процесс горения топлива.

  • Дверца топки четко фиксируется в закрытом положении, исключая самопроизвольное открывание.

  • Клапан регулировки интенсивности горения позволяет выбрать оптимальный режим накаливания печи, при этом полностью исключает выделение угарного газа.

  • Компактные размеры и небольшой вес печи Термофор Индигирка позволяют перевозить её и устанавливать в любом помещении: землянке, вагончике, зимовье и др.

Печь Термофор Индигирка — сверхспособности

Итак, жизненно необходимые условия для отдыха и питания Вам обеспечены. Наряду с этим, встроенный термоэлектрогенератор (ТЭГ) обеспечит Вас источником электроэнергии 12В, мощностью не менее 60 Ватт.

Стабильный режим работы электрогенератора наступает уже через 10 минут после розжига печи. Вырабатываемой электроэнергии достаточно для подключения 2–3 энергосберегающих лампочек, зарядки аккумуляторов ноутбука, мобильного или спутникового телефона, фото- или видеокамеры, подключения портативного телевизора, радиоприемника, DVD проигрывателя и других портативных энергосберегающих устройств.

Надежность электрогенераторов фирмы «Криотерм» подтверждена экспериментально в полевых условиях. Электрогенераторы компании «Криотерм» уже много лет поставляются сотням фирм-потребителей в 17 стран мира и используются в оборонной промышленности многих стран, космосе, высокотехнологичных отраслях промышленности.

В комплект поставки входит два присоединительных кабеля для подключения различных портативных устройств, один с разъемами «автомобильный прикуриватель» и USB (на 5 вольт), второй — зажимы «крокодил».

Печь Термофор Индигирка Технические характеристики:

Объем отапливаемого помещения

50 куб. м

Выходная электрическая мощность, не менее

60 Вт

Выходное напряжение

12 В

Материал изготовления

Жаростойкая сталь

Срок гарантии

3 года

Мощность

4 кВт

Масса

37 кг

Объем топки

41 л

Электогенерирующая

Да

Дымоход в комплекте

Да (9 труб)

Габариты (ДхШхВ)

430х440х655 мм

Диаметр дымохода

80 мм

Мин. высота дымохода

3 м

Диаметр дверцы

178 мм

Мини-ТЭЦ с паровыми моторами – реальность XXI века

Summary:

Мини-ТЭЦ с паровыми моторами – реальность XXI века

Описание:

Стоит ли вспоминать о первых отечественных паровых моторах (см. справку) в наш век высоких технологий? Несомненно. Ведь паровые моторы сейчас находят свое применение в энергетике.

Ключевые слова: мини-тэц, выбор МИНИ-ТЭЦ, расчет МИНИ-ТЭЦ

И. С. Трохин, инженер ВИЭСХ Россельхозакадемии, преподаватель МОПК НИЯУ «МИФИ»

Стоит ли вспоминать о первых отечественных паровых моторах (см. справку) в наш век высоких технологий? Несомненно. Ведь паровые моторы сейчас находят свое применение в энергетике.

В последнее время в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве все более осознается целесообразность комбинированного производства электрической и тепловой энергии на паровых мини-теплоэлектроцентралях (мини-ТЭЦ) (рис. 1), располагаемых в непосредственной близости от потребителя.
Это связано с постоянным удорожанием электроэнергии, учащением случаев возникновения аномальных шквальных ветров и заморозков, приводящих к снижению надежности линий электропередачи (обрывову проводов) централизованного электроснабжения.

Рисунок 1.

Фрагмент структурной схемы паровой мини-ТЭЦ с возможностью работы в режиме тригенерации

Котельная как источник тепловой и электрической энергии

Потребители, имеющие собственные котельные, иногда дополняют их электрогенераторными установками (электроагрегатами) с паровыми двигателями (обычно турбинами) и электрогенераторами мощностью от нескольких сотен киловатт до единиц мегаватт. Таким образом котельные, реконструируемые в мини-ТЭЦ, становятся источниками как тепловой, так и электрической (рис. 1, трехфазная линия А–В–С) энергии.

В зависимости от тепловой мощности паровой котельной для выработки 1 МВт (100 %) тепловой энергии требуется 17–40 кВт (1,7–4 %) электроэнергии . Абсолютное давление пара в котлах, разрешенное органами Ростехнадзора, обычно не превышает 0,7–1,0 МПа (здесь и далее – абсолютное).

Промышленным потребителям или для пароводяных теплообменников (бойлеров для получения горячей воды) требуется пар с более низким давлением – 0,12–0,6 МПа. Поэтому электроагрегаты с паровыми турбинами включают параллельно редукционным устройствам или взамен их (рис. 1). Тогда вместо бесполезного дросселирования пара турбинами будет совершаться полезная работа по приводу электрогенераторов. Отработавший пар в этом случае направляется в бойлер, после чего конденсируется, а конденсат через систему очистки перекачивается насосом обратно в котел.

Таким образом, котельная становится выгодным источником тепловой и электрической энергии с высоким коэффициентом полезного использования теплоты сгорания топлива (80–85 % и более).

Если потребителю не нужно большое количество тепла, а только горячая вода, например, в летнее время, то мини-ТЭЦ оснащают еще абсорбционными холодильными машинами, работающими на отработавшем в турбине паре. Такие машины обеспечивают требуемое охлаждение воды, которая поступает в систему холодоснабжения для кондиционирования помещений потребителя.

Для круглогодичного бесперебойного электроснабжения потребителей, в т. ч. оборудования мини-ТЭЦ (насосов, дымососов, освещения, систем автоматики и др.), необходима безостановочная ее работа. Это возможно, например, если электроэнергию генерировать совместно с выработкой теплоты, необходимой для обеспечения потребителей горячей водой.

На площадках действующих котельных создаются и мини-ТЭЦ с увеличенной тепловой мощностью. Например, заменяются устаревшие котлы с давлением насыщенного пара 1,4 МПа на котлы с давлением перегретого пара 4,0 МПа и температурой 440 °С. При тех же габаритах котлов электрическая мощность такой мини-ТЭЦ становится значительно больше.

Однако следует обратить внимание на тип используемого в современных мини-ТЭЦ парового двигателя1. Это маломощная паровая турбина, которая обычно имеет одноступенчатую конструкцию, поскольку работает при малых перепадах давлений. Ротор, как вращающаяся часть турбины, состоит из ступицы, которая насаживается на вал, и набора профилированных лопаток (лопаточный венец). Лопатки изготавливаются из специальных сплавов и являются ответственными и дорогими элементами турбины. Паровинтовые турбины тоже имеют профилированный ротор, только по типу винта Архимеда.

Еще со времен паровых машин более простым и дешевым рабочим органом, по сравнению с турбинной лопаткой, является поршень.

СПРАВКА

Первый отечественный паровой мотор, которому в 2011 году исполнилось 75 лет, предназначался для силовой установки самолета и был спроектирован в Московском авиационном техникуме для работы на перегретом паре с давлением 6,1 МПа и температурой 380 °С. Он был изготовлен на одном из московских заводов и мог развивать до 1800 об/мин.

Отличительными признаками паровых моторов от классических паровых машин являются не только их скоростные качества, но и совершенно другой тип парораспределения. Моторы предназначены для работы с однократным расширением пара. Пар от котла поступает параллельно во все цилиндры, подобно тому, как топливо-воздушная смесь поступает в цилиндры двигателя внутреннего сгорания. У классических же паровых машин пар проходит через все цилиндры последовательно, расширяясь, таким образом, многократно.

Механизмы однократного расширения пара с развитием поршневой техники становились более совершенными, чем механизмы его многократного расширения. Это позволило снизить неизбежное и бесполезное падение давления пара внутри парораспределительных органов и, следовательно, получить более высокооборотный паровой поршневой двигатель при одном и том же давлении пара на входе в него.

Сравнение характеристик электро-генераторных установок с паровой турбиной и паровым мотором

Некоторые конструкции паровых машин и моторов прошлого столетия были не такими уж несовершенными, как считается. Представим себе электрогенераторную установку с паровой машиной или мотором и современным электрогенератором. Поскольку паровые машины, как правило, имели весьма низкие частоты вращения вала (до 300 об/мин), а современные электрогенераторы работают при частотах 1000–3000 об/мин, то для воображаемой установки необходим еще мультипликатор.

Сравним такую установку с современной паротурбинной. Сделаем это корректно: при соизмеримых давлениях и температурах пара на входе в эти двигатели и соизмеримых противодавлениях пара на выходе. Тогда становится видно (табл. 1), что удельный расход пара на единицу вырабатываемой электроэнергии, а следовательно, и КПД у некоторых паромашинных или паромоторных установок вполне соизмерим с удельным расходом пара в современных турбоустановках, мощность которых даже в 5 раз больше!

Таблица 1
Сравнительные характеристики электрогенераторных установок
Тип
установки*
Мощность
установки,
кВт
Частота
вращения,
об/мин
Давление
пара,
МПа абс.
Темпе-
ратура
пара на
входе
t1, °C
Удельный
расход
пара dэл,
кг/кВт•ч
на
входе
p1
на
выходе
p2
С паровой машиной паровоза серии Л, 1950-е годы 1 177 212 1,47 0,2 390–409 10,5
С автомобильным паровым мотором НАМИ-012, 1954 год 67 600 2,2 0,2 360 10,3
С современной паровой турбиной (ООО «Ютрон») 5 820 3 000 2,35 0,196 390 10,5

*Паровозная машина и автомобильный мотор соединены с электрогенераторами соответственно на 1000 об/мин (КПД 97 %) и 1500 об/мин (КПД 90 %) через одноступенчатые зубчатые мультипликаторы с КПД 97 %, а турбина — напрямую с электрогенератором, имеющим КПД 97 %.

С ростом частоты вращения вала паровой машины или мотора, при прочих равных условиях, происходит рост КПД за счет сокращения продолжительности впуска пара в цилиндр и, следовательно, уменьшения времени соприкосновения пара со стенками цилиндра, что ведет к снижению теплопотерь в двигателе.

При частотах вращения 750–1500 об/мин и мощностях, по крайней мере, до 1200 кВт современные немецкие паровые моторы Spilling и чешские PM-VS имеют расход пара2 в 1,3–1,5 раза меньший, чем у паровых турбин, превосходящих их по мощности более чем в 5 раз! При одинаковых с турбинами мощностях, паровые моторы еще более эффективны, поскольку в сравнительно большем двигателе легче сделать более совершенные парораспределительные механизмы.

Российская инновация

Российские специалисты предложили идею: переделать современный поршневой двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в паровой мотор и приспособить его для работы в мини-ТЭЦ. Поскольку стоимость ДВС ниже стоимости паровой турбины, то при условии незначительных доработок в конструкции мы получим более дешевый приводной двигатель: паровой мотор на базе серийного ДВС.

Специалистами объединенной научной группы3 «Промтеплоэнергетика», возглавляемой В. С. Дубининым, старшим научным сотрудником кафедры «Конструкция двигателей летательных аппаратов» МАИ, разрабатываются паропоршневые двигатели (ППД) – современные паровые моторы одностороннего давления. Последнее означает, что при работе мотора пар, поступающий в цилиндр, давит на поршень только с одной стороны, как и у исходного ДВС.

В базовом ДВС переделке, по сути, подлежит только механизм топливоподачи на газодинамически-клапанный или золотниково-клапанный узел подачи и выпуска пара (ноу-хау). ППД могут работать в широком диапазоне давлений свежего пара – от 0,5 до 4,0 МПа при его температурах до 440 °С. По частоте вращения коленчатого вала ППД могут развивать до 3000 об/мин!

ППД имеет циркуляционную систему смазки с «сухим» картером, как у ДВС тепловозов и дизельных электростанций. При такой системе масло, в основном, не задерживается во внутренних полостях двигателя, а прокачивается через них под давлением, очищается и затем снова поступает в двигатель.

В ППД, соединенном с электрогенератором, пар подается от котла, а выхлоп осуществляется в пароводяной теплообменник (рис. 2, обозначения синего цвета). Управление ППД обеспечивается по сигналам от системы автоматизированного управления. Кроме одного или нескольких ППД и электрогенераторов, агрегат имеет в своем составе: блок возбуждения, управления и защиты БВУЗ электрогенератора, состоящий, в свою очередь, из блоков возбуждения и управления БВУ, защитной автоматики БЗА, системы управления БСУ.

Рисунок 2 ()

Cхемы паропоршневого электроагрегата (синий цвет) и традиционной автономной системы для высокоточной стабилизации частоты электрического тока (красный цвет)

На рис. 2 приведен вариант электроагрегата с асинхронным электрогенератором, поэтому для его работы блок возбуждения БВ снабжен конденсаторами. Распределительное устройство электрически связывает электроагрегат с потребителями электроэнергии. Пунктирной линией (рис. 2) показаны электрические связи от других генераторов в случае многодвигательного агрегата.

Паровой мотор, в отличие от турбины, всегда может обеспечивать прямой привод электрогенератора. Турбине, как правило, для этого требуется редуктор, т. к. для обеспечения приемлемого расхода пара она должна работать при высоких частотах вращения.

Паровой турбине требуется и система охлаждения, а это – дополнительный расход воды и потери энергии. ППД вполне достаточно теплоизолировать, а охлаждать не требуется, т. к. температура в его цилиндрах в 5–6 раз ниже, чем у исходного ДВС.

Ресурс до капитального ремонта паровых турбин (30 000–50 000 ч) определяется, в основном, ресурсом лопаток из дорогостоящих сплавов, а у паровых моторов (более 50 000 ч, согласно ) – гораздо большим ресурсом более дешевых узлов шатунно-поршневой группы.

Паровые моторы, как паровые поршневые машины, обладают высокой надежностью. А ресурс до капитального ремонта ППД может быть выше, чем у исходных ДВС (30 000–100 000 ч), т. к. пар при работе двигателя, в отличие от горючей смеси, не взрывается, а расширяется и плавно давит на поршень.

Для технического обслуживания турбин необходим высококвалифицированный персонал. Паровые моторы, как близкие по типу к ДВС, могут обслуживаться специалистами более низкой квалификации, а их ремонт можно производить прямо на месте эксплуатации.

Применение источника бесперебойного питания

Чтобы вырабатывать ток с частотой, в соответствии с требованиями4 ГОСТ 13109–97 на сетевую электроэнергию (в нормальном режиме – 50±0,2 Гц), паротурбинный электроагрегат ПТЭА (рис. 2, обозначения красного цвета) должен работать с источником бесперебойного питания ИБП или параллельно с сетью централизованного электроснабжения.

Паротурбинный электроагрегат вырабатывает электоэнергию с относительно грубой стабилизацией частоты переменного напряжения. С помощью агрегата выпрямления напряжения АВН получается постоянное напряжение. Затем агрегат инвертирования АИН, снабженный высокостабильным задающим генератором частоты, обеспечивает преобразование постоянного напряжения в переменное с высокой точностью стабилизации частоты.

Блок аккумуляторных батарей АБ служит для кратковременного резервного электропитания АИН в случае выхода из строя турбоэлектроагрегата или на время аварийного включения резерва.

Самостабилизация частоты вращения вала двигателя

Все поршневые двигатели, в том числе и паровые, обладают свойством самостабилизации частоты вращения вала, чего нельзя сказать о турбинах. Это открытие В. С. Дубинина является революционным5. Его реализация позволяет обеспечивать поддержание частоты вращения вала первичного двигателя с такой точностью, что приводимый электрогенератор способен вырабатывать электроэнергию с частотой 50±0,2 Гц, как требуется по стандартам в области качества электроэнергии. Для сравнения, дизельные электростанции могут вырабатывать электроэнергию с более грубой точностью поддержания частоты (в установившемся режиме работы – 50±0,5 Гц).

Самостабилизация осуществляется без организации обратных связей при импульсной подаче или выработке рабочего тела (пара) через равные промежутки времени. Такой процесс, по сути, аналогичен работе анкерного механизма и маятника в механических часах. В нашем случае это ППД с источником пара и задающий генератор импульсов подачи пара.

Точку зрения относительно преимуществ паровых поршневых двигателей над турбинами для мини-ТЭЦ разделяют и зарубежные специалисты. Так, в 2005 году на Американском совете по энергоэффективной экономике Майкл Мюллер из Центра передовых энергетических систем Рутгерского университета США отметил в своем докладе «Возвращение паровой машины» , что малоразмерные паровые поршневые двигатели, в отличие от турбин, надежно и экономично работают даже на влажном паре и при умеренных частотах вращения.

Следует все же отметить, что подавляющее большинство паровых моторов пока несколько уступают турбинам по массовым и габаритным характеристикам. Однако, как показывает многолетний опыт эксплуатации, в частности, моторов Spilling, эти показатели не являются первостепенными, на фоне ряда неоспоримых достоинств поршневых двигателей.

Переоборудование водогрейных котельных в паровые мини-ТЭЦ

А что же делать с водогрейными котельными? Как их переоборудовать в паровые мини-ТЭЦ? Такие котельные целесообразно оснащать дополнительными паровыми котлами с переводом на них базовой части тепловой нагрузки или полностью заменять ими водогрейные. Паровые котлы дороже водогрейных, но эксплуатационные затраты на их содержание ниже и они могут надежно работать с более высоким ресурсом.

Экологические вопросы эксплуатации мини-ТЭЦ

Экологические показатели сжигания топлива в современных паровых котлах весьма неплохие. Реализация известной отечественной технологии сжигания твердых топлив (уголь, отходы углеобогащения, шлам, древесные и растительные отходы и т. д.) в высокотемпературном циркулирующем кипящем слое (патент на полезную модель RU 15772) дает возможность обеспечить работу котла с весьма низкими выбросами в атмосферу. Экологические показатели работы котлов с такими топками удовлетворяют самым жестким требованиям Ростехнадзора.

В заключении необходимо заметить, что электрогенерирующие агрегаты с паровыми моторами как нельзя лучше подходят для экологически чистых солнечных электростанций (табл. 2), в том числе и мини-ТЭЦ, в которых для получения пара используются котлы не с топками, а с солнечными коллекторами. Получается поистине экологически чистая электростанция, работающая на солнце, воде и паре!

Таблица 2
Диапазоны рациональных электрических мощностей
Тип солнечной
электростанции
Рациональная электрическая
мощность, кВт
Фотоэлектростанция 1–100
Паромоторная 100–7 000
Паротурбинная 7 000–500 000

Итак, можно сделать следующие выводы:

  • паромоторные мини-ТЭЦ энергоэффективнее паротурбинных. Для них удельный расход пара в электроагрегатах на выработку электроэнергии в 1,3–1,5 раза меньше, чем в паротурбинных мини-ТЭЦ, особенно при электрических мощностях до 1200 кВт.
  • ресурс до капитального ремонта у современных паровых моторов для мини-ТЭЦ, по крайней мере, не ниже, чем у паровых турбин лопаточного и винтового типов.

Литература

1 Исторически сложилось, что термин «паровой двигатель» распространяется на все конструкции двигателей, работающих на паре. В литературе иногда ошибочно отождествляют паровой двигатель и паровую машину. Паровая машина – это поршневой паровой двигатель.

2 Согласно исследованиям автора.

3 В группу входят специалисты Московского авиационного института, Всероссийского института электрификации сельского хозяйства, Московского энергетического института, Московского института энергобезопасности и энергосбережения, Королёвского колледжа космического машиностроения и технологии.

4 С 2013 года вместо ГОСТ 13109–97 будет введен ГОСТ Р 54149–2010.

5 Отметим, что В.С. Дубинин разработал в 1980-х годах теорию самостабилизации только для одноцилиндрового поршневого двигателя и подтвердил ее экспериментально. А в 2009 году молодой инженер С. О. Шкарупа применил эту теорию для случая многоцилиндровых поршневых двигателей, с какими и приходится иметь дело на практике.

Большинство современных газовых котлов является энергозависимыми – их работа напрямую связана с использованием электроэнергии. Скачки напряжения в сети, нестабильность нагрузки приводят к выходу из строя дорогостоящей автоматики. Даже использование ИБП не может полностью обезопасить блок управления от сбоя.

Газовый котел с электрогенератором Viessmann Vitotwin – инновационное решение данной проблемы. Модель представляет собой мини котельную, производящую одновременно тепловую энергию и электричество, достаточное для обеспечения нормальной работы автоматики, регулирующей и запорной арматуры.

Устройство и принцип работы микро-ТЭЦ Vitotwin

Главным отличием микро-ТЭЦ на двигателе Стирлинга, представленной компанией Viessmann, является наличие двух современных и инновационных решений, увеличивающих производительность, обеспечивающих полную автономность и экономичность.

В каждой модели данной серии используется:

  1. Двигатель Стирлинга.
  2. Конденсационный модуль.

Благодаря двум изменениям в конструкции, обеспечиваются следующие преимущества:

  • Возможность модернизации уже существующей или изготовление новой системы отопления частного дома, большой площади.
  • Полная независимость от электроснабжения.
  • Малошумный режим работы.
  • Одновременное производство тепловой энергии и электричества.

Хотя производительность и параметры моделей серии могут меняться, неизменным остается принцип работы, используемый в котлах. Понимание того, как работают основные модули, поможет с максимальной эффективностью использовать оборудование.

Двигатель Стирлинга

Свое название, двигатель Стерлинга получил от фамилии человека, разработавшего первую простейшую модель оборудования. С тех пор, устройство используется в разных видах бытовой техники, системах отопления, компьютерах и т.д.

Принцип работы двигателя Стирлинга заключается в следующем:

  • Закрытый блок с жестким корпусом имеет встроенную эластичную мембрану.
  • Мембрана соединена с рабочим поршнем.
  • При нагревании, стенки мембраны выгибаются наружу и приводят в движение кривошипно-шатунный механизм.
  • При остывании двигателя, мембрана приходит в первоначальное положение, а после выгибается внутрь.

Производитель отопительного оборудования Висман усовершенствовал рабочий процесс, заставив кривошипно-шатунный механизм преобразовывать кинетическую энергию в электричество. В результате, при горении газа, в зависимости от модели котла, продуцируется от 0,6 до 1 кВт электроэнергии. Этого более чем достаточно для обеспечения независимой работы автоматики и всех энергозависимых модулей.

Конденсационный модуль

Для увеличения производительности котла с встроенным двигателем Стерлинга, используется принцип конденсационного нагрева теплоносителя. Модуль, установленный в корпусе, использует температуру отходящих дымовых газов, для получения дополнительной тепловой энергии.

Настенный газовый отопительный котел использует следующий принцип работы:

  • В процессе сгорания газа выделяются дымовые газы, содержащие определенное количество нагретых частиц пара.
  • Вместо моментального выведения продуктов сгорания в дымоход (как происходит в котлах традиционного типа), они направляются в конденсационный модуль.
  • Там тепло аккумулируется теплообменником, что приводит к усиленному продуцированию конденсата.

В результате применения конденсационного блока, теплоотдача от горения газа увеличивается на 15-20%, что делает низкотемпературные котлы одним из самых экономичных и производительных типов оборудования.

Область применения и возможности котлов Vitotwin

Котлы Vitotwin представляют собой автономную микро-ТЭЦ, предназначенную для обогрева помещений от 40 до 260 м². Оборудование оптимально подходит для обогрева 1-2 комнатных квартир, но может, с одинаковой эффективностью, применяться и для частных домов.

Технические характеристики оборудования существенно расширяют его возможности:

  • Модели Висман подходят для модернизации уже существующей и производства новой системы отопления дома.
  • Одновременно вырабатывается тепловая энергия и электричество. Мощность вырабатываемого напряжения от 0,6 до 1 кВт.
  • Конденсационный котел, с двигателем Стирлинга, с небольшой мощностью, может использоваться исключительно для пиковых нагрузок, покрывая недостаток тепла в течение определенного промежутка времени.
  • Оборудование подключают как резервный источник питания к твердотопливному агрегату.
  • В корпусе котла расположен только один отопительный контур. Для обеспечения нужд ГВС, предусмотрено подключение к внешнему бойлеру накопителю.
  • Допускается установка аккумулятора электроэнергии, остающейся после покрытия потребностей в электричестве автоматики и циркуляционного оборудования. Накопленную энергию можно использовать в бытовых нуждах.

В дополнительной комплектации, к котлам с встроенным двигателем Стирлинга, предоставляются модули дистанционного и GSM – управления, позволяющие контролировать работу с помощью смартфона и другого мобильного устройства.

Модельный ряд котлов Висман с двигателем Стирлинга

Компания Висман выпускает две базовых модели котлов, с встроенным двигателем Стирлинга. Модели отличаются по конструкционным особенностям и наличием дополнительных функций.

Независимо от выбранной серии, все котлы отличаются энергонезависимостью, высокой теплоэффективностью и КПД, не менее 96%. Во время работы, горелка и двигатель практически не издают шума, что позволяет установить газовое оборудование в ванной комнате или кухне.

Котел Viessmann Vitotwin 300W

Мини ТЭЦ Viessmann Vitotwin 300W с двигателем Стирлинга, имеет компактные размеры и одновременно большую производительность, позволяющую покрыть базовые затраты электроэнергии. Внешний аккумуляторный накопитель обеспечивает необходимым количеством горячей воды.

Двигатель подключается к таймеру, блоку дистанционного управления, управляется посредством пульта ДУ или смартфона. Модель Vitotwin 300W отличают следующие преимущества:

  1. Параллельно вырабатывает электричество и тепловую энергию.
  2. Обеспечивает потребности ГВС.
  3. Бесшумная работа.
  4. Простое подключение к системе отопления и существующей электросети.

Экономичность станции Vitotwin 300W особенно заметна при расходах электричества свыше 3000 кВт/ч и при потреблении газа свыше 20000 квтч.

Котел Viessmann Vitotwin 350F

Напольный газовый котел с встроенной буферной емкостью Vitotwin 350F имеет более сложную конструкцию, чем предыдущая модель. В базовой комплектации в корпусе установлены:

  1. Встроенный расширительный бак.
  2. Буферная емкость ГВС на 175 л.
  3. Кольцевая горелка закрытого типа.
  4. Воздухораспределительный и нагнетательный клапан.
  5. Котел пиковой нагрузки и двигатель Стирлинга.
  6. Инновационный теплообменник Inox – Radial.

Максимальная производительность модели Vitotwin 350F – 26 кВт. Котел одновременно работает на нагрев теплоносителя системы отопления и выработку электроэнергии.

Преимущества и недостатки эксплуатации котлов Vitotwin

Главными достоинствами мини когенерационной установки Viessmann Vitotwin являются три основных преимущества:

  • Снижаются энергозатраты.
  • Улучшается качество напряжения на выходе.
  • Минимизируются выбросы СО.

Бытовые модели в первую очередь предназначены для получения тепловой энергии, поэтому количество продуцируемой электроэнергии не превышает 1 кВт, что можно причислить к недостаткам. Простые расчеты и вычисления показывают, что при обогреве помещения в 250 м², экономия составляет около 80 000 руб. в год.

В качестве недостатков можно выделить следующее:

  • Большой объем конденсата, продуцируемого во время работы.
  • Недостаток специализированных сервисных центров.

Чтобы исправить любую поломку, потребуется ждать от 1 до 3 месяцев, пока вышедший из строя модуль заменят. Неисправности случаются редко, а количество сервисных центров постепенно увеличивается. Поэтому, второй недостаток, постепенно теряет свою актуальность.

Котлы Vitotwin с встроенным двигателем Стирлинга, это хорошая модель для бытовых нужд, позволяющая снизить расходы на газ и электроэнергию.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх