Миниэлектростанция на дровах – Электричество из отопления. Часть 4. Обзор серийно производимых домашних когенерационных установок (микро-ТЭЦ). | Проект КРОПАТ

Домашняя ТЭЦ на микротурбине | Инженерный Дом

Возможно ли дома иметь собственную надежную, компактную систему генерации тепла и электричества? Компания MTT Micro Turbine Technology BV (Нидерланды) на этот вопрос ответила утвердительно, создав установку EnerTwin  на основе микротурбины, одновременно генерирующей 3 кВт электричества  и 15 кВт  тепла.  Микро-ТЭЦ EnerTwin разработана для замены отопительных котлов для малого бизнеса и домашних хозяйств. Основное внимание уделяется низкой себестоимости, надежности, снижению уровня шума и низким эксплуатационным расходам.

Выглядит МикроТЭЦ как обычный бытовой прибор

Микро-ТЭЦ одновременно генерирует (когенерирует) тепловую и электрическую энергию в местах, где они обе востребованы. Как правило, основным   потребителем энергии микро-ТЭЦ является система отопления. Электричество, в этом случае, становится побочным продуктом, производимым по очень низкой себестоимости. Основное преимущество микро-ТЭЦ в том, что энергия топлива используется практически полностью. В этом состоит основное отличие от обычных электростанций, где значительное количество тепла теряется в атмосферу. Кроме того, микро-ТЭЦ экономит на передаче электроэнергии от электростанций до конечных пользователей, за счет уменьшения потерь.  Любое превышение выработки электроэнергии от микро-ТЭЦ можно экспортировать в электрическую сеть (в Европе, США и др.). Существуют специальные программы стимулирования для поставщиков электроэнергии. Например в Германии, для тех кто поставляет излишки генерируемой электроэнергии в сеть, дополнительно предоставляются льготы. Это делает преимущества когенерации еще большими.

Распределенная система генерации энергии на базе микро-ТЭЦ EnerTwin

Технология

EnerTwin система микро-ТЭЦ построена на основе микротурбины. Принцип работы заключается в следующем:

Основная схема рабочих узлов микро-ТЭЦ

1. Окружающий воздух поступает и сжимается в компрессоре.
2. Сжатый воздух предварительно нагревают в рекуператоре. 
3. В камере сгорания, добавляется тепло при сгорании топлива. 
4. Горячий сжатый газ расширяется в турбине, что обеспечивает механическую энергию для компрессора и генератора. «Инвертер» преобразует энергию, подаваемую генератором в напряжение и частоту электросети (²³⁰⁄₅₀ Гц).
5. Расширенный газ после турбины нагревает воздух, сжатый компрессором в рекуператоре (см.2). 
6. Остаточное тепло, оставшееся в выходном газе после рекуператора,  поглощается в теплообменнике с водой. 
7. Горячая вода используется для центрального отопления и /или горячего водоснабжения.

Внутреннее устройство EnerTwin

Турбина

Газовые турбины известны своей высокой мощностью, низким весом и эксплуатационными расходами. Использование технологии турбонаддува, разработка которой финансировалась государством, приводит к низкой себестоимости производства. Газотурбинные компоненты оптимизировались для применения в турбогенераторе. Высокоскоростной турбогенератор при частоте вращения 240 тысяч оборотов в минуту  имеет чистый электрический к.п.д. 15% (19% эффективность мощности на валу). Вместе с низкими затратами, это обеспечивает большой потенциал для экономически эффективных микро-ТЭЦ систем.

Новая концепция

При создании EverTwin компания применила нетрадиционный подход для разработки эффективного, очень малого газотурбинного двигателя. Этот проект основан на вращающейся камере сгорания в сочетании с эффективным компрессором.

Эффективность газовой турбины  в значительной степени зависит от потерь из-за утечек потока, тепловых потерь и трения. Эти потери становятся еще существенней при попытках создать турбины микро-мощности, масштабируя обычные газовые турбины. При уменьшении турбины соотношение зазоров и размеров лопастей турбины уменьшается. Кроме того, при уменьшении размера (снижается число Рейнольдса) вязкие потери на трение становятся больше, чем в обычных турбогенераторах. В результате , существует фундаментальное ограничение на эффективность микротурбин с обычной конфигурацией.

В концепции вращающейся камеры сгорания вышеуказанные масштабные эффекты не так заметны. Ключевой особенностью является монолитный ротор.

Монолитный ротор микротурбины

Монолитный ротор в разрезе

В основном , турбина состоит из одного ротора, в котором расположены центробежный компрессор, вращающаяся камера сгорания и реакционная турбина. У вращающейся камеры сгорания, компрессор не имеет диффузора и турбина не имеет лопаток.

Электрогенератор

Эффективный высокочастотный генератор на постоянных магнитах преобразует механическую энергию микротурбины в электроэнергию.
Генератор полностью интегрирован в ротор турбины, избегая затрат и потерь от дополнительных подшипников и муфт.

Уровень шума

Микротурбины излучают только высокочастотный шум, который может быть эффективно заглушен. По сравнению с обычными генераторами и турбинами, EnerTwin имеет очень низкий уровень шума.

Спецификация EnerTwin

• Электрическая мощность (макс/мин) — 3,0 /1,0 кВт
• Тепловая мощность  (макс/мин) — 14,4 /5,0 кВт
• Электрический КПД (макс/мин) — 15 /10 %
• Максимальный суммарный КПД — 87% (зависит от параметров системы отопления, например температуры обратного трубопровода)
• Скорость вращения ротора (макс/ мин) — 240 / 180 тысяч об/мин
• Потребление газа (38.5 MJ/nm3,  макс/мин) — 1,87 /0,84 nm3/h
• Топливо — природный газ
• Параметры системы отопления (подающая/обратная труба) — ⁸⁰⁄₆₀ °С
• Шум — 55 dB(A) 1m
• Размеры  — 970 x 610 x 1120мм
• Вес — 225 кг
• Диаметр дымохода — 100мм
• Электросеть — 230 В/50 Гц

Основное применение

По мнению разработчика основное применение микро-ТЭЦ:

• Малые и средние предприятия;  
• Отрасли с относительно небольшим устойчивым требования тепла;  
• Конференц-залы; 
• Большие жилые дома;
• Дома с бассейном и /или сауной;
• Коттеджи; 
•  Школы, спортивные школы, спортивные залы, студии и кружки;  
• Коммунальные здания; 
• Автозаправочные станции;
• Гостиницы и рестораны;
• Магазины;
• Оздоровительные центры;
• Дома престарелых; 
• Правительственные здания, такие как залы, полицейские станции, библиотеки.

Сертификация

В феврале 2013 года EnerTwin получили сертификат CE для полевых испытаний. Получение этого сертификата представляет собой важную веху в развитии EnerTwin. Сертификат был выдан по KIWA после всесторонних испытаний работы турбин на газообразном топливе и вопросам безопасности труда. Свидетельство KIWA действительно для всех стран Европейского Союза, а также в Норвегии, Хорватии, Турции и Швейцарии.

Европейский сертификат безопасности KIWA

Где посмотреть?

МТТ скоро будет участвовать на выставках:

• Hannover Messe в Германии с 7 по 11 апреля 2014 года, павильон Holland Energy House, холл 27 G24
• MCE в Милане с 18 по 21 марта  2014 г. в павильоне 5, стенд №. E02 10.

Читайте также:

Генератор электричества на дровах зис-21

В атомный век приходится как-то крутиться, чтобы не сидеть вечерами без света. Энергии как и денег, в окружающем мире очень много, надо просто придумать механизм честного отъема всего этого или взять готовую технологию.

Изобретатели создали устройство, которое можно установить на автомобиль и ездить на газе, заправляя генератор дровами. Если поставить этот механизм на землю, то он легко будет вырабатывать электричество. Собранный таким образом генератор вырабатывает более 50 квт электроэнергии.

В емкости на 50 литров помещается заправка на 20 кг дров (и мешок мелко порубленных чурок 6 на 6 см). Вес такого газогенератора 60 кг. Если использовать 90 литровый бак, спрятав его в багажник, его заправки достаточно для пробега 120 км.

Еще на ту же тему

Пилотный заезд

Паровой двигатель- генератор на 16 KW на дровах

Паровой двигатель- привод для электрогенератора. Питается от малого котла высокого давления (до 60 бар) на твердом топливе. Малая электростанция на 16 KW на дровах и на угле. Паровой двигатель с котлом на твердом топливе позволяет получить автономное электроснабжение практически в любых условиях. Малая – альтернативная электро- энергетика в действии. Топливом для котла такой малой энергоустановки может служить любое твердое топливо- дрова. уголь, торф, любые горючие отходы и пр. Т.е. паровая машина всеядна и может извлекать электроэнергию из любого горючего материала – вплоть до соломы и кизяка.

Кроме электричества будет давать еще много горячей воды для отопления.

Генераторы на дровах

Древесный генератор нужен владельцам дачных коттеджей и загородных домов для обеспечения электричеством на случаи перебоев. А на рыбалке или в походе эти агрегаты могут стать основным источником электроэнергии. Главное преимущество генераторов состоит в их многофункциональности. Эти устройства помогут вам:

Виды генераторов на дровах

Как правило, мощность генератора на дровах составляет 50 Вт и выше, самые производительные модели (промышленные варианты генератора) могут выдавать до 1 МВт для всего подключаемого оборудования, однако для мощности в 100 кВт потребуется 200кг дров в час. Максимальные показатели достигаются через 10-15 минут после начала использования агрегата. Для запуска устройства пригодятся и обычные поленья, и брикеты, продаваемые для печей. Иногда генератор электроэнергии на дровах некоторые умельцы собирают своими руками. Но они обычно маломощные, выдают не более 5 Вт, что достаточно только для подзарядки фонарика или сотового телефона. Есть несколько основных видов электрогенераторов на дровах:

• индигирка;
• печь с функциями электрогенератора;
• портативная модель;
• термоэлектрический.

Принцип работы генератора тока на дровах на основе элемента Пельтье.

Генератор тока на дровах работает на основе элемента Пельтье, специальной пластины, составленной из кубиков металла с разной теплопроводностью. Эта пластина подключается к сети. Металлы, используемые для ее производства: никель, медь, константан и свинец. При прохождении тока через пластину одна ее сторона остается холодной, вторая становится подогретой. Для разогрева в электрогенераторе используют:

• стружку;
• щепки;
• дрова;

Холодная сторона пластины охлаждается жидкостным или воздушным путем. В проводах, подключенных к пластине, вырабатывается электричество, генератор можно использовать в качестве основного или резервного источника питания.

Какие дрова нужны для генератора

Здесь подойдут любые стандартные варианты для обычных печей. Это могут быть щепка, ветки, дрова и даже древесные отходы. Главное дрова должны быть подходящего размера. Упростить процесс колки дров до нужного размера поможет необычный инструмент для колки дров — стандартный дровокол «kolundrov». Такой дровокол является безопасным, потому что пораниться дровоколом просто невозможно. Колун подходит для применения практически всем, кто хочет попрактиковаться в колке дров, включая пожилых людей и женщин. Принцип работы предельно прост. Достаточно поместить полено в кольцо колуна и ударить сверху кувалдой или чем-то тяжелым. В отличие от топора, сила удара сосредотачивается в одном месте, что неизбежно приводит к расколу даже сырых и сучковатых поленьев. Обогреть дом больше не проблема, так как с колкой дров хорошим дровоколом «kolundrov» справится даже пенсионер. Также генераторы на дровах стали обычной экипировкой современных рыбаков и охотников, дачников и любителей походов. Ведь полностью отказываться от цивилизации в лесу не очень удобно. Подбор и покупка колуна для дров к любому типу генератора значительно упростит процесс заготовки необходимого топлива и будет занимать значительно меньшее количество времени.