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

Промышленные газогенераторы для выработки электроэнергии используются на предприятиях для эффективной трансформации тепловой энергии в электрическую. Результат достигается за счет сжигания природного газа или другого газообразного топлива с высокой теплотворной способностью. Газогенераторные установки используются как для постоянного, так и для временного и резервного энергоснабжения.

Внутреннее устройство газогенератора

Схема устройства газогенератора крайне проста. Внутри установки располагается компрессор, камера сгорания, турбина и электрический двигатель. Внутри двигателя находится ротор и статор, а также обмотка, в которой возникает магнитное поле, когда ротор вращается вокруг оси. Также есть элементы управления. Различные виды газогенераторов имеют немного отличное друг от друга устройство, но в целом все так, как описано выше.

Помимо указанных выше элементов, устройство и работа генератора включает в себя пульт управления. Работа оборудования может управляться как вручную человеком, так и в автоматическом режиме. Например, можно настроить автоматическое подключение генератора в электрическую сеть сразу же после прекращения подачи электроэнергии из проводной электросети. Срабатывание происходит моментально.

Система охлаждения газогенератора

Независимо от назначения, газогенераторы в процессе работы достаточно сильно нагреваются. Чтобы нагрев не оказывал негативного влияния на оборудование, используется система охлаждения. Она бывает двух типов:

  • Воздушное охлаждение. В промышленных установках практически не встречается, так как не может обеспечить должного охлаждения установки. Можно встретить в генераторах с мощностью до 15 кВт.
  • Водяное охлаждение. Отличный вариант для охлаждения промышленных газогенераторов, мощность которых начинается от 20 кВт. Такое оборудование эффективно и не издает много шума при работе.

Можно купить газогенераторы для выработки электроэнергии с одной либо тремя фазами – это еще одна важная классификация газогенераторов для производства электрической энергии. Все промышленные газогенераторные установки способны выдавать трехфазное напряжение от 220 до 380 Вольт. Именно такой электрический ток потребляет промышленное оборудование, работающее преимущественно от трех фаз.

Принцип работы газогенераторного электрооборудования

Принцип работы газогенератора так же прост, как и его конструкция. Компрессор закачивает атмосферный воздух под давлением в камеру сгорания. Туда же поступает газообразное топливо, после чего смешивается с атмосферным воздухом. В результате образуется гремучая смесь, которая поджигается и детонирует внутри камеры сгорания. В ходе этой реакции образуется топочный газ, идущий на турбину и раскручивающий ее.

Процесс сгорания газообразного топлива осуществляется при постоянном высоком давлении. Камера сгорания используется для повышения температуры газа. Горячий газ обладает заметно большей энергией по сравнению с холодным или теплым, поэтому генератор работает более эффективно. Приблизительно 60% вырабатываемой турбиной электроэнергии направляется на вращение компрессора. Остальное уходит на включение генератора.

Мощность газогенератора в виде электрической энергии создается благодаря тому, что вал, соединяющий турбину и ротор, раскручивает ротор. В статоре образуется магнитное поле, а вместе с ним – электрический ток. Далее он через контакты и провода поступает к подключенным потребителям. Теперь вам известно внутреннее устройство и то, как работает газогенератор.

Топливо для работы промышленного газогенератора

Вы уже знаете принцип действия газогенератора – в его основе трансформация тепловой энергии сжигания газа в электрическую энергию. Главным образом для работы промышленных газогенераторов для электричества используется природный газ. Чаще всего в качестве топлива используется природный газ. Однако генераторы могут настраиваться на работу с другими видами газообразного топлива:

  • Сжатый, сжиженный и магистральный природный газ – наиболее распространенный вариант.
  • Пропан-бутановые смеси, характеризующиеся высокой теплотворной способностью.
  • Коксовый, сточный, шахтный, пиролизный газ, а также газ, производимый в биореакторах.

В зависимости от того, какое именно газообразное топливо используется для работы газогенераторного оборудования, заметно изменяется мощность и производительность установки. Это надо учитывать при выборе типа топлива для работы промышленного газогенератора.

Конструкция газогенератора позволяет подключать его как к магистральному газопроводу, так и к автономным источникам газообразного топлива. Большинство моделей генераторов способны переключаться между разными видами топлива.

Как правильно выбрать оборудование?

Устройство газогенератора – не единственный фактор, на который важно обращать внимание при подборе той или иной модели для работы на предприятии. При выборе типа газогенератора надо учитывать:

  • Класс защиты. Электрооборудование должно быть надежно защищено от попадания влаги, вибраций и механических повреждений, от проникновения пыли. Класс защиты обозначается как IP и две цифры. Чем выше значения обеих цифр, тем надежнее газогенератор защищен от внешних воздействий.
  • Вариант исполнения. Газогенераторы электростанции могут размещаться как внутри помещений, так и снаружи в специальном боксе, либо на открытой площадке. Если планируется разместить оборудование под открытым небом, обязательно нужно позаботиться об установке бокса для защиты газогенератора.
  • Мощность. Промышленные газовые генераторы характеризуются высокой мощностью, однако брать оборудование надо с запасом по мощности. Особенно если используется только один генератор. В среднем хватает запаса по мощности от 20% до 30% для стабильной работы.

Стоимость электрооборудования не должна становиться определяющим фактором при выборе газогенератора. Более того, многие газогенераторы заметно дешевле своих аналогов, работающих на бензине или дизельном топливе. Нельзя не отметить и низкую стоимость газообразного топлива. Благодаря этому можно выгодно купить газовый промышленный генератор и не иметь больших затрат при дальнейшей эксплуатации.

На нашем сайте Вы сможете найти промышленные газогенераторы, которые уже прошли проверку на качество и мощность в европейских странах. Все газогенераторы, представленные на сайте, находятся в исправном состоянии и обеспечиваются стабильную работу для промышленности.

Некоторые хозяева загородной недвижимости пытаются организовать автономное отопление и электроснабжение своего жилья. Им на помощь могут придти газогенераторы для выработки электроэнергии на природном газе. В нашей статье опишем принцип работы такого устройства, ознакомимся с основными видами и некоторыми техническими характеристиками.

Как работает

Работа генератора заключается в преобразовании мощности потока воздуха, который образуется от сгорания рабочей смеси в электрическую энергию. Как известно, газовые генераторы могут работать и на дровах, но в нашем случае основным видом топлива считается природный газ. В состав самого простого механизма входят следующие элементы:

  • Основной компонент — турбина;
  • Компрессор для сжатия воздуха;
  • Камера сгорания.

Принцип действия установки следующий: после попадания воздуха в компрессор происходит его сжатие, после чего потоки кислорода транспортируются в камеру сгорания. На этом участке определённые дозы топлива попадают в потоки кислорода, происходит загорание смеси.

Обратите внимание! Горение газа происходит при одинаковых параметрах давления. В данном случае камера сгорания применяется для прогревания воздуха.

Устройство поршневого газогенератора на примере модели Green Power

Доведённый до высоких температур газ попадает в турбину, его потоки используются для вращения лопаток. Чуть больше половины вырабатываемой электроэнергии используются для работы компрессора, остальная часть служит для включения генератора. В состав одного рабочего цикла входит два изобарных процесса, которые происходят в выхлопной трубе и камере сгорания.

Принцип работы турбины следующий:

  • Сжатие воздуха в компрессоре до получения давления в одну атмосферу;
  • Увеличение температуры рабочей смеси в камере сгорания;
  • Расширение газов в турбине;
  • Освобождение отработанных газов через выхлопную трубу.

Поршневые

Компактный газогенератор

Самыми дешёвыми моделями считаются поршневые генераторы, работающие на газе. По внешнему виду такие установки напоминают бензиновые аналоги. Некоторые приборы могут работать как на бензине, так и на газе. У подобных приборов имеется дополнительный карбюратор и бензобак, что даёт возможность оператору заливать любой из указанных видов топлива для дальнейшего получения электроэнергии.

Поршневой газген состоит из газового редуктора, продуктивность которого выставлена производителем. Выходное отверстие этого приспособления имеет блокировку, что позволяет предотвратить утечку газа при внезапной остановке двигателя.

Обратите внимание! Основным достоинством поршневых газогенераторов считается возможность работы с разными видами топлива. Это может быть сжиженный баллонный газ или метан, который поступает в установку с центрального газопровода.

Следует также обратить внимание на минус использования пропана в качестве топлива в зимнее время года. Дело в том, что рассматриваемый газ плохо испаряется при отрицательных температурах, поэтому редуктор нужно подогревать. В газовых генераторах обычно используют водяное охлаждение вместо воздушного (в бензиновых двигателях). В этом случае горячая вода будет постоянно подогревать редуктор.

Турбинные

Газовый генератор может оборудоваться ещё одним видом двигателя – это турбина. Такое приспособление состоит из трёх основных деталей:

  • Компрессор или центробежный нагнетатель с огромным количеством лопаток. Основной задачей этого прибора считается подача сжатого воздуха в камеру сгорания;
  • Вторая часть газгена — камера сгорания, выполнена в виде полости. Здесь установлена форсунка для подачи топлива и свеча. Последний элемент в отличие от бензинового двигателя служит для запуска турбины, ведь процесс горения происходит в генераторе постоянно. При нестабильном горении, например, во время запуска турбины, процесс управления зажиганием берёт на себя термопара, которая вмонтирована в камеру сгорания;
  • В камере сгорания давление рабочей смеси возрастает в несколько раз. Далее поток газов направляется на лопасти турбины. Лопатки двигателя похожи на нагнетатель компрессора, но их изготавливают из жаропрочного материала. Под высоким давлением газа происходит вращение турбины и лопастей компрессора.

Турбинный газген

Достоинством газовой турбины по сравнению с поршневым генератором считается повышенная мощность и значительный срок службы оборудования. Если в поршневых двигателях рабочий цикл занимает только четверть времени, то в турбине крутящий момент присутствует всегда. Здесь происходят меньшие вибрации, но рассматриваемое оборудование изготавливают из дорогих комплектующих, что в конечном итоге увеличит стоимость прибора.

Себестоимость электроэнергии газогенератора

Многие покупатели перед приобретением газового генератора обращают внимание на срок окупаемости или себестоимость электроэнергии. По информации, полученной от производителей, стало ясно, что для вырабатывания киловатта электроэнергии потребуется примерно 0,3м3 природного газа. Если превратить эти цифры в стоимость энергоресурсов, то можно придти к следующему выводу. В нынешнем году киловатт электроэнергии в России стоит 3,5 рублей, куб газа – 6,5 рублей.

Установка газогенератора в помещении

Обратите внимание! Из простых подсчётов можно узнать, что один киловатт электроэнергии, полученной от газогенератора, обойдётся его владельцу в 2,1 рубля, что в полтора раза дешевле государственного тарифа. Эта небольшая разница пойдёт на покрытие стоимости прибора, он полностью окупится за 1…1,5 года эксплуатации.

Расход газа

Газовые генераторы считаются достаточно экономным оборудованием. В зависимости от модели на выработку одного киловатта электроэнергии уходит от 0,3 до 0,4м3 природного газа. Мощность таких установок колеблется от 2 до 300 киловатт в час, но для обеспечения загородного дома электроэнергией достаточно генератора с мощностью от 3 до 5 киловатт. Именно на такие модели обращает внимание большинство покупателей.

Цена

Вопрос стоимости актуален для многих потребителей, поэтому опишем технические характеристики некоторых популярных моделей газовых генераторов, особое внимание обратим на их стоимость.

Газогенератор KIPOR KNE5500Е

Газген Kipor KNE5500E – это малогабаритное энергооборудование с поршневым двигателем, который может выработать до 4,5 кВт электроэнергии в час. Топливо должно подаваться на рабочий агрегат под давлением не меньше 2кПа.

Здесь можно использовать баллонный газ и природный, который находится в центральном газопроводе. Средняя стоимость Kipor KNE5500E — 70000 рублей. Указанная установка используется в качестве автономного источника электроснабжения в тёплое время года.

Gazlux СС2500B — один из самых дешевых газогенераторов для выработки электроэнергии на природном газе

Вторая модель газового генератора Gazlux CC2500B считается одной из самых популярных на рынке. Стоит такое оборудование около 47 000 рублей, но его мощность ограничена 2,5 кВт, моторесурс не более 2019 часов беспрерывной работы. Установка может использоваться для работы отопительного насоса во время отключения электроэнергии. Устройство имеет воздушное охлаждение, поэтому используется в тёплое время года или при положительных температурах воздуха в помещении.

Ещё один газовый генератор китайского производства Gazlux CC5000D имеет достаточную мощность для обеспечения электроэнергией небольшого коттеджа или загородного дома. Эта установка оснащена звукоизолирующим материалом, её рекомендовано эксплуатировать внутри помещений. Стоит Gazlux CC5000D 95000 рублей.