Выработка электроэнергии газогенераторами природного газа

Многие владельцы загородных домов, дачных домиков, обустраивая свои владения, стремятся добиться максимальной независимости от внешних коммуникаций. Для обеспечения хозяйства электричеством устанавливаются системы автономной генерации. Из многочисленных разновидностей таких систем наиболее дешевыми и надежными являются газогенераторы для выработки электроэнергии на природном газе.

Как работают газогенераторы

Бытовые газовые генераторы, предназначенные для выработки электроэнергии, используются чаще всего в качестве резервных источников питания в загородных домах, на дачных участках. Если дом подключен к магистральной сети газопровода, то газогенератор на природном газе можно использовать в качестве основного источника электроэнергии. Для этого следует приобрести агрегат нужной мощности.

Процесс превращения топлива в газ в газогенераторе

Принцип действия газогенераторного устройства заключается в преобразовании потенциальной энергии потока воздуха, подаваемого под высоким давлением, в электроэнергию. Поток воздуха высокого давления возникает при сгорании рабочей горючей смеси в специальной камере сгорания, причем топливо должно выгорать полностью. Процесс генерации электроэнергии обеспечивается наличием ротора и генератора в составе агрегата.

В конструкции агрегата предусмотрены две камеры сгорания, выполняющих разные функции. В первую емкость впрыскивается горючее и происходит частичное возгорание. Во второй камере полностью отрабатывается газ. Этот процесс происходит при температуре не менее 1100°С, при непрерывной подаче сжатого воздуха в камеру сгорания. Горячий воздух из второй камеры сгорания вращает генератор, вырабатывающий электроэнергию.

В составе отработанных газов присутствуют некоторые примеси, для охлаждения и удаления которых используются специальные фильтры. Газовые генераторы для своей работы используют баллонный сжиженный или магистральный природный газ. Модели, работающие на сжиженном газе, могут быть установлены в различных местах, в том числе и там, где отсутствуют бытовые газопроводы. Как правило, эти установки монтируются вне помещений (из-за своей шумной работы).

Область применения газогенераторов

Газовые генераторы представляют собой достаточно экономичное оборудование. Для обеспечения его нормальной работы требуется магистральный или баллонный сжиженный газ. Если загородный дом подключен к магистральной газовой сети, и газ подается стабильно, то газогенератор можно использовать в качестве независимого источника электроэнергии.

Подключение газового генератора на природном газе

Бытовые агрегаты удобны тем, что могут быть установлены в любом месте, без капитальной конструкции для установки. Для обеспечения бесперебойной работы агрегата через специальное соединительное устройство можно подключить газовый баллон. Благодаря своей универсальности газовые генераторы могут использоваться:

  • в промышленности;
  • для электроснабжения загородных домов и коттеджей;
  • в качестве резервного источника электроэнергии:
  • для электроснабжения объектов туристического назначения.

Разновидности газогенераторов

По принципу действия различают два типа устройств – поршневые и турбинные. Поршневые более дешевые и могут работать на различных видах топлива.

Поршневые газогенераторы

Схема поршневого газогенератора

Внешне эти агрегаты схожи со своими бензиновыми аналогами. Некоторые установки могут работать и на газе, и на бензине. В составе поршневого генератора имеется газовый редуктор, настраиваемый производителем. Газовое оборудование имеет блокировку выходного отверстия для предотвращения утечки газа при аварийной остановке двигателя. Основное достоинство поршневых установок – возможность использования различных видов газа.

В поршневых газовых генераторах устанавливаются моторы с жидкостным охлаждением. Горячая жидкость, охлаждающая двигатель, подогревает в зимнее время редуктор, что делает возможным использование пропана. Вал двигателя вращает ротор генератора, вырабатывающего электроэнергию.

Турбинные газогенераторы

Стандартный турбинный газогенератор для выработки электроэнергии состоит из четырех основных частей:

Принцип работы турбинного газогенератора

  • компрессор высокого давления;
  • камера сгорания, выполненная из жаропрочного металла;
  • многолопастная турбина;
  • электрический генератор.

Компрессор, всасывая атмосферный воздух, сжимает его до определенной степени и подает под высоким давлением в камеру сгорания. В камере сгорания газовое топливо смешивается с потоком воздуха, поддерживая непрерывный процесс горения. Для первоначального запала горючей смеси перед форсункой предусмотрена свеча. Управление процессом сгорания смеси осуществляется термопарой, устанавливаемой в камере сгорания.

Камера сгорания выполнена из жаропрочного металла, так как температура внутри камеры может превышать 1100°С. Процесс сжигания топливной смеси происходит при постоянном давлении. Газ, имеющий высокую температуру и давление, подается на лопатки турбины, также изготовленные из жаропрочного металла. Турбина вращается с высокой скоростью, передавая крутящий момент своего вала на ротор генератора.

Распространенные современные модели газогенераторов

Наиболее популярными на рынке газогенераторов являются газовые генераторы китайской фирмы «Kipor», российских фирм «Gazlux» и «Gazvolt». Вот некоторые аппараты различных моделей этих фирм.

Модель Kipor KNE 5500E мощностью 4.5 кВт/час электроэнергии. Поршневой двигатель установки может работать как на природном, так и на сжиженном газе. Может применяться в качестве основного источника электроэнергии на даче.

Газогенератор Kipor KNE 5500E

Модель Gazvolt Pro 6250A мощностью 6.0 кВт/час электроэнергии. Агрегат представляет собой класс поршневых агрегатов, в нем установлен одноцилиндровый четырехтактный двигатель производства США. Модель оснащена блоком автоматического запуска и системой аварийной остановки. Электромагнитный клапан автоматически прекращает подачу газа в газовый редуктор при аварийной остановке двигателя.

Газогенератор Gazvolt Pro 6250A

Модель Gazlux CC5000D мощность до 5.0 кВт/час может снабжать электроэнергией все электроприборы небольшого загородного дома. Имеет хорошую звукоизоляцию, что позволяет размещать его в помещении.

Газогенератор GazLux CC5000D

Экономические показатели газогенераторов

На выработку одного киловатта электроэнергии газогенератор расходует приблизительно 0.3 м3 газа. Если принять за базовые величины в России стоимость одного киловатта электроэнергии, равную 3.5 рубля, а стоимость одного кубометра газа, равную 6.5 рублей, то простой подсчет покажет, что стоимость одного киловатта электроэнергии, вырабатываемой газогенератором, равна 2.1 рубля, и газогенератор сможет окупить себя за полтора – два года эксплуатации.

Сравнительные характеристики газовых генераторов

Достоинства и недостатки газогенераторов

Идеальной техники, состоящей из одних только достоинств, не бывает. У любого устройства имеются как свои достоинства, так и недостатки. Газовые генераторы – не исключения. К достоинствам этих агрегатов относятся:

  • подключение к магистральному газопроводу избавляет от необходимости запасать горючее;
  • само устройство агрегата минимизирует вредные выбросы – чистое горение;
  • экономичность – расход газа не превышает 0.4 м3;
  • представляет собой надежный резерв электропитания;
  • не требуется дополнительный топливный бачок.

Преимущества и недостатки газового генератора

К недостаткам можно отнести:

  • мощность моделей, работающих на природном газе, составляет 70% от мощности бензиновых моделей;
  • модели, работающие на природном газе, не могут работать при стихийных бедствиях;
  • для подключения к газовой магистрали нужно вызывать специалистов;
  • имеют достаточно большие габариты и вес.

Видео по теме: Газовый генератор — обзор

Для устройства независимого отопления и обеспечения собственной электроэнергией своего загородного дома или дачи хорошим помощником является газогенератор на природном газе. Разнообразие моделей и цен дает возможность выбрать и купить именно то, что нужно.

Устройство бытовых газогенераторов

Турбинный газогенератор для выработки электроэнергии содержит в своем комплекте:

  • компрессор;
  • камера сгорания;
  • турбина;
  • генератор.

Компрессор. Производит сжатие воздуха до определенного давления и подает его в камеру сгорания, представляющую собой полый сосуд.

Вариант газогенератора

Камера сгорания. Здесь воздух смешивается с топливом: природным или сжиженным газом, и начинается горение смеси. Для запуска агрегата предусмотрена свеча, а управление горением осуществляется термопарой, расположенной тоже в камере сгорания.

Турбина. На ее лопатки попадает газовый поток, выходящий из камеры, с высоким давлением и температурой. Потенциальная энергия этого потока превращается в механическую энергию вращения турбины. Лопатки турбины изготовлены из жаропрочного материала.

Генератор. Преобразует кинетическую энергию вращения в переменный ток напряжением 220 вольт для бытовых нужд и 380 вольт для производственных нужд.

Больше половины выработанной электроэнергии потребляет компрессор. Остальная ее часть отдается на сторону потребителям посредством встроенных розеток переменного тока.

Одна розетка обычно рассчитана на небольшую нагрузку, вторая — на полную мощность агрегата.

Все газогенераторы имеют каркас из стальных труб и защитную металлическую панель.

Принцип работы турбинного газогенератора

Типы газогенераторов

Схема прямоточного газогенератора

Газогенераторы на природном газе бывают турбинного и поршневого типа.

Как устроен турбинный генератор, описано выше.

У поршневых газогенераторов оборудование работает по типу двигателя внутреннего сгорания. Ток вырабатывается, как в автомобиле, только в сеть попадает через преобразователь, который трансформирует постоянный ток в переменный.

На нем устанавливается газовый редуктор с определенной производительностью. На выходном отверстии редуктора оборудована блокировка, предотвращающая утечку газа при внезапной остановке двигателя.

Преимущества газогенераторов поршневого и турбинного типа

Поршневые газогенераторы являются самыми дешевыми среди других моделей. Они удобны тем, что могут работать не только на природном газе из магистрального газопровода. Функционал агрегатов позволяет работать и на сжиженном баллонном газе. Некоторые из них могут использовать бензин.

Турбинные газогенераторы более дорогие, но менее шумные по сравнению с поршневыми. Турбина вращается постоянно, а поршневой двигатель работает циклически.

Они развивают мощность выше, чем поршневые газогенераторы. Срок их службы более длительный, так как при изготовлении используют дорогие материалы и комплектующие.

Самые распространенные современные модели газовых генераторов

Рассмотрим несколько популярных брендов газовых генераторов для выработки электрической энергии:

Kipor KNE 2019 E

Агрегат этой модели работает на природном газе из центрального газопровода, можно установить газовый баллон. Установка оборудована поршневым двигателем и вырабатывает в час 4,5 кВт электрической энергии.

В теплый период года указанный агрегат используют в качестве единственного источника снабжения электроэнергией. Стоимость газогенератора составляет в среднем 70 тысяч рублей.

Gazlux CC 2019 B

Эта модель пользуется на рынке большим спросом, несмотря на то, что мощность агрегата не превышает 2,5 кВт, а максимальное число часов бесперебойной работы составляет 3000.

Положительной стороной генератора является то, что во время отключения основного источника электроэнергии, установку можно использовать для обеспечения работы отопительного насоса. В помещении должна быть плюсовая температура воздуха.

Его стоимость 47000 рублей.

Gazlux CC 2019 D

Усовершенствованная модель, развивает мощность до 5 кВт, что вполне достаточно для снабжения электрической энергией всех электроприборов и оборудования в небольшом коттедже или загородном доме.

Благодаря хорошей звукоизоляции, эту установку можно размещать внутри помещений.

Стоимость этой модели составляет 95000 рублей.

Gazvolt Pro 6250А

Генератор оснащен одноцилиндровым четырехтактным двигателем Briggs&Stratton (США) и предназначен для объектов с максимальной нагрузочной мощностью 6 кВт. Он используется в аварийных ситуациях при отключении основного источника питания и оснащен блоком для автоматического включения резерва.

В случае аварийной остановки самого агрегата, подача газа в редуктор гарантированно прекращается с помощью электромагнитного газового клапана.

Уровень шума, производимого при работе данной модели, находится в пределах 75 дБ.

Расход топлива во время работы

Диаметры сопла и камеры горения газогенератора

Газовое топливо расходуется довольно экономно, примерно 0,3–0,4 кубических метра на 1 киловатт электроэнергии, вырабатываемой любым газовым генератором из перечисленных выше.

Учитывая то, что установка мощностью 5 квт способна удовлетворить все потребности в электроэнергии любого обособленного дома или дачи, затраты на газ не так велики.

Использование баллонов сжиженного газа емкостью 50 литров обеспечивает работу газогенератора в среднем в течение 19 часов.

Основные моменты при выборе бытового газогенератора

При выборе газогенератора на природном газе люди руководствуются своими предпочтениями. Для кого-то важен малый вес и использование в качестве резервного источника, а кому-то необходима длительная и бесперебойная работа. Почти всем хочется, чтобы это было не очень затратно.

Важные параметры работы агрегатов:

  • мощность;
  • режим работы;
  • тип охлаждения;
  • уровень шума;
  • вес и габариты агрегата;
  • стоимость.

Характеристики стандартных генераторных установок

Прежде всего, нужно определиться с необходимой мощностью агрегата. Сделать это можно, суммируя мощность всех имеющихся в доме бытовых приборов. Обычно бывает достаточно мощности генератора не более 5 киловатт.

Имеет значение предполагаемый режим работы. Если назначение агрегата — работа при аварийных отключениях света, то следует обратить внимание на наличие блока автоматического включения резерва. Возможно, в этом случае целесообразно выбрать газогенераторное оборудование меньшей мощности.

Для постоянного использования лучше приобретать генераторы с жидкостным типом охлаждения. Они включаются и отключаются автоматически, не давая сильно нагреться агрегату. В период отключения электроэнергия подается от инверторов, входящих в комплект установки.

Многоструйная система водородного охлаждения турбогенератора

Газовые генераторы мощностью 10–25 кВт с жидкостным охлаждением могут обеспечить электроэнергией крупные коттеджи и дома. Они рассчитаны на беспрерывную работу в течение длительного времени.

Установки от 25 кВт и выше используются на небольших производственных предприятиях. В составе газотурбинных электростанций проектируется несколько таких агрегатов, работающих совместно.

Нужно определиться с местом установки газгена. Если планируется установить его внутри помещения, то нужно учесть уровень шума, его габариты и вес.

Видео по теме: Обзор электрогенератора Gazlux Газлюкс СС 2019 D