ВТЭС-1 - первая модель проекта "КРОПАТ"

Первой энергоустановкой, разработанной в рамках проекта "КРОПАТ", стала всетопливная автономная электростанция (модель ВТЭС-1). По общепринятой терминологии, ВТЭС-1 является когенерационной установкой (сокращенно КГУ), так как она наряду с электроэнергией вырабатывает полезную тепловую энергию, которую, как правило, потребитель использует для отопления или горячего водоснабжения. Иногда такие установки называют микро- или мини-ТЭЦ.

ВТЭС-1 "КРОПАТ" предназначена для обеспечения частных домов (и прочих небольших строений) электрической и тепловой энергией, используя в качестве топлива различные виды топлива, в том числе газ, пеллеты, дрова, уголь, нефтепродукты, отходы сельхозпродукции и деревообработки и т.д.

Основные технические характеристики ВТЭС-1 приведены в таблице ниже. Приведенные параметры являются ориентировочными и основываются на данных прототипа ВТЭС-1.

На фото : опытный образец ВТЭС-1 "КРОПАТ", проходящий испытания.

По устройству ВТЭС делится на несколько основных функциональных агрегатов, работающих следующим образом. Из водяного бака в паровой котел подается вода при помощи питательного насоса. При сгорании топлива в горелочном устройстве в паровом котле вода нагревается, испаряется и доводится до рабочего давления в виде водяного пара. Далее пар подается в паровой двигатель, который под действием пара совершает полезную работу, вращая электрогенератор. Генератор вырабатывает ток, который направляется потребителю. Отработавший пар поступает в конденсационные теплообменники, где конденсируется в воду, отдавая тепло охлаждающей жидкости. Эта нагретая жидкость далее передает свою тепловую энергию потребителю для отопления и ГВС. Конденсатная вода снова поступает в котел, замыкая рабочий цикл ВТЭС.

Выше приведена схема основных элементов ВТЭС и перетоков энергии, пара и воды между ними. Все элементы ВТЭС заключены в моноблочный корпус, кроме радиаторов отопления. Радиаторы отопления, изображенные на схеме, не входят в ВТЭС, и могут быть заменены на другое устройство распределения тепла по дому. Например, в случае воздушного отопления это может быть АВО (аппарат воздушного отопления), снабженный вентилятором и водяным калорифером.

Размеры корпуса ВТЭС примерно соответствуют габаритам большого бытового холодильника. Размещение ВТЭС - напольное, в отдельном помещении в доме, предназначенном под котельную.

 

На входе в ВТЭС - устройство подачи топлива, ввод охлажденной воды или антифриза из отопительного контура дома; на выходе ВТЭС - дымовая труба, вывод горячей воды или антифриза для отопления дома, электрическая розетка 220 Вольт для подключения к электрическим приборам.

ВТЭС в принципе может работать на любом топливе, но для этого может понадобиться разное оснащение парового котла. Поэтому модель ВТЭС-1 может быть в нескольких вариантах изготовления, предназначенных под разное топливо - дрова, уголь, пеллеты и т.д. Если потребитель захочет перейти, например, с дров на уголь, то нужно будет поменять на ВТЭС ее котел на другой, специально адаптированный под соответствующее топливо. Но в случае жидкого топлива, газа или пеллет котел является универсальным, и например, в случае использования пеллет вместо газа - достаточно поменять блок горелочного устройства и устройство подачи топлива, а сам котел останется прежним.

Паровой котел ВТЭС - прямоточного типа, представляющий собой систему из нескольких трубчатых теплообменников, по которым проходят вода и пар. Котел данного типа является взрывобезопасным, в отличие от обычного парового котла (в виде большой емкости). В случае разрыва трубки прямоточного котла (при превышении давления или аварии), из места разрыва начинает выходить содержимое в виде небольшой струи, которая остается внутри корпуса ВТЭС. При этом система управления останавливает ВТЭС и блокирует подачу топлива.

В качестве теплоносителя в системе отопления и теплообменнике «пар-вода» может использоваться антифриз.

ВТЭС является полностью энергонезависимой от внешней электрической сети, так как все электрические системы, включая вентилятор камеры сгорания, подключена к ее электрогенератору. Для потребителя ВТЭС выдает электрический ток напряжением 220 В синусоидальной формы (схема электрогенерации приведена ниже).

Система управления ВТЭС — полностью автоматическая, что исключает необходимость постоянного участия пользователя в работе ВТЭС. Все необходимые показатели по работе ВТЭС выводятся на дисплей и могут контролироваться пользователем.

ВТЭС оснащен многоуровневой системой безопасности: на утечку теплоносителя или воды из системы котел-бак, на перегрев в корпусе, на превышение электрических параметров, на остановку двигателя, на отсутствие подачи газа, на отсутствие тяги в камере сгорания, и другие.

Система генерации и аккумулирования электроэнергии ВТЭС-1

На иллюстрации справа приведена схема генерации и преобразования электрической энергии, которая разработана для модели ВТЭС-1.  Как показано на схеме, для выработки электроэнергии паровой двигатель приводит в действие генератор, который выдает постоянный ток напряжением 12 или 24 Вольта. Двигатель работает в режиме постоянной мощности и обеспечивает выходную мощность 1 КВт, которая является самой эффективной и экономичной по потреблению топлива на выработанный КВт*час. Также потребитель может увеличить или уменьшить текущую мощность двигателя и, соответственно, генератора путем изменения настроек системы управления ВТЭС. При этом также изменится потребление топлива.

Блок силовой электроники управляет распределением тока, вырабатываемого генератором. Когда текущее потребление электричества в доме меньше выработки от генератора, то избыток направляется в аккумулятор. Если же домовые потребители требуют большей электрической мощности, чем поступает от генератора, то нехватка восполняется аккумулятором. А если аккумулятор заряжен полностью, а текущее домашнее потребление электричества все равно меньше, чем производит генератор, то блок управления направляет избыток электроэнергии в блок балластных ТЭНов, которые нагреваются и рассеивают тепло в атмосфере. Чтобы не расходовать топливо на бесполезную работу этих нагревателей, система управления ВТЭС сразу уменьшает подачу топлива и снижает мощность двигателя. Вместе с этим снижается электрическая мощность генератора и баланс потоков электроэнергии между потребителями и аккумулятором восстанавливается. Аналогично по команде блока управления происходит увеличение подачи топлива, мощности двигателя и выработки электричества, когда запас энергии аккумулятора подходит к концу, а потребление электричества остается выше текущего уровня мощности генератора.

После блока силовой электроники постоянный ток поступает в инвертор, где преобразуется в переменный ток напряжением 220 Вольт, который потребитель получает через электрические розетки, установленные на корпусе ВТЭС.

В настоящий момент модель ВТЭС-1 существует в виде прототипа и проходит различные испытания и доработки. Посмотреть видеоматериалы об испытаниях можно на странице:

© 2020 «KROPAT».  Сайт создан на Wix.com