דוד גז עם גנרטור חשמלי: מכשיר, עקרון הפעולה, סקירת המותגים הטובים ביותר
יחס זהיר למשאבי אנרגיה מוכתב בעיקר על ידי העובדה שכמעט כל שמורות הטבע אינן אינסופיות.צריכה חסכונית של כל סוגי הדלק דורשת פיתוח מערכות חדשות או מודרניזציה קיצונית של קיימות.
לפיכך, דוד גז עם גנרטור חשמלי הוא אחד מסוגי המערכות ההיברידיות המאפשרות לנהל בצורה חכמה דלק כחול. אנו נציג בפניכם את עקרון הפעולה של ציוד המייצר אנרגיה חשמלית יחד עם אנרגיה תרמית. בואו נדמיין דגמים טיפוסיים של יחידות היברידיות.
תוכן המאמר:
צריכת אנרגיה יעילה
אפילו אדם ממוצע שמותקן לו דוד גז לחימום ביתו עשוי לתהות לגבי השימוש הרציונלי באנרגיה תרמית. ואכן, כאשר שורפים גז בדוד, לא נעשה שימוש בכל החום שנוצר.
כאשר מערכת חימום פועלת, חלק מהחום תמיד הולך לאיבוד באופן בלתי הפיך. זה קורה בדרך כלל כאשר תוצרי בעירה משתחררים מהדוד לאטמוספירה. למעשה, מדובר באנרגיה מבוזבזת שניתן היה להשתמש בה.
על מה בדיוק אנחנו מדברים? על האפשרות להשתמש בחום "מבוזבז" מבוזבז בהפקת אנרגיה חשמלית.
סוגי הדלק יכולים להיות שונים, החל מעצי הסקה בנאליים וכל מיני לבנים, וכלה באפשרויות החסכוניות ביותר: גז ראשי עם דומיננטיות של מתאן בהרכבו, דלק כחול מלאכותי ותערובות פרופאן-בוטן נוזליות.
אולי נראה שזה רחוק מ"גילוי אמריקה", אבל למעשה, הטכנולוגיה, או ליתר דיוק, המיצב, שפותח עוד ב-1943 על ידי רוברט סטירלינג, קיימת. תכונות העיצוב ועקרון הפעולה הבסיסי שלה מאפשרים לסווג מערכת זו כמנוע בעירה פנימית.
מדוע אם כן לא נעשה שימוש בהתקנה הזו במשך זמן כה משמעותי? התשובה פשוטה - ההתפתחות התיאורטית של הטכנולוגיה בשנות הארבעים של המאה הקודמת התבררה כמסורבלת מאוד בפועל.
הטכנולוגיות והחומרים שהיו קיימים בזמן הפיתוח לא אפשרו להקטין את גודל המתקן, והשיטות הקיימות להפקת אנרגיה חשמלית היו חסכוניות יותר.
מה יכול לגרום לנו היום לחשוב על יחס זהיר יותר למשאבים שאינם מסווגים כמתחדשים? כיום ישנה בעיה נפוצה בכל העולם – התפתחות הטכנולוגיה מובילה בהכרח לעלייה בצריכת האנרגיה החשמלית.
הגידול בצריכה מתרחש בקצב כה מהיר שלחברות הרשת אין זמן לחדש את מערכות הולכת אנרגיה חשמלית, שלא לדבר על ייצור.מצב זה מוביל בהכרח לעובדה שאלמנטים של מערכות אספקת חשמל נכשלים, ובמקרים מסוימים זה יכול לקרות בקביעות מעוררת קנאה.
דודי חימום מודרניים מצוידים במערכות בקרה שגם תלויות באנרגיה. משאבת המחזור, החיישנים, האוטומציה והפאנל עצמו זקוקים לכוח. כל סט המכשירים אינו יכול אלא לגרום לדאגה לשמירה על הפונקציונליות במהלך הפסקת חשמל.
לא ניתן להפעיל מערכות חימום כפויות ללא חשמל. הפסקת חשמל בעונת החימום היא כמעט קטסטרופלית עבורם. לא רק שזה יוביל בהכרח לקירור מהיר של החדר, אבל אם החימום אינו פועל במשך זמן רב, המעגל עלול לקפוא.
אפשרויות קיימות סטנדרטיות לפתרון הבעיה - התקנה ספקי כוח אל פסק, גנרטורים של שינויים שונים (גז, בנזין, גנרטורים דיזל או מקורות לא מסורתיים - גנרטורים רוח או מיני תחנות כוח תרמיות, תחנות כוח הידרואלקטריות).
אך פתרון זה אינו מקובל על כולם, שכן רבים מתקשים להקצות מקום להתקנת ספק חשמל אוטונומי.
בעוד שתושבי בתים בודדים עדיין יכולים להקצות מקום לגנרטור, זה כמעט בלתי אפשרי להתקנה בבניין רב קומות. כך, מסתבר שדיירי בנייני דירות עם מערכות חימום אישיות הם הראשונים שסובלים מהפסקת החשמל.
לכן, קודם כל, חברות המייצרות רכיבים להרכבת מערכות חימום שאלו את עצמן את השאלה של ניצול מלא של החום ש"נזרק" על ידי מערכת החימום. חשבנו איך להשתמש בחומר המבוזבז הזה כדי לייצר חשמל.
מבין הטכנולוגיות המוכרות בחרו המפתחים במתקן סטירלינג "ששכחו היטב"; טכנולוגיות מודרניות מאפשרות להגביר את יעילותה תוך שמירה על גודל קומפקטי.
עקרון הפעולה של מתקן סטירלינג מבוסס על שימוש בחימום וקירור של נוזל העבודה, אשר בתורו מפעיל מנגנון המייצר אנרגיה חשמלית.
בתוך הבוכנה (סגורה) יש גז שאוב, כאשר מחומם, המדיום הגזי מתרחב ומניע את הבוכנה לכיוון אחד, לאחר הקירור במקרר הוא מתכווץ ומניע את הבוכנה לכיוון השני.
סקירה של יצרני דוודים עם גנרטורים
בואו נסתכל על דוגמאות ספציפיות של מערכות דוודים ביתיות הקיימות כיום, בהן יושם בהצלחה העיקרון של שימוש בגזי פליטה (מוצרי בעירה) לייצור חשמל. חברת NAVIEN הדרום קוריאנית הטמיעה בהצלחה את הטכנולוגיה הנ"ל בדוד של המותג HYBRIGEN SE.
הדוד משתמש במנוע סטירלינג, שלפי נתוני הדרכון מייצר חשמל בהספק של 1000W (או 1kW) ומתח של 12V במהלך הפעולה. היזמים טוענים כי ניתן להשתמש בחשמל המופק להנעת מכשירי חשמל ביתיים.
הספק זה אמור להספיק כדי להפעיל מקרר ביתי (כ-0.1 קילוואט), מחשב אישי (כ-0.4 קילוואט), טלוויזיית LCD (כ-0.2 קילוואט) ועד 12 נורות LED בהספק של 25 וואט כל אחת.
מבין היצרנים האירופיים, וייסמן מתפתחת בכיוון זה. ל-Viessmann יש הזדמנות להציע לצרכנים בחירה בין שני דגמים של דוודים מסדרות Vitotwin 300W ו-Vitotwin 350F.
ה-Vitotwin 300W היה הפיתוח הראשון בכיוון זה. הוא נבדל בעיצוב קומפקטי למדי והוא דומה מאוד במראהו לרגיל דוד גז צמוד קיר. נכון, במהלך פעולת הדגם הראשון זוהו נקודות ה"חולשה" בפעולת מנוע הסטירלינג.
הבעיה הגדולה ביותר התבררה כסילוק חום; בסיס פעולת המכשיר הוא חימום וקירור. הָהֵן. המפתחים התמודדו עם אותה בעיה שאיתה התמודדה סטירלינג בשנות הארבעים של המאה הקודמת - קירור יעיל, שניתן להשיג רק עם גודל משמעותי של המצנן.
לכן הופיע דגם הדוד Vitotwin 350F שכלל לא רק דוד גז עם גנרטור חשמל, אלא גם דוד מובנה בנפח 175 ליטר.
במקרה זה, הבעיה בבעיית קירור הבוכנה של מתקן הסטירלינג עקב מים פנימה דוּד. עם זאת, ההחלטה הביאה לעלייה במידות ובמשקל הכוללים של המתקן. מערכת כזו כבר לא יכולה להיות מותקנת על הקיר כמו דוד גז קונבנציונלי וניתן להרכיב אותה רק על הרצפה.
דודי Viessmann מספקים אפשרות להזין את מערכות ההפעלה של הדוד ממקור חיצוני, כלומר. מרשתות אספקת חשמל מרכזיות. חברת וייסמן מיקמה את הציוד כמכשיר המספק את צרכיו (הפעלת יחידות דוודים) ללא אפשרות לבחור עודפי חשמל לצריכה ביתית.
על מנת להשוות את יעילות השימוש בגנרטורים המובנים במערכת החימום. כדאי לשקול את הדוד, שפותח על ידי חברות TERMOFOR (הרפובליקה של בלארוס) וחברת Kryotherm (רוסיה, סנט פטרסבורג).
כדאי לשקול אותם לא בגלל שהם יכולים איכשהו להתחרות במערכות לעיל, אלא כדי להשוות את עקרונות הפעולה והיעילות של הפקת אנרגיה חשמלית. דוודים אלו משתמשים רק בעץ כדלק, נסורת דחוסה או בריקטים על בסיס עץ, כך שלא ניתן להשוות אותם עם דגמים של NAVIEN ו-Viessmann.
הדוד, הנקרא "כיריים חימום "אינדיגירקה", מיועד לחימום ארוך טווח בעץ וכדומה, אך מצויד בשני מחוללי חשמל תרמיים מסוג TEG 30-12. הם ממוקמים על הקיר הצדדי של היחידה. הספק של הגנרטורים קטן, כלומר. בסך הכל הם מסוגלים לייצר רק 50-60W ב-12V.
בדוד זה נעשה שימוש בשיטת Seebeck, המבוססת על יצירת emf במעגל חשמלי סגור. הוא מורכב משני סוגים שונים של חומר ושומר על נקודות מגע בטמפרטורות שונות. הָהֵן. מפתחים משתמשים גם בחום שנוצר מהדוד כדי לייצר אנרגיה חשמלית.
השוואת יעילות הדוד
השוואה בין סוגי הדוודים המוצגים, אשר לא רק מחממים את החדר (חום נוזל קירור), אלא גם לייצר חשמל באמצעות שימוש בחום שנוצר, יש לשים לב להיבטים חשובים במהלך הפעולה.
גם חברת NAVIEN וגם חברת Viessmann מציבות את הדוודים שלהן, ומצביעות על היתרונות הבלתי מעורערים - אוטומציה מוחלטת של התהליך, אין צורך בתיקוני שירות ובאופן כללי חוסר התערבות מוחלט לאחר הזמנת הקונה.
לצורך הפעלת הדוודים הללו, כל מה שצריך הוא פעולה יציבה של המערכת וזמינות יציבה של גז (בין אם מדובר באספקה עיקרית, מתקן בבקבוקים עם גז נוזלי או מחזיק גז). בהתאם, גז ביתי משמש להפעלת דוודים, אשר לאחר הבעירה אינו פוגע בסביבה.
באופן עקרוני, כמעט אותו דבר ניתן לומר על תנור החימום של אינדיגירקה, רק שסוג הדלק כאן אינו גז, אלא עצי הסקה, כדורים או נסורת דחוסה.
היעדרות מוחלטת אוטומציהשדורש חשמל. מערכת ייצור האנרגיה החשמלית והדוד עצמו אינם משפיעים זה על פעולתו של זה, כלומר.אם מערכת ייצור החשמל נכשלת, הדוד ממשיך לבצע את תפקידיו.
דוודים מבית NAVIEN ו-Viessmann לא יכולים להתפאר בכך, שכן מנוע הסטירלינג מובנה ישירות בתכנון הדוד. אבל כמה רווחיות מערכות כאלה וכמה זמן ייקח לדוד כזה להחזיר את עצמו? נושא זה ראוי להבנה בפירוט.
רווחיות המערכות הנבדקות
במבט ראשון, דוודים מבית NAVIEN ו-Viessmann הם למעשה תחנות כוח מיני-תרמיות בבית פרטי או אפילו בדירה.
גם למרות הממדים הכוללים הגדולים, היכולת להפיק אנרגיה חשמלית פשוט על ידי שימוש בדוד לחימום דוד או חימום חדרים אמורה לעורר את הקונה להתקין "נס טכנולוגיה" שכזה ללא היסוס.
אבל לאחר בחינה מעמיקה יותר של הדוד NAVIEN, עולות שאלות הדורשות תשובות. עם הספק מוצהר של 1 קילוואט (הספק חינם שניתן להשתמש בו לפי שיקול דעתך), הדוד צורך חשמל באופן ניכר כאשר המערכת פועלת.
למה הכוונה? לכל הפחות, האוטומציה עובדת, אמנם יש צורך במעט כוח, אך יש צורך בכך כדי שהמאוורר ומשאבת הסחרור יפעלו. המכשירים הרשומים בסך הכל יכולים לא רק לצרוך בהצלחה את הקילווואט הזה של אנרגיה, אבל אולי זה לא יספיק בעת "אוברקלוקינג" של המערכת.
בדיוק אותן שאלות עולות לגבי דודי וייסמן, אבל לפחות האפשרות להפיק חשמל לצרכיו לא צוינה כאן. נקבעה רק האפשרות לפעולה אוטונומית של המערכת בהיעדר אספקה חיצונית.
למרות שהמפתחים מציינים מיד כי "המערכת עשויה לדרוש כוח חשמלי נוסף בעומסי שיא." על רקע 3500 קוט"ש החשמל המוצהרים בשנה, ניואנס זה כבר מוטל בספק, אך באמצעות חישובים פשוטים ופשוטים אנו מקבלים את הדברים הבאים:
3500:6 (חודשי עונת החימום הסטנדרטית): 30 (30 ימים קלנדריים בממוצע): 24 (24 שעות ביממה) = 0.81 קילוואט*שעה.
הָהֵן. הדוד מפיק כ-800 W בזמן פעולה יציבה (קבוע), אבל כמה המערכת עצמה צורכת בזמן פעולה? אולי אותם אלה, מייצרים 800W, ואולי יותר.
בנוסף, חשמל מופק רק במהלך פעולת המבער. הָהֵן. או שנדרשת פעולה מתמדת של המערכת, או שהכל קצת שונה ממה שמפתחי המערכת אומרים.
למה הובילו החישובים האלה? מערכת דודי העץ מייצרת למעשה את ה-50Wh שלה (או 0.05kWh), שבעזרתם ניתן להטעין טאבלט, טלפון וכו'. אפילו עבור "נורת לד חובה" בנאלית. בניגוד לפיתוחים של שתי חברות מפורסמות בעולם, הפיתוחים המתוארים נראים בבירור יותר כמו תכסיס שיווקי טוב, ותו לא.
באשר למדיניות התמחור עבור מערכות אלה, בדרך כלל קשה להעריך משהו.כי אפילו חברות הייצור Viessmann ו- NAVIEN קובעות מיד שהציוד "אינו דורש תחזוקה". מתורגם לשפה פשוטה, זה שבור, מה שאומר שצריך להחליף את היחידה לחלוטין.
זה אולי לא חל על המערכת כולה, אלא על רכיבים בודדים: מנוע סטירלינג, מערכת מבערי הגז וכו'. התוצאה תהיה כמות מרשימה למדי. בהנחה שהמחיר הממוצע למערכות אלו הוא כ-12 אלף. יורו או 13.5 אלף דולר. תוכנית הפעולה של דוד עם גנרטור, אז רק יצרן המערכת יכול לנצח במצב כזה.
תנור אינדיגירקה אינו יכול כלל להשתתף בהשוואה, לא רק בגלל שסוג הדלק אינו גז, והמחיר אינו בר השוואה (פי 15 פחות), אלא בגלל שהכיריים ממוקמות לא לשימוש ביתי, אלא יותר לנסיעות, משלחות וכו' .פ.
אם באירופה מצב האנרגיה משפיע באופן די משמעותי על בחירת הצרכן (בעת בחירת מערכות חימום או אספקת אנרגיה) מנקודת מבט של יעילות וידידותיות לסביבה, אזי מדינות האיחוד האירופי מעוררות זאת על ידי סבסוד יישום מערכות כאלה.
עבור צרכנים ביתיים ברוסיה, סביר להניח שמערכות כאלה יהיו יקרות מדי, הן בתחילה "מערכת + התקנה" והן במהלך הפעולה.
מסקנות וסרטון שימושי בנושא
עקרון הפעולה של מנוע סטירלינג המצייד בדוד גז:
הדגמת פעולת דוד גז עם גנרטור חשמל:
דוגמה לתנור עצים עם מחולל חשמל להשוואה ליחידת גז:
אל תשכח שחברות לייצור אנרגיה באירופה נאמנות למדי ל"יצרנים" של ציוד לחיסכון באנרגיה.
ברוסיה, האפשרות לייצר ולהעביר אנרגיה חשמלית לרשת על ידי צרכנים ביתיים לא רק שאינה מעוגנת בחוק, אלא גם אינה מתקבלת בברכה על ידי חברות הרשת. לכן, למערכות המוצגות לא סביר שיהיה סיכוי רציני לשימוש בפדרציה הרוסית כיום.
אנא הגיבו על המאמר שהוגש לבחינה בטופס הבלוק למטה, שאל שאלות, פרסם תמונות בנושא. ספר לנו אם אתה מכיר דוודים ומערכות ייצור חשמל. שתף מידע שימושי שיועיל למבקרים באתר.
