Когенератори опалення плюс електрика

Електроенергію можна отримувати не тільки від централізованих мереж, сонячних батарей та вітряків, але й за допомогою когенераторної установки, яка здатна забезпечити котедж одночасно теплом, гарячою водою та електрикою. Більше того, надлишки електрики можна продавати.

Застосування теплоелектроцентралів у приватних будинках вимагає врахування низки факторів, про які й йтиметься у цій статті.

Але спочатку поговоримо про переваги виробництва електроенергії разом із виробництвом тепла. Відразу постає питання: навіщо потрібна когенераторна установка, якщо можна забезпечити подачу електроенергії від звичайного генератора, що працює на рідкому чи газоподібному паливі? Але вигода полягає в тому, що ефективність отриманої електроенергії за допомогою когенераторної установки вдвічі вища, ніж за окремої генерації традиційним способом. Принцип когенерації дозволяє отримати відразу два види енергії – теплову та електричну. По суті це теплова мні-електростанція. Відомо, що з виробництві електрики сучасної ТЕЦ втрати перетворення первинного джерела енергії (газ, вугілля) становлять 45-60%. Ці втрати називаються побічним теплом. Вони не губляться безвісти, а прямують на додаткове виробництво електрики, пари, гарячої води. Загальний коефіцієнт застосування палива при цьому зростає, а викиди 2 - знижуються.

Теплоелектроцентралі бувають не лише промисловими. Сьогодні випускаються установки різної потужності, здатні забезпечити теплом та електрикою ціле місто, а також такі, що призначені для забезпечення приватного будинку. Останні за своїми габаритами не відрізняються від холодильника. Певна схожість є й у зовнішньому вигляді. Такікогенераторні установки називаються мікроТЕЦ.

Принцип роботи мікроТЕЦ

До установок, що називається мікроТЕЦ, відноситься когенераторне обладнання, що виробляє до 50 кВт електроенергії. Основні компоненти мікроТЕЦ – теплообмінник, електричний генератор, силовий агрегат та блок електронного керування. Для вироблення електрики необхідно привести в дію генератор. Це завдання бере на себе силовий агрегат, який може бути газовою турбіною, двигуном внутрішнього згоряння або двигуном Стірлінга та ін. Будь-який силовий агрегат виробляє не тільки момент, що крутить, але і т.зв. побічне тепло, яке в мікроТЕЦ йде на підігрів води та опалення.

Усі агрегати та інші елементи мікроТЕЦ монтуються на загальній платформі та накриваються звукоізоляційним кожухом. Як уже говорилося, мікроТЕЦ зовні нагадує холодильник або сучасний опалювальний котел. Установка не займає багато місця.

Потужність мікроТЕЦ здатна задовольнити потреби котеджу. Найкомпактніший когенератор фірми Vaillant – модель Ecopower e3.0, що працює на газі, здатний виробляти від 1,3 до 3 кВт електроенергії, а також 4-8 кВт теплову потужність. Втрати цього агрегату становлять трохи більше 10%, у своїй виробляється 65% тепла і 25% електроенергії. Більш потужний приклад - когенератор фірми Senertec Dach 5.5, що виробляє до 5,5 кВт електроенергії та до 12,5 кВт теплоенергії.

Виробництво електроенергії

Традиційні котли, спрямовані виключно на обігрів, проектуються з урахуванням потреб житла та використовуються лише у опалювальний сезон. Когерентні установки, крім тепла, виробляють ще й електрику. Деякі мають пріоритет тепла, деякі – електрики. Побічне тепло таких установокакумулюється та використовується паралельно.

Надлишок електроенергії, отриманої від когерентної установки, можна скидати у громадську мережу. Це практикується у низці розвинених країн. Так було в Німеччині існує спеціальний закон, визначальний порядок відшкодування коштів приватним постачальникам. Схожий закон діє у США. Він змушує комунальних операторів компенсувати потужність, поставлену у громадську мережу. Однак питання продажу електрики нас цікавить не стільки, скільки використання його для власних потреб.

На сьогоднішній день когерентна установка є досить дорогим обладнанням, але капітальні витрати компенсуються в процесі експлуатації за рахунок економії палива.

Рентабельність когерентних установок

Застосування когерентних установок у котеджі може бути вигідним лише за певних умов. Принцип паралельності вироблення тепла та електрики змушує одночасно експлуатувати ці види енергій. В іншому випадку ефективність обладнання падає, а разом із нею і рентабельність. Отже, виділяється кілька обов'язкових умов рентабельності когерентних установок:

одночасна та збалансована витрата тепла та електрики;
повне навантаження на установку протягом усього терміну експлуатації;
максимальний відбір виробленої електроенергії.

Дисбаланс між споживаннями теплової та електричної енергії утворюється за низьких потреб будинку в теплі. Однак, якщо при виборі моделі когенераторної установки враховувалося теплоспоживання будинку, то зайвого тепла утворюватися не повинно. Те саме можна сказати і про витрати електроенергії. Гарантію рентабельності когерентної установки може дати лише ретельний розрахунок економічної доцільностісистеми.

Ринок когенераторних установок, що розвивається, приділяє багато уваги мікроТЕЦ, спеціально призначених для невеликих односімейних будинків. Такі прилади здатні виробляти від 1 кВт електроенергії, як первинне паливо використовуючи викопні енергоносії. Останнім часом дедалі більше з'являється моделей мікроТЕЦ на пелетах, а вже до 2015 року планується налагодити серійне виробництво мікроТЕЦ на паливних елементах.

Багато великих виробників опалювальної техніки сьогодні займаються розробкою мікроТЕЦ, оснащених двигуном Стірлінга, що працює на газі. Такі установки можуть бути призначені як для сезонної, так і для цілорічної роботи.

Фахівці пророкують когенерації велике майбутнє. В даний час це один з найбільш економічно ефективний та екологічний спосіб виробництва тепло-електроенергії. Такі установки дозволяють не тільки забезпечити будинок електрикою, а й вирішують проблему пікових навантажень, а також розглядатися як джерела безперебійного електропостачання.