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 СО2 – 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.