Когенераторы: отопление плюс электричество

Электроэнергию можно получать не только от централизованных сетей, солнечных батарей и ветряков, но и при помощи когенераторной установки, которая способна обеспечить коттедж одновременно теплом, горячей водой и электричеством. Более того, излишки электричества можно продавать.

Применение теплоэлектроцентралей в частных домах требует учета ряда факторов, о которых и пойдет речь в этой статье.

Но сначала поговорим о преимуществах производства электроэнергии вместе с производством тепла. Сразу возникает вопрос: зачем нужна когенераторная установка, если можно обеспечить подачу электроэнергии от обычного генератора, работающего на жидком или газообразном топливе? Но выгода заключена в том, что эффективность полученной электроэнергии при помощи когенераторной установки в два раза выше, чем при отдельной генерации традиционным способом. Принцип когенерации позволяет получить сразу два вида энергии – тепловую и электрическую. По сути, это тепловая мни-электростанция. Известно, что при производстве электричества современной ТЭЦ потери преобразования первичного источника энергии (газ, уголь) составляют 45-60%. Эти потери называются побочным теплом. Они не теряются бесследно, а направляются на дополнительное производство электричества, пара, горячей воды. Общий коэффициент применения топлива при этом возрастает, а выбросы СО 2 – снижаются.

Теплоэлектроцентрали бывают не только промышленными. Сегодня выпускаются установки различной мощности, способные обеспечить теплом и электричеством целый город, а также такие, которые предназначены для обеспечения частного дома. Последние по своим габаритам не отличаются от бытового холодильника. Определенное сходство есть и во внешнем виде. Такие когенераторные установки называются микроТЭЦ.

Принцип работы микроТЭЦ

К установкам, называющимся микроТЭЦ, относится когенераторное оборудование, вырабатывающее до 50 кВт электроэнергии. Основные компоненты микроТЭЦ – теплообменник, электрический генератор, силовой агрегат и блок электронного управления. Для выработки электричества необходимо привести в действие генератор. Эту задачу берет на себя силовой агрегат, который может быть газовой турбиной, двигателем внутреннего сгорания или двигателем Стирлинга и др. Любой силовой агрегат производит не только крутящий момент, но и т.н. побочное тепло, которое в микроТЭЦ идет на подогрев воды и отопление.

Все агрегаты и прочие элементы микроТЭЦ монтируются на общей платформе и накрываются звукоизоляционным кожухом. Как уже говорилось, микроТЭЦ внешне напоминает холодильник или современный напольный отопительный котел. Установка не занимает много места.

Мощность микроТЭЦ способна удовлетворить потребности коттеджа. Самый компактный когенератор фирмы Vaillant – модель Ecopower e3.0, работающий на газе, способен вырабатывать от 1,3 до 3 кВт электроэнергии, а также 4-8 кВт тепловую мощность. Потери этого агрегата составляют не более 10%, при этом вырабатывается 65% тепла и 25% электроэнергии. Более мощный пример – когенератор фирмы Senertec Dach 5.5, производящий до 5,5 кВт электроэнергии и до 12,5 кВт теплоэнергии.

Производство электроэнергии

Традиционные котлы, направленные исключительно на обогрев, проектируются с учетом потребностей жилья и используются только в отопительный сезон. Когерентные установки помимо тепла вырабатывают еще и электричество. Некоторые из них имеют приоритет тепла, некоторые – электричества. Побочное тепло таких установок аккумулируется и используется параллельно.

Избыток электроэнергии, полученной от когерентной установки, можно сбрасывать в общественную сеть. Это практикуется в ряде развитых стран. Так, в Германии существует специальный закон, определяющий порядок возмещения средств частным поставщикам. Похожий закон действует и в США. Он заставляет коммунальных операторов компенсировать мощность, поставленную в общественную сеть. Однако вопрос продажи электричества нас интересует не столько, сколько использование его для собственных нужд.

На сегодняшний день когерентная установка является довольно дорогим оборудованием, но капитальные затраты компенсируются в процессе ее эксплуатации за счет экономии топлива.

Рентабельность когерентных установок

Применение когерентных установок в коттедже может быть выгодно только при определенных условиях. Принцип параллельности выработки тепла и электричества заставляет одновременно эксплуатировать эти виды энергий. В противном случае эффективность оборудования падает, а вместе с ней и рентабельность. Итак, выделяется несколько обязательных условий рентабельности когерентных установок:

• одновременный и сбалансированный расход тепла и электричества;
• полная нагрузка на установку на протяжении всего срока эксплуатации;
• максимальный отбор выработанной электроэнергии.

Дисбаланс между потреблениями тепловой и электрической энергии образуется при низких потребностях дома в тепле. Однако если при выборе модели когенераторной установки учитывалось теплопотребление дома, то лишнего тепла образовываться не должно. То же можно сказать и о затратах электроэнергии. Гарантию рентабельности когерентной установки может дать только тщательный расчет экономической целесообразности системы.

Развивающийся рынок когенераторных установок уделяет много внимания микроТЭЦ, специально предназначенных для небольших односемейных домов. Такие приборы способны вырабатывать от 1 кВт электроэнергии, в качестве первичного топлива используя ископаемые энергоносители. В последнее время все больше появляется моделей микроТЭЦ на пеллетах, а уже к 2015 году планируется наладить серийное производство микро-ТЭЦ на топливных элементах.

Многие крупные производители отопительной техники сегодня занимаются разработкой микроТЭЦ, оснащенных двигателем Стирлинга, работающем на газе. Такие установки могут быть предназначенными как для сезонной, так и для круглогодичной работы.

Специалисты пророчат когенерации большое будущее. В настоящее время это одно из наиболее экономически эффективный и экологический способ производства тепло- электроэнергии. Такие установки позволяют не только обеспечить дом электричеством, но и решают проблему пиковых нагрузок, а также могут рассматриваться как источники бесперебойного электроснабжения.

Газовые котлы для дома превращаются в газогенераторы для выработки электроэнергии

Принцип действия электродных котлов

Принцип, по которому распространяется теплоноситель по системе отопления, зависит от вида оборудования:

• Если система имеет закрытый тип, требуется установка циркуляционного насоса, иначе движение теплоносителя происходить не будет.
• При открытой системе, теплоноситель движется естественным путем.

Работа заключается в соблюдении физических законов. Жидкость разогревается, потому что молекулы воды распадаются на разнозаряженные ионы.

Теплоноситель нагревается по причине движения ионов между двумя, расположенными напротив друг друга, электродами. Создается хаотичное движение положительно, отрицательно заряженных частиц, выделяется тепловая энергия. Энергией пользуются для прогрева воды, антифриза.

Принцип работы

Электроды — производители электрополя с переменным действием.

Способ нагрева исключает образование накипи на стенках отопительного оборудования, продлевает срок эксплуатации.

Требования к теплоносителю

Электродный котел, очень чувствителен к составу теплоносителя. Обычная водопроводная вода не подойдет. Необходимо приобретать дистиллированную воду, добавлять немного поваренной соли. Пропорция: 100 грамм соли на 100 литров жидкости.

Готовые теплоносители

Для нормальной работы жидкость нужно довести до нужной плотности, проводимости. Соль различается по составу, результаты могут отличаться.

Завершая подготовку раствора, ориентируйтесь по значению тока в электронном котле. В инструкции к устройству можно найти подробную таблицу необходимых значений. Берутся в зависимости от мощности, объема залитого теплоносителя. Постепенно добавляя соль, дистиллированную воду, нужно добиться необходимых показателей.

Перед наполнением системы электролизным раствором, проведите обязательную чистку от накипи, отложений солей. Если не сделать, проблема может изменить теплопроводность жидкости.

Плюсы, минусы оборудования

Отзывы покупателей электродных котлов сильно отличаются. Преимущества:

• Прибор компактный. Возможна транспортировка устройства без проблем.
• Устройство просто подключить.

Установленное устройство

• Благодаря небольшим размерам прибора, можно использовать как дополнительный, резервный теплогенератор.
• Чтобы установить устройство, не нужно составлять проект, обращаться в службу для согласования.
• Если произойдет утечка теплоносителя, прибор будет работать как прежде. После устранения проблемы, можно заново запускать устройство в работу.
• Электролизные котлы спокойно относятся к перепадам напряжения.
• Не выбрасывают вредные вещества, не создают мощные электромагнитные поля.

• Использование в системе отопления, стальных, чугунных радиаторов, недопустимо. Для эффективной работы, нужны приборы, изготовленные из биметалла, алюминия. Нюанс делает систему более дорогой.
• Использование водопроводной воды недопустимо. Необходимо применять дистиллированную воду, смешанную с поваренной солью, изготавливая электролизную жидкость.

Запрет на водопроводную воду

• Монтаж котла возможен в контур замкнутого типа. Требует покупки герметичной расширительной емкости, клапана аварийного сброса давления, воздухоотводчика.
• Теплоноситель не должен нагреваться выше 85оС.

Проведя анализ минусов аппарата, можно понять, что связаны с качеством теплоносителя, химическими свойствами.

Газовые котлы для дома превращаются в газогенераторы для выработки электроэнергии

Далеко не вся мощная энергия в газовых котлах для отопления и получения горячей воды в миллионах индивидуальных жилых домов, используется рационально. И вот, кажется, решен вопрос, когда газовые котлы для дома превращаются в газогенераторы для выработки электроэнергии, что просто здорово. Хотя технология выработки электроэнергии с помощью газогенераторов в промышленности уже не нова.

Разработанный одной из британских фирм новый котел может сократить расходы на электроэнергию для семей, превращая свои дома в мини электростанции.

Такой котел обеспечивает отопление и горячее водоснабжение, а также выработку встроенным генератором электроэнергии для питания бытовой техники.

Производитель котла утверждает, что удешевление электроэнергии за счет использования много — функционального котла, может в конечном итоге позволить отказаться от обычных электростанций и закрыть их.

Первый из котлов будет установлен в начале 2020 года. Экономия для потребителя после понесенных затрат на приобретение и установку котла видится через пять лет. Первоначально, для заинтересованности потребителя компания будет производить ему доплату связанную с увеличением стоимости котла в связи с усложнением его конструкции. Котел с газогенератором по расчетам компании позволит не только удовлетворять собственные потребности в электроэнергии, но и отгружать ее излишки в электросеть и продавать их другим потребителям. Здесь, конечно, потребуется доработка некоторых законодательных актов. Как минимум, по расчетам, с помощью выработки газовыми котлами с газогенераторами электроэнергии домашние хозяйства могут в конечном итоге получить на 500 фунтов стерлингов в год расходов меньше и продавать также излишки энергии.

Если домовладельцы согласны разделить эти преимущества с компанией, то они получат продолжение гарантии на генератор после пятилетнего контракта.

Как известно, в обычном котле, газ сжигается, чтобы нагреть воду, которая затем проходит через трубы и радиаторы в дома. В отличие от этого в новом котле поток от сгорания газа нагревает другую жидкость — хладагент, аналогичный используемому в холодильниках — до тех пор, пока тот не испарится. Затем пар проходит через устройство, называемое прокрутка — расширитель, который начинает вращаться, действуя как мини-генератор электроэнергии. Тепло от пара затем переносится в воду в котле, которая попадает в краны для горячей воды и радиаторы отопления в доме.

В таком котле несколько больший расход газа, который увеличивает затраты на оплату счетов примерно на 50 фунтов стерлингов. Однако сравнив с выигрышем, мы увидим, что выигрыш многократно весомее.

Пока что газовый котел с газогенератором для потребителя бесплатен, но клиенты должны заплатить за его установку.

Котел по максимуму вырабатывает много электроэнергии в отопительный сезон, однако в течение лета выработка электроэнергии очень мала, или отсутствует, так как газ сгорает только в целях подогрева воды. Но, вместе с тем, котел с газогенератором может генерировать около 1800 квт/час электроэнергии в год, а это около половины того, что используется в доме на типичные бытовые нужды. В целом технология также более эффективна за счет близости источника электроэнергии к месту использования, что исключает необходимость в электрических сетях. Компания утверждает, что, если установить 20 миллионов котлов по всей Великобритании, потребители будут экономить на своих счетах более £ 4 млрд в год.

Но есть в этом и большие преимущества в экологии. Установка газовых котлов с газогенераторами для выработки электроэнергии даст сокращение выбросов углерода, как от закрытия 30 угольных электростанций.

Газогенераторы широко применяются в промышленности в быту. Но все они работают на первоначальном твердом топливе, включая и на отходах. Данный котел использует газ, который повсеместно применяется совсем для других целей – обогрева помещений и нагрева воды. И вот этот сгоревший газ, кроме достижения основных целей, будет попутно вырабатывать электроэнергию, которую домовладелец может отгружать и другим потребителям.

Статья полезна? Тогда сообщите о ней другим, нажав на кнопки социальных сетей (Twitter, Facebook и др.) ниже. Скорее всего, вам будут интересны и полезны следующие записи: Теплый дом- отопление на дровах, газе, электричестве, дизтопливе, тарифы и сколько стоит, а также пригодится подписка на новые интересные материалы сайта через оранжевую кнопку вверху или в боковой колонке справа.

Последствия электролиза, прямого действия тока

В процессе работы гидролизного раствора, происходит распад воды на водород, кислород, ведет к образованию воздушных пробок. Не дает жидкости нормально циркулировать внутри системы.

Некоторые пользователи обнаружили на алюминиевых радиаторах следы коррозии — следствие электрохимического воздействия.

Если установить в систему отопления чугунные радиаторы, качество теплоносителя изменится в худшую сторону. Из пор чугуна дистиллированная вода вымывает примеси. Электродный котел требует установки биметаллических конструкций.

Жидкость в системе находится под постоянным воздействием тока, установка заземления обязательна. Процесс сложный, не на всех видах отопительной системы возможно.

На стальную трубу можно установить хомут, если система состоит из чугунных радиаторов и пластиковых труб — процесс практически не решаемый.

Организация системы отопления дома без газа и электричества

Для выбора вариантов альтернативного отопления, не газифицированного электрифицированного дома, с низким лимитом потребления мощности до 5 кВт, можно предложить несколько эффективных источников нагрева. Для отопление дома потребует выбрать одну из схем теплоснабжения с использованием следующих современных технологий:

1. Котел длительного горения, с двумя контурами нагрева на отопление и ГВС и баком косвенного нагрева горячей воды. В качестве топлива для такой конструкции можно использовать доступное и дешевое твердое топливо: дрова и его отходы, каменный уголь или антрацит и любая иная топливная продукция в виде брикетов/пеллетов.
2. Котел двухконтурный, работающий от сжиженного газа, получаемого от баллонной или газгольдерной установки.
3. Газовые конвекторы, работающие на сжиженном газе.
4. Двухконтурный котел на жидком топливе: печное, дизельное топливо или маслопереработка.
5. Возобновляемые природные источники: ветряные ЭС, гелиоколлекторы и различные тепловые насосы.

После того как будет выбран источник отопления, владельцу дома потребуется выполнить организационные мероприятия для того, чтобы схема стала работоспособной.

Этапы организации системы отопления в упрощенном виде можно представить таким образом:

1. Перед тем как отопить дом без газа выполняют проект отопления и разрабатывают схемы внутридомовых отопительных систем.
2. Получения согласования от контролирующих органов для начала эксплуатации котельного оборудования. В данном случае — это согласования от газовой службы по подключению к газгольдеру или установке баллонов сжиженного газа, РЭС и водоканала.
3. Приглашение специализированной организации для монтажа и наладки котла и другого котельного оборудования.

Мифы о выдающемся КПД

В рекламных материалах утверждают, что котельное оборудование на электродах добывает тепловую энергию из пустоты. Показатели — 120-150% от приложенной электрической мощности. Но они совершенно не обращают внимание законы физики, теплотехники.

Миф — преобразование электрической энергии электродным котлом во много раз. Акцентировали внимание на продвижении тепловой техники, которая работала от теплового насоса с положительным коэффициентом СОР.

Не стоит верить заявлению, что электрическая энергия на 100% преобразуется в тепловую. Потери неизбежны.

Как рассчитать мощность электростанции

Номинал подбирается по количеству и суммарной мощности электрооборудования в доме. Предположим, что новопостроенный дом еще не газифицирован, поэтому отапливается электричеством, а на кухни стоит электроплита. Набор электротехники будет выглядеть, примерно, следующим образом:

При условии, что все будет работать одновременно, нагрузка на сеть составит около 10 кВт. Но, важно понимать, что такая ситуация маловероятная.

Например, насосная станция будет срабатывать только, чтобы наполнить емкость бака водой, а бойлер будет потреблять номинальную мощность только во время нагрева. Электроплита, утюг, вытяжка, микроволновка будут создавать временную нагрузку, они не будут включены все время. Таким образом, когда Вы дома, средняя нагрузка на сеть составит 6-8 кВт с возможным скачком до 9 кВт.

А теперь рассчитаем мощность сети при Вашем отсутствии. В этом случае будет работать только холодильник и электроотопление, включая теплый пол. В сети будет стабильная нагрузка 3,5 — 3,7 кВт.

Исходя из расчетов, Вам понадобится резервный источник, поддерживающий нагрузку в диапазоне 3,5 — 8 кВт, с возможным пиком до 9 кВт. Для такой сети необходимо брать резервный источник на 10 кВт.

Дело в том, что оптимальной нагрузкой на генератор считается 40-80% от номинала. При длительной работе на максимальной нагрузке увеличится износ деталей и он может выйти из строя.

С другой стороны, может показаться, что 10 кВт — слишком много, потому что летом, например, электроотопление работать не будет. Но, в жаркую погоду Вы включите кондиционер, а это еще где-то 1,5-2 кВт, поэтому такого номинала будет достаточно.

Тем более работа на слишком низкой мощности не так губительна, как на максимальной. Если генератор так проработает около часа ничего не случится. Всегда лучше брать номинал на 15-20% выше

максимальной мощности сети. Кроме того, учтите, что сеть может расширяться, например, если Вы решите купить еще один холодильник или мультиварку.

Зная среднюю нагрузку на сеть, несложно посчитать, во сколько обойдется эксплуатация резервного источника.

Целесообразность использования

Используются для обогрева небольших помещений. Оборудование электродного типа имеет небольшую инерционность, нагрев происходит практически мгновенно, за короткий срок можно обогреть небольшую комнатку.

При компактных размерах можно разместить в любой части системы отопления.

Электродные котлы предназначены для систем закрытого типа, где водоизмещение минимизировано. Устройство можно использовать для обогрева теплого пола, радиаторов одновременно. Процесс требует тщательной подготовки теплоносителя, сложных электронных схем термоконтроля.

Обслуживание системы отопления на электродном оборудовании

Электродные котлы – техническая разработка для обогрева дачи помещений с небольшой площадью. Особенность, которая отличает от аппарата, работающего на ТЭНе — невозможность поломки от перепада напряжения.

Во время эксплуатации прибора, работающего на пределе, внутри корпуса образуется высокая температура, давление, возникает циркуляция некачественного теплоносителя, устройство очень быстро изнашивается. В таких условиях происходит износ электродов, изоляторов, герметичность соединений придет в негодность.

В случае некачественного нагрева теплоносителя, утечки, требуется провести срочный ремонт оборудования. Перед началом работ, устройство требуется обесточить.

Чистка прибора

• Чтобы провести обслуживание, нужно демонтировать устройство. Открутить резьбовое соединение на фланце, вытащить электрод.
• Оцените, насколько изношены электроды. Убедитесь, что изоляторы целые. На корпусе нет трещин. Если электроды изношены более чем на 40%, требуется замена оборудования.
• Проведите чистку поверхности электродов, держателей.
• Очистите внутреннюю часть корпуса.
• Можно собирать аппарат в обратном порядке.
• Проведите обезжиривание поверхностей, нанесите герметик. Понадобится высокотемпературная субстанция.

Набор для ремонта

Отзывы

«Вышла на пенсию, занялась дачными хлопотами, в весенне-осенние периоды прохладно. Задалась вопросом, как обогреть дачу. Недавно приобрела электродный котел. Мой домик утеплен, защищен от продувания ветрами, вариант устроил. Котел работает не постоянно, все в порядке».

Надежда, Старый Оскол.

«Мы с женой приобрели устройство специально для дачи. Ребята, котел работает хорошо. В больших помещениях не пробовал. Можно установить в комнате, не заморачиваясь на выделении отдельной комнаты под котельную. Советую».

Отличия газовых котлов в зависимости от типа удаления продуктов сгорания

Двумя способами может происходить процесс удаления продуктов сгорания:

1. Если в помещении нет стационарного дымохода, то в таком случае подойдет газовый котел с принудительной тягой. Продукты сгорания будут удаляться через коаксиальный дымоход. Для его устройства необходимо сделать отверстие в стене. По-другому назвать такой дымоход можно «труба в трубе». По внешней трубе поступает воздух, а по внутренней удаляются продукты сгорания.
2. Газовые котлы с естественной тягой. Процесс удаления продуктов сгорания происходит при помощи тяги в дымоходе. Для установки такого оборудования требуется монтаж дымохода.

Газовые котлы с принудительной тягой не сжигают кислород в помещении, а также нет необходимости в притоке воздуха с улицы.