Котел на водороде: Водородный котел отопления дома и генератор своими руками

применение водорода в системе отопления, особенности водородного генератора

На современном рынке представлено множество вариантов отопления дома. Но нелегко найти качественный вариант с минимальными затратами. Одним из хороших вариантов является отопление на водороде. Ведь водород можно получить с легкостью, где есть электричество и вода. Такой вариант отопления считается довольно-таки экономичным.

Содержание:

  1. Применение водорода в системе отопления
  2. Преимущества и недостатки отопления на водороде
  3. Особенности водородного генератора
  4. Особенности электролитического генератора
  5. Применение газа Брауна

Применение водорода в системе отопления

Для тех, кто любит все делать своими руками, есть возможность создать систему отопления для своего дома самостоятельно. Одним из таких систем является отопление на водороде. С помощью такой отопительной системы можно эффективно отапливать большие помещения. Так как отопление на водороде обладает высокой мощностью. 

Впервые такое отопление изготовила Итальянская компания. Отопление на водороде не производит вредных веществ и выбросов. Она влияет положительно на здоровье людей, а отапливает дом быстро, качественно и без шума.

Так как данное отопление может сжигать водород при температуре 300°, то существует возможность применения обычных котлов изготовленных из стандартных материалов.

В связи с тем, что отопление на водороде не выбрасывает вредные вещества в атмосферу, отсутствует необходимость в применении специальных котлов с системой вывода продуктов сгорания. В такой отопительной системе выделяется только пар, который не несет никакого вреда. Для того чтобы получать водород вам придется только тратиться на расходы электричества. Если же вы проживаете в теплых регионах, то можно применить солнечные батареи. В таком случае вы сможете хоть немного сократить расхода на электроэнергию.  

Компоненты, которые входят в отопительную систему на водороде: трубы диаметром от 25 до 32 мм и котел. Установить трубы можно самостоятельно с учетом некоторых требований: диаметр трубы должен быть меньше после каждого разветвления. При соблюдении такого правила горелка будет работать качественно. 

Также котел, работающий на водороде можно применять для обогрева полов. Такую систему используют довольно-таки часто. Установить такую систему самостоятельно не составит труда. А приобрести данную отопительную систему можно с разной мощностью.

Преимущества и недостатки отопления на водороде

Отопление на водороде имеет много преимуществ:

  1. Водородное отопление вполне может заменить другие традиционные варианты. Пи этом не придется добывать нефть, газ, дрова и уголь. Такая система значительно упростит расходы на отопление. 
  2. Отопления на водороде является экологически чистым. Именно поэтому многие отдают предпочтение такой системе. Она не производит вредных выбросов в атмосферу. Единственным продуктом, который она выделяет, является пар. Он не наносит никакого вреда для окружающих.
  3. Высокий КПД. Он может достигать до 96%.
  4. Тепло получается в результате каталитической реакции. Такая система работает без использования огня. Вода получается в результате соединения кислорода и водорода. Таким образом, выделяется тепловая энергия. Для системы «теплый пол» такое отопление отлично подходит. Ведь в теплообменник идет тепло с температурой 40°. 

Но есть и некоторые недостатки у такой системы отопления:

  1. Небольшое количество специализированных мастеров, которые могут произвести ремонт такого отопительного прибора.
  2. Если оборудование устроено неправильно, то может произойти взрыв.
  3. На рынке представлено мало моделей такого отопления. Поэтому существуют проблемы покупкой и установкой оборудования. 

Особенности водородного генератора

Водородную горелку необходимо выбирать подходящую для вашего помещения. А также в зависимости от площади отапливаемого здания нужно определить с требуемой мощностью. Для того чтобы не производить лишние затраты на отопление. Максимальным значением мощности является 6.
Получать водород можно в любом количестве. Для этого должна присутствовать вода и электричество. Отопление на водороде считается самым экономным. 
Если у вас уже установлена отопительная система, но вы бы хотели приобрести дополнительный источник тепла, то отопление на водороде отлично подходит. Но такое отопление может работать не только как дополнительное, но и как основное. При использовании данной системы в качестве дополнительного источника энергии, следует следить за температурой элементов, которая должна быть невысокой.

Особенности электролитического генератора

Электролитический генератор водорода изготавливают в контейнере. Перед покупкой такого оборудования необходимо получить некоторые документы: сертификаты и разрешение от Ростехнадзора. 

В состав электролитического генератора входят следующий элементы:

  • Система, которая охлаждает жидкость;
  • Электролизер. Это устройство, которое разделяет получение кислорода и водорода;
  • Система по анализу газа;
  • Панели автоматической системы контроля и управления оборудования;
  • Система, которая контролирует возможную утечку водорода;
  • Блок для пополнения воды;
  • Блок, который состоит из выпрямителя, трансформатора и распределительной коробки. 

Часто применяют несколько капель щелока для того чтобы достичь максимальной эффективности электропроводности. Пополняют устройство не чаще, чем 1 раз в год. Как и все генераторы электролитические изготавливают с соблюдением всех норм безопасности и экологии. 

Купить водородный электролитический генератор обойдется намного выгоднее, чем регулярно покупать газ. Для того чтобы получить 1 м3 газа из кислорода и водорода потребуется всего 3, 5 кВт электроэнергии и 0,5 л деминерализованной воды.  

Применение газа Брауна

Спорным вопросом до сих пор считается применение газа Брауна в системе отопления. При сгорании газа получается больше энергии примерно в 4 раза. Газ Брауна — это хим. соединение, которое состоит из 1 атома кислорода и 2 атомов водорода.

Так как для получения такого газа необходим электролиз воды, то применяют специальный электролиз для отопления. Для использования данной технологии в отопительной системе необходимо переделать стандартный котел. В основе такого оборудования будет электролизер, в который заливается электролит. На трубки или металлические пластины подается переменный ток. Вследствие этого происходит разъединение молекул водорода и кислорода. В результате чего получается газ Брауна.

Читайте также:

Водородный котел для отопления частного дома

В наши дни инноваций отопления частного дома можно назвать несколько. Возможно, возвращение к традиционной русской печи не менее удивительно, чем коллекторная разводка с термостатом в современном деревянном рубленом доме, причем один из источников энергии, распределяемой коллектором — это солнечные батареи на крыше, подключаемые через накопительный бойлер. Отопление водородом — тоже сравнительно новый метод обогрева жилья, и полемика вокруг данной инновации все еще вызывает порой ассоциации с гремучим газом, он же газ Брауна (хотя определение и не совсем корректно).

Одно из главных преимуществ водородного котла, говорящее об отличных перспективах — это неплохое сочетание данного метода выработки тепловой энергии с генераторами ВИЭ (возобновляемые источники энергии — устройства на биогазе, ветрогенераторы, гелиобатареи и др.)

Подробнее о перспективах применения водородных котлов

Общемировая тенденция перехода к «зеленым»технологиям обуславливает и спрос на эти технологии. Защита ООС, экологические строительные материалы и стремление людей жить поближе к природе, не разрушая ее, согласуется с переходом на водород как ресурс энергии для транспорта и жизнеобеспечения жилья. Водородные котлы при эксплуатации не образуют углекислого газа, этого «главного монстра» современных технологий и оборудования, которое работает на углеводородных ресурсах: газ, жидкое и твердое топливо — уже в силу этого факта утверждение о первом месте водородного котла в списках самых экологически перспективных решений в отопительной области оспаривать сложно.

Второе преимущество применения водородного котла для бытового обогрева — работа отопления на водороде не требует вентиляционных систем, не нужно отводить продукты сгорания со всеми вытекающими: поскольку единственный продукт сгорания — обычная вода. О чистке и обслуживании дымоходов и вентканалов можно забыть, так же, как и о дополнительных расходах электричества для их эксплуатации. Дополнительный плюс — водородные котлы, выделяя в качестве отходов чистые водяные пары, служат аэраторами-увлажнителями в жилище.

Но основное преимущество водородного котла, как уже было сказано — перспективное сочетание с практически любым генератором электрической энергии ВИЭ, имеющим сильно выраженную периодичность ресурса — ветер, солнце. Подключение генерирующего от ВИЭ оборудования прямо в сеть требует дорогостоящего сложного обеспечения, что несравнимо с выработкой водорода электролизом, возможного во время пиковых режимов. Полученный водород и будет использован в качестве топлива для котельного водородного агрегата. Промышленные установки уже несколько десятков лет конвертируют ВИЭ в водород, и данный энергетический ресурс имеет малую себестоимость. О бытовом оборудовании так говорить еще рано; и сегодня о людях, монтирующих у себя дома водородные котлы, говорят как о рисковых, или очень богатых, или же как о махровых оптимистах. Но технологии развиваются, и возможно — с водородным отоплением домов и автомобильными двигателями нас ждет счастливое будущее.

На сегодня энергоэффективность водородного котла при трезвой оценке не достигает даже аналогичной для электрокотла — рекордсмена низкого КПД и высокой цены при роскошном обогреве и чистой беспроблемной эксплуатации. Если электрические котлы оцениваются по энергоэффективности на 40-45%, котлы газовые и жидкотопливные на 70-75% (пиролизные и инверторные на 95% и выше), то водородный котел скромно занимает последнее место — его энергоэффективность не достигает и 10%. По сравнению с тепловыми насосами и геотермальным отоплением, минимум эффективности которого составляет 120-150%, а максимум — свыше 400%, говорить об экономии водородного отопления пока не приходится. Тот день, когда новые технологии позволят удешевить данный бытовой отопительный процесс хотя бы в десять раз, еще не наступил. Но при прочих равных условиях экологическая чистота отопления водородом — огромный стимул исследований и надежды человечества на лучшую жизнь.

Пока что трудно без юмора относиться к радостной мощи интернет-предложений о «снижении счетов за ресурсы во много раз» одной только установкой в доме водородного котла. Несколько менее смешны и более опасны мастер-классы сборки водородных котлов в домашних условиях из подручных материалов. Гремучий газ, или газ Брауна, применяется для сварки и резки металлов, плавит кварц, одно его название уже говорит само за себя. Водород взрывоопасен, и при малейшем отступлении от технологии кустарный котел может стать неплохой бомбой в жилище. Специалисты предостерегают также от покупок водородных устройств от непроверенных производителей, в частности могут стать фактором риска в доме китайские агрегаты, в которых возможна некачественная гарнитура и удешевление за счет материала. О том, что утечка водорода крайне опасна, понятно и без объяснений.

Чтобы обосновать причину экономии отопления водородным котлом, ссылаются:
  1. На показатели теплоты сгорания, поскольку водород действительно сгорает с трехкратной теплоотдачей сравнительно с природным газом.
  2. Еще более авторитетно звучат тезисы о газе Брауна, или смеси водорода с кислородом в пропорции к двум атомам водорода — один кислородный атом. Эта одноатомная смесь, недаром ее еще в древности назвали гремучей — выделит при сгорании огромное тепло, и продвинутый девайс будет работать на данной энергии чуть ли не доказывая в одном отдельно взятом коттедже неверность фундаментального закона сохранения энергии.
  3. Еще один верный тезис об уникальности водорода как самого легкого газа и самого распространенного вещества в нашей вселенной, что тоже говорит в пользу водородного отопления.

Но в реальности все несколько грустнее — о легкодоступности чистого водорода как природного элемента говорить не приходится, поскольку на планете весь водород связан. Вода, например. И чтобы выделить водород из воды, нужна энергозатратная химия, тот же электролиз.

Немного о чистом водороде и КПД водородного котла

Для водородного котла нужен водород, которого вокруг огромное количество. Например, в газе метане в два раза больше атомов водорода, чем в воде, которую заливают с катализаторами в электролизер водородного бытового котла. Но выделять водород из метана смысла мало, метан сам по себе прекрасно горит, а энергии на «добычу» водорода потребовалось бы немало. Вода и электролитическая диссоциация с расщеплением молекулы воды на два атома водорода и одну кислорода (упрощенно) применяется для выработки чистого водорода достаточно широко. Все промышленные водородные котлы имеют неотъемлемую часть — электролизер или электролизную установку. Данные установки работают на электроэнергии, а сколько ее требуется — вопрос интересный, и, ответив на этот вопрос, можно получить данные о реальной выгоде использования водородного котла в быту. Ведь количество тепловой энергии, выработанной котлом, должно превышать то количество, которое пришлось израсходовать на его работу — только в этом случае можно будет утверждать о 100% — ном и более КПД установки.

О прочной связи атомов водорода и кислорода в молекуле воды понятно еще со школы. Для разрыва этих связей потребуется немало энергии, и электролизер с данной работой справляется. Далее — получена смесь из водородных и кислородных атомов с огромной потенциальной энергией, которая в процессе окисления (горения) в котле обеспечит жилище теплом. Итог всех реакций — водяной пар, то есть исходная вода, в начале процесса расщепленная на атомы. Количество воды не меняется — ее масса «защищена» законами физики. Поскольку потери энергии в любом технологическом процессе неизбежны и реальны, и идеальных процессов не бывает — то понятно: тепловой энергии можно будет получить несколько меньше, чем было затрачено электрической. Еще один нюанс — для водородного котла нужна вода исключительно высокой очистки — дистиллят, который не бесплатен. Возникающий вопрос закономерен — для чего все эти сложные процессы расщепления воды электричеством, когда электрокотел и без всякого электролиза нагреет теплоноситель в отопительной системе, и это будет проще и выгодней, чем расщепление и «воссоединение» воды в виде пара посредством сжигания водородно-кислородной смеси, с неизбежными потерями энергии на каждом этапе данного процесса, да еще с дополнительным сложным оборудованием?

Еще немного о преимуществах водородного отопления и принципе работы водородных котлов

Изобретение автомобильного двигателя, работающего на водороде, относят к 60- ым годам прошлого века. А водородные котлы придуманы не так давно, и родина их — Италия. Идеи о водороде в качестве топливного ресурса «для дома» некоторое время не могли осуществиться, камнем преткновения была огромная температура сгорания водорода и невозможность использовать обычные материалы для производства котлов. Но современные водородные котлы создают из обычных материалов, и о работе водородного отопления потребители отзываются в массе хорошо. Установки действительно работают на «гремучем» газе Брауна, но пользоваться котлом при соблюдении правил техники эксплуатации не опаснее, чем любым другим котельным агрегатом. Специалисты предостерегают лишь о недопустимости самодельных сборок и модернизаций водородного оборудования, даже с подробным и профессиональным инженерным чертежом на руках.

Утечка водородной смеси из генератора крайне опасна, и может привести к взрыву и разрушениям, Кроме того, опасен чрезмерный нагрев котла. Некоторые из мер безопасности:

  • Блок датчиков температуры в теплообменнике дает возможность контроля системы, и не допускать превышения нагрева воды сверх безопасного.
  • В горелке имеется запорная арматура, подключенная непосредственно к датчикам температуры, а охлаждение котла нормировано и обеспечивается в расчетном цикле.

Кратко об отопительном процессе: в котельном агрегате присутствует закрытый водородный резервуар, и при нагреве до 300 градусов начинается реакция водорода с кислородом, с образованием пара, воды и огромного количества тепла. Данная смесь — конденсат может быть теплоносителем и идет в контур отопительной системы жилища. Воспламенения водорода при каталитической реакции не происходит, продуктов горения нет и отводить их не нужно. Процесс абсолютно безопасен с экологической точки зрения. Теплоноситель имеет температуру всего 40 градусов по Цельсию, но для отопления этого достаточно, а системы водяного теплого пола и теплого плинтуса именно на такой нагрев и рассчитаны. Теплопотери при данном методе отопления невозможны, поскольку сконденсированная вода сама служит и жидкой фазой, и средством нагрева.

Основным элементом котла является электролизер, в котором происходит электролиз дистиллированной воды в присутствии химического катализатора. Полученная газовая смесь идет по штуцеру электролизера к водяному затвору и как более легкое вещество, поднявшись над водой, проходит к фильтро-уловителям, потом в воздушный коллектор к месту окончательной реакции — в отсек сгорания. Принципиальных различий у современных водородных котлов нет. Отличать котлы можно по мощностям, материалам корпусов, эстетике. Стандартные технические характеристики котлов:

  • Возможность обогревать площади примерно до 200-250 м2
  • Срок эксплуатации — минимум 15 лет, ремонтопригодность и несложный ремонт, по уверениям производителей
  • Воды расходуется за сутки примерно 5-6 литров
  • Выработка топливного ресурса за сутки от одного до двух литров
  • Потребляют электроэнергии от одного до трех кВт/час
  • Имеются одноконтурные и двухконтурные исполнения котлов, для дополнительного приготовления горячей воды
  • Как все виды отопительного оборудования, работают не нон-стоп, а циклично, нагревая помещение до определенных параметров. Контроль режима обеспечивают датчики
Выбирают водородные котлы по нескольким критериям:
  • По мощности — минимальную мощность называют 27 Вт. Возможно применение котлов в группах.
  • Числу контуров — нужен ли второй контур для подогрева воды на бытовые нужды
  • Уровню потребления электроэнергии
  • По данным о производителе

Одно из основных предназначений водородного котла — в системах теплых водяных полов. Монтаж трубопроводов производят с уменьшением диаметров трубы от котла и в сторону каждого разветвления: сечение прохода должно уменьшаться с максимального — обычно это 32 мм, затем труба диаметром условного прохода 25 мм, следующая — 20 мм, и диаметр последней трубы 16 мм. Функционирование точно отлаженной системы позволяет говорить о хорошей эффективности, и современные отопительные контуры с водородными котлами показывают КПД более 90%.

О недостатках работы водородного котла:
  • Если модель котла работает на сжиженном водороде, то, при повсеместной распространенности самого газа, эти баллоны можно достать не везде и не всегда, в отличие от природного газа пропана.
  • Если нормированное давление в котле превышено в результате недосмотра, и/или система контроля дала сбой, то взрыв водородного котла — крайне жестокая вещь. Это разрушения и возможные жертвы. Безопасность замкнутого цикла без вмешательства потребителя — один из гарантов безопасности, и к автоматике водородных котлов предъявляют очень серьезные требования.
  • Некоторые модели водородных котлов шумят, по отзывам потребителей.
  • Потребление дистиллированной воды для котла значительное.

Первые установки на водороде выполнялись с дополнительным дымоходом, поскольку требовался выход для воды и перегретого пара — результатов каталитических реакций и их высоких температур. Но современные водородные отопительные установки решены с выводом пара и воды непосредственно в отопительные контуры, как основной теплоноситель системы.

Если водородом удастся заменить обычные виды горючего и топливных ресурсов, то это может стать огромным прорывом в экономике, причем сокращение добычи ископаемых будет не самым главным плюсом. Главное — создание экологически чистых систем жизнеобеспечения, по определению не способных навредить ни природе, ни людям.

Котел отопления на водороде: обзор лучших. Водородный котел

Использование водорода в отоплении

В век технологий существует множество вариантов отопить свой дом. Однако любители самостоятельно создавать разные технические приспособления могут сделать отопление дома водородом своими руками. Это экологически чистый, в то же время, очень мощный источник тепла, благодаря которому можно отопить большое помещение.

Котел отопления на водороде итальянского производства

Водородное отопление дома было разработано одной из компаний в Италии. Когда такая установка работает, она не производит никаких вредных выбросов. Таким образом, это экологически чистое, эффективное, бесшумное отопление дома.

Ученые разработали способ сжигать водород для отопления дома при такой температуре, как 300 градусов по Цельсию. Благодаря этому появилась возможность производить котлы для отопления из традиционных материалов. Такого типа котлы для функционирования не требуют специальной системы отвода продуктов сгорания в атмосферу, так как здесь таковых продуктов нет. В данном случае выделяется только пар, не вредный для окружающей среды. А получить водород – это доступный процесс. Все, на что будут идти расходы, — это только электроэнергия. А если вы будете, используя водородный генератор для отопления, задействовать еще и солнечные панели, то и затраты на электричество можно минимизировать.

Чаще всего котел на водороде применяется для того чтобы обогревать полы. И такие системы на сегодняшний день можно найти с самой разной мощностью. Монтируются они собственноручно.

Водородная установка для отопления дома состоит из следующих компонентов: котел и трубы, имеющие диаметр 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы других размеров используются редко. Трубы можно смонтировать самостоятельно, но здесь следует выполнять одно условие – после каждого разветвления диаметр должен быть меньшим. И порядок уменьшения диаметра следующий – труба D32, труба D25. После разветвления – труба D20, последняя – труба D16. Когда такое правило соблюдается, то водородная горелка для отопления будет работать эффективно и качественно.

Принцип работы водородного отопления

Газ выделяет большой объем тепловой энергии, которая образуется при взаимодействии водородных и кислородных молекулярных соединений. Процесс требует много места, выделяет КПД более 80% и при обустройстве схемы необходимо позаботиться о большой емкости, в которой и будет происходить взаимодействие молекул с последующим выделением тепла.

Если хозяин просчитывает, как сделать водородное отопление дома, нужно знать, что при выходе из котла температура теплоносителя может достигать показателей +40 С. Таких параметров хватает для подачи тепла в помещения большого размера. По устройству котлы могут быть модульными, оснащенными катализатором в каждом канале выхода. Это свойство особенно удобно при формировании системы отопления на много лучей – каждый канал можно отрегулировать с подачей теплоносителя по индивидуальным параметрам температуры.

Получается, что если правильно рассчитать показатели, то при монтаже одного котла с водородным отоплением можно провести отопление по нескольким комнатам с учетом разных температурных показателей. Например, один вывод запускается на теплые полы, второй – к трубопроводу под потолок, третий – запускается в гостиную и так далее.

Совет! Чтобы снизить расходы, можно оборудовать обогрев на солнечных батареях, коллекторах, поставить водородный генератор для отопления частного дома. В этом случае затраты на обслуживание потребуются минимальные, регулярных расходов практически не будет.

Преимущества и недостатки

Профессионалы выделяют следующие достоинства отопления на водороде:

  1. Нет огня. Тепловая энергия вырабатывается в процессе протекания химической реакции, где не требуется горения любого вида топлива.
  2. Постоянство температурных показателей. Теплоноситель поддерживается в нагретом до +40 С состоянии на всем протяжении времени, пока котел запущен в эксплуатацию.
  3. Универсальность применения. Нет никаких ограничений для формирования системы в любых строениях.
  4. Практичность. Невысокая температура теплоносителя гарантирует отсутствие ожогов, а смонтировать схему отопления сможет домашний мастер с минимальными навыками владения инструментом.
  5. Экологичность. В процессе работы прибор не выделяет вредных газов, продуктов сгорания, частиц отработки и шлака. Котел выделяет нейтральный газ, не загрязняющий атмосферу.

Окупается схема через 3-3,5 года, при условии применения в качестве постоянного и основного источника тепла. Единственной альтернативой может стать газовое отопление, но при всей дешевизне топлива, подключение к магистрали не всегда возможно.

К минусам относят высокую взрывоопасность водорода, поэтому важно обеспечить все степени безопасности при использовании сырья и транспортировку топлива только в низкотемпературных режимах. Именно из-за сложностей в подвозе водорода такая схема отопления применяется сегодня достаточно редко.

Эксперименты с вечным поленом

Вечным поленом называют небольшой металлический бак с маленькими отверстиями для выхода водяного пара. Эту емкость заполняют водой, закручивают горловину болтом, и кладут на дно печи. Емкость разогревается до большой температуры, с нее выходит водяной пар, поступая прямо на горящие угли.

В результате, по заявлениям экспериментаторов, черная сажа в дыму пропадает. Т.е. якобы частички углерода, обычно уносимые в трубу, теперь все реагируют с кислородом.
Пламя становится насыщенным с длинными языками и т.д.

Но правда замеры реального полученного тепла не проводились, замерить его в домашних условиях невозможно, но все признаки большой энергоотдачи присутствуют….

Перспективы водорода как топлива для котла отопления

  • Водород – это самое распространенное «топливо» во Вселенной и десятый по распространению химический элемент на Земле. Проще говоря – проблем с запасами топлива у вас не будет.
  • Этот газ не может навредить ни людям, ни животным, ни растениям – он не токсичен.
  • «Выхлоп» водородного котла абсолютно безвреден – продуктом горения этого газа является обычная вода.
  • Температура горения водорода  достигает 6000 градусов Цельсия, что говорит о высокой теплоемкости этого вида топлива.
  • Водород легче воздуха в 14 раз, то есть при утечке «выброс» топлива улетучится из котельной сам по себе, причем в очень сжатые сроки.
  • Стоимость одного килограмма водорода – 2-7 долларов США. При этом плотность газообразного водорода равна 0,008987 кг/м3.
  • Теплотворная способность кубического метра водорода – 13 000 кДж. Энергоемкость природного газа в три раза выше, но себестоимость водорода как топлива ниже в десятки раз. В итоге альтернативное отопление частного дома водородом обойдется не дороже практики использования природного газа. При этом владельцу водородного котла не нужно оплачивать аппетиты хозяев газовых компаний и строить дорогостоящий газопровод, а равно и проходить чрезвычайно бюрократизированную процедуру согласования всяческих «проектов» и «разрешений».

Словом, как топливо водород имеет самые радужные перспективы, которые уже оценила аэрокосмическая отрасль, использующая водород для «заправки» ракет.

Современная разработка — водородный отопительный котел

Как работает котел отопления на водороде

Точно так же, как и обычный газовый котел:

  • Топливо подается на горелку.
  • Факел горелки разогревает теплообменник.
  • Залитый в теплообменник теплоноситель транспортируют к батареям.

Только вместо магистрального газопровода или емкостей со сжиженным горючим для производства топлива необходимо использовать особые установки – генераторы водорода.

Причем самый распространенный вид бытового генератора – это электролитическая установка, расщепляющая воду на водород и кислород. Себестоимость топлива, которое производят электрические генераторы для отопления водородом доходит до 6-7 долларов за килограмм. При этом для производства кубического метра горючего газа необходима вода и 1,2 кВт электроэнергии.

А вот на отводе продуктов горения в данном случае можно сэкономить. Ведь в процессе горения смеси кислорода и воздуха выделяется только водяной пар. Так что «настоящий» дымоход такому котлу не нужен.

Плюсы водородных котлов

  • Водородом можно «топить» любые котлы. То есть абсолютно любые – даже старые «советские» агрегаты, приобретенные в 80-х годах прошлого века. Для этого вам понадобится новая горелка и гранит или шамотный камень в топке, увеличивающий тепловую инерцию и нивелирующий эффект перегрева котла.
  • У водородных котлов увеличенная тепловая мощность. Стандартный газовый котел на 10-12 кВт на водороде «выдаст» до 30-40 киловатт тепловой мощности.
  • Для отопления водородом по большому счету нужна только горелка. Поэтому «под водород» можно переделать даже твердотопливный котел, инсталлировав горелку в топку.
  • Базу для получения топлива – воду – можно извлечь из водопроводного крана. Хотя идеальным полуфабрикатом для производства водорода является дистиллированная вода, в которую подмешен гидроксид натрия.

Минусы водородных котлов

  • Малый ассортимент водородных котлов и газогенераторов промышленного типа. Большинство продавцов предлагают «самоделки» с сомнительной сертификацией.
  • Высокая цена промышленных моделей.
  • Взрывоопасный «характер» топлива – в смеси с кислородом (в пропорции 2:5) водород превращается в гремучий газ.
  • Высокий уровень шума газогенерирующих установок.
  • Высокая температура пламени – до 3200 градусов Цельсия, затрудняющая использование водорода в качестве топлива для кухонной печи (нужны особые рассекатели). Впрочем, h3ydroGEM — котел отопления на водороде итальянского производства giacomini – укомплектован горелкой температурой пламени  до 300 градусов Цельсия.

Составные части водородной установки

Устройство системы для отопления, функционирующей на водороде, достаточно проста.

Котел, играющий роль теплообменника, – это основной элемент, где происходит выработка водорода.

Котел, функционирующий на водороде, можно собрать из доступных элементов, а для его работы необходима лишь обычная или дистиллированная вода (+)

Элетролизер – главная действующая часть котла, где происходит электролитическая реакция, приводящая к распаду воды на h3 и О2. Элемент представляет собой резервуар, наполненный водой, в который помещаются металлические электроды, обладающие максимальной проводимостью тока.

К пластинкам подсоединены провода, по которым осуществляется подача электричества.

Горелка – приспособление, способствующее разогреву теплоносителя в отопительной системе. Находится в топочной камере, для ее разжигания подается искра.

Клапан горелки – специальная деталь, находящаяся в верхней части устройства. Благодаря этой детали h3, поднявшийся наверх, легко преодолевает барьер, недоступный другим выделившимся веществам, и поступает непосредственно в горелку.

В заводских водородных котлах предусмотрен блок управления. На панели отображаются показатели напряжения и тока, регулятор мощности и рычаги настройки других параметров работы

Трубопровод – коммуникации, которые отходят от агрегата и используются для подачи тепла во все помещения дома. Для обвязки используют трубы отопления диаметром диаметром 25-32 мм. При прокладке соблюдают основополагающее правило: диаметр каждого следующего разветвления должен быть меньше, чем у предыдущего.

Критерии выбора генераторов

При решении приобрести подобную технику, важно обращать внимание на следующие критерии.

Мощность. У современных приборов величина этого показателя может значительно варьироваться, что позволяет выбрать оптимальный вариант как для небольшого дома, так и для двух-, трехэтажного строения.

Средний расход воды в современных моделях генератора не слишком велик. В течение 24 часов для функционирования прибора понадобится примерно 5,5 литров, за счет которых генерируется 1,2-2 литров топлива

Число контуров. На приборах, функционирующих на водороде, обычно устанавливается отопительный контур. В некоторых моделях предусмотрен также дополнительный монтаж второго (нагревательного) контура.

Уровень потребления электроэнергии. Технологии сегодняшнего дня позволяют добиться отличной производительности тепла при использовании минимума электричества. Энергопотребление различных видов генераторов варьируется от 1,2 до 3 кВт за 1 час.

Низкий расход электроэнергии достигается благодаря тому, что водородный котел работает не беспрерывно, а лишь для поддержания определенной температуры в помещении.

Источник питания. Все разновидности водородных генераторов можно разделить на две большие категории: одна работает от газа, другая – от электричества.

Производитель. Лучше предпочесть проверенных производителей (Италия, США). Стоит опасаться некачественной продукции, предлагаемой сомнительными предприятиями по крайне низким ценам.

Советы по эксплуатации котла

Для улучшения функционала агрегата важно придерживаться прилагаемой инструкции. Усовершенствовать работу прибора можно, добавив дополнительные детали (при этом следует строго соблюдать правила безопасности).

Установленный на горелке датчик пламени повышает безопасность системы. При затухании огня устройство в автоматическом режиме перекрывает поступление горючего газа в горелку, тем самым препятствуя его попаданию в помещение

Можно вмонтировать во внутреннюю часть теплообменника специальные датчики, позволяющие отслеживать повышение показателей нагрева воды, а также дополнить конструкцию горелки запорной арматурой.

Достаточно подключить ее непосредственно к датчику температуры, чтобы котел автоматически выключался, как только нагрев достигнет заданного показателя.

Полезно также установить устройство нормированного охлаждения котла.

Устройства на водороде могут применяться не только как единственное отопительное оборудование в доме, но и совмещаться с другими системами нагрева. Основные теплоустановки в этом случае могут работать в низкотемпературном режиме.

В случае соблюдения норм эксплуатации агрегат, работающий на водороде, послужит не один десяток лет. Хотя гарантийный срок подобных устройств составляет 15 лет, на практике они могут качественно работать на протяжении 20-30 лет.

Починка подобных аппаратов не составит труда опытному мастеру, поскольку принципиальная схема котла на водороде не слишком отличается от аналогов, работающих на иных видах топлива.

Что необходимо для изготовления топливной ячейки дома

Приступая к изготовлению водородной топливной ячейки, надо обязательно изучить теорию процесса образования гремучего газа. Это даст понимание происходящего в генераторе, поможет при настройке и эксплуатации оборудования. Кроме того, придётся запастись необходимыми материалами, большинство из которых будет нетрудно найти в торговой сети. Что же касается чертежей и инструкций, то мы постараемся раскрыть эти вопросы в полном объёме.

Проектирование водородного генератора: схемы и чертежи

Самодельная установка для получения газа Брауна состоит из реактора с установленными электродами, ШИМ-генератора для их питания, водяного затвора и соединительных проводов и шлангов. В настоящее время существует несколько схем электролизёров, использующих в качестве электродов пластины или трубки. Кроме того, в Сети можно найти и установку так называемого сухого электролиза. В отличие от традиционной конструкции, в таком аппарате не пластины устанавливаются в ёмкость с водой, а жидкость подаётся в зазор между плоскими электродами. Отказ от традиционной схемы позволяет значительно уменьшить габариты топливной ячейки.

Электрическая схема ШИМ-регулятора

Схема единичной пары электродов, используемых в топливной ячейке Мейера

Схема ячейки Мейера

Электрическая схема ШИМ-регулятора

Чертёж топливной ячейки

Чертёж топливной ячейки

Электрическая схема ШИМ-регулятора

В работе можно использовать чертежи и схемы рабочих электролизёров, которые можно адаптировать под собственные условия.

Выбор материалов для строительства генератора водорода

Для изготовления топливной ячейки практически никаких специфичных материалов не требуется. Единственное, с чем могут возникнуть сложности, так это электроды. Итак, что надо подготовить перед началом работы.

  1. Если выбранная вами конструкция представляет собой генератор «мокрого» типа, то понадобится герметичная ёмкость для воды, которая одновременно будет служить и корпусом реактора. Можно взять любой подходящий контейнер, главное требование — достаточная прочность и газонепроницаемость. Разумеется, при использовании в качестве электродов металлических пластин лучше использовать прямоугольную конструкцию, к примеру, тщательно загерметизированный корпус от автомобильного аккумулятора старого образца (чёрного цвета). Если же для получения HHO будут применяться трубки, то подойдёт и вместительная ёмкость от бытового фильтра для очистки воды. Самым же лучшим вариантом будет изготовление корпуса генератора из нержавеющей стали, например, марки 304 SSL.

    Электродная сборка для водородного генератора «мокрого» типа

    При выборе «сухой» топливной ячейки понадобится лист оргстекла или другого прозрачного пластика толщиной до 10 мм и уплотнительные кольца из технического силикона.

  2. Трубки или пластины из «нержавейки». Конечно, можно взять и обычный «чёрный» металл, однако в процессе работы электролизёра простое углеродистое железо быстро корродирует и электроды придётся часто менять. Применение же высокоуглеродистого металла, легированного хромом, даст генератору возможность работать длительное время. Умельцы, занимающиеся вопросом изготовления топливных ячеек, длительное время занимались подбором материала для электродов и остановились на нержавеющей стали марки 316 L. К слову, если в конструкции будут использоваться трубки из этого сплава, то их диаметр надо подобрать таким образом, чтобы при установке одной детали в другую между ними был зазор не более 1 мм. Для перфекционистов приводим точные размеры:
    — диаметр внешней трубки — 25. 317 мм;
    — диаметр внутренней трубки зависит от толщины внешней. В любом случае он должен обеспечивать зазор между этими элементами равный 0.67 мм.

    От того, насколько точно будут подобраны параметры деталей водородного генератора, зависит его производительность

  3. ШИМ-генератор. Правильно собранная электрическая схема позволит в нужных пределах регулировать частоту тока, а это напрямую связано с возникновением резонансных явлений. Другими словами, чтобы началось выделение водорода, надо будет подобрать параметры питающего напряжения, поэтому сборке ШИМ-генератора уделяют особое внимание. Если вы хорошо знакомы с паяльником и сможете отличить транзистор от диода, то электрическую часть можно изготовить самостоятельно. В противном случае можно обратиться к знакомому электронщику или заказать изготовление импульсного источника питания в мастерской по ремонту электронных устройств.

    Импульсный блок питания, предназначенный для подключения к топливной ячейке, можно купить в Сети. Их изготовлением занимаются небольшие частные компании в нашей стране и за рубежом.

  4. Электрические провода для подключения. Достаточно будет проводников сечением 2 кв. мм.
  5. Бабблер. Этим причудливым названием умельцы обозвали самый обычный водяной затвор. Для него можно использовать любую герметичную ёмкость. В идеале она должна быть оборудована плотно закрывающейся крышкой, которая при возгорании газа внутри будет мгновенно сорвана. Кроме того, рекомендуется между электролизёром и бабблером устанавливать отсекатель, который будет препятствовать возвращению HHO в ячейку.

    Конструкция бабблера

  6. Шланги и фитинги. Для подключения генератора HHO понадобятся прозрачная пластиковая трубка, подводящий и отводящий фитинг и хомуты.
  7. Гайки, болты и шпильки. Они понадобятся для крепления частей электролизёра между собой.
  8. Катализатор реакции. Для того чтобы процесс образования HHO шёл интенсивнее, в реактор добавляют гидроксид калия KOH. Это вещество можно без проблем купить в Сети. На первое время будет достаточно не более 1 кг порошка.
  9. Автомобильный силикон или другой герметик.

Заметим, что полированные трубки использовать не рекомендуется. Наоборот, специалисты рекомендуют обработать детали наждачной бумагой для получения матовой поверхности. В дальнейшем это будет способствовать увеличению производительности установки.

Инструменты, которые потребуются в процессе работы

Прежде чем приступить к постройке топливной ячейки, подготовьте такие инструменты:

  • ножовку по металлу;
  • дрель с набором свёрл;
  • набор гаечных ключей;
  • плоская и шлицевая отвёртки;
  • угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
  • мультиметр и расходомер;
  • линейка;
  • маркер.

Кроме того, если вы будете самостоятельно заниматься постройкой ШИМ-генератора, то для его наладки потребуется осциллограф и частотомер. В рамках данной статьи мы этот вопрос поднимать не будем, поскольку изготовление и настройка импульсного блока питания лучше всего рассматривается специалистами на профильных форумах.

Техника безопасности и особенности эксплуатации

Отопительный котел на водороде нужно правильно эксплуатировать.

В ходе его использования придерживайтесь следующих правил:

  • Нельзя самостоятельно модернизировать и переделывать водородное нагревательное оборудование. Это повышает вероятность утечки водорода. При его взаимодействии с воздухом создается взрывоопасная ситуация.
  • Установите внутри теплообменника датчики температуры. Это позволит контролировать степень нагрева воды. Периодически проверяйте температуру, не допускайте перегревания теплоносителя.
  • Не эксплуатируйте отопительное оборудование в режимах и условиях, которые не предусмотрены производителем. Это может привести к нежелательной цепной реакции.
  • На горелочное устройство установите запорную арматуру и подключите ее к температурному датчику. Это позволит при необходимости обеспечивать охлаждение котла.
  • Если давление газа в камере сгорания критически повышается, то нужно выяснить причину такого повышения, принять меры для стабилизации работы.
  • Следите за подачей воды, периодически меняйте электролитный раствор.

Важно! При правильной и бережной эксплуатации водородное нагревательное оборудование прослужит до 30 лет, вдвое превысив гарантийный срок.

Выводы и полезное видео по теме

На представленном ниже видеоролике вы увидите обзор модели газового котла, работающего на водородном топливе, произведенного известной корейской компанией DAEWOO.

Водород не без основания называют топливом будущего: этот газ может стать практически безграничным ресурсом дешевого экологически чистого горючего, которое можно использовать в разных установках.

Котел на водородном топливе, изготовленный в заводских условиях или самостоятельно, позволит создать автономную отопительную систему. Это поможет значительно сократить платежи в ЖКХ, решит вопрос о поддержании комфортной температуры в жилых комнатах и подсобных помещениях.

Источники

  • https://otoplenie-doma.org/otoplenie-na-vodorode.html
  • https://dizain-vannoy.ru/sistema-otopleniya/sistemy-otopleniya/vodorodnoe-induktsionnoe/otoplenie-na-vodorode.html
  • http://teplodom1.ru/domotopl/286-toplivo-iz-vody-samoe-deshevoe.html
  • https://www.tproekt.com/vodorodnyj-kotel-otoplenia-aponcy-uze-10-let-tak-topat-domiki/
  • https://sovet-ingenera.com/otoplenie/kotly/vodorodnyj-kotel-otopleniya.html
  • https://aqua-rmnt.com/otoplenie/generator-vodoroda-dlya-sistemy-otopleniya-sobiraem-dejstvuyushhuyu-ustanovku-svoimi-rukami.html
  • https://dizain-vannoy. ru/sistema-otopleniya/oborudovanie/kotly/kotel-vodorodnyy.html

Как сделать водородный котел отопления своими руками?

Уже давно прошло время, когда обогрев частного загородного дома осуществлялся только лишь сжиганием в печи дров ли угля. Нынешние отопительные агрегаты используют различные виды топлива. Но постоянный рост цен на топливо, вынуждает идти на поиски более дешевых вариантов отопления. Но буквально у нас под носом лежит неиссякаемый источник энергии – водород. И в данной статье мы расскажем, как в качестве топлива можно использовать обычную воду, собрав водородный котел отопления своими руками.

Конструкция и принцип работы водородного генератора

Применение водорода в виде топлива для обогрева жилища – довольно заманчивая идея, ведь его теплотворность составляет 33,2 кВт/м3, в то время как у природного газа она всего 9,3кВт/м3, а это более чем в 3 раза. Теоретически добыть водород можно из воды, для того чтобы его потом сжечь в котле, можно воспользоваться водородным генератором для отопления дома.

Как энергоноситель с водородом ничто не может сравниться, а его запасы практически бесконечны. Как уже говорилось выше, при сгорании водород выделяет очень много тепловой энергии, намного больше, чем любое углеродосодержащее топливо. Вместо вредных выбросов в атмосферу, которые выделяются при использовании природного газа, водород, сгорая, образует обычную воду в виде пара. Только есть одна проблема, данный элемент не встречается в природе в чистом виде, а только в соединении с другими веществами.

Одним из таких соединений является обычная вода, которая представляет собой окисленный водород. Для того чтобы расщепить на составляющие ее элементы многие ученые потратили не один год. И не безрезультатно, техническое решение по выделению из воды ее составляющих все же было найдено. Это так называемая химическая реакция электролиза, в результате которой вода распадается на кислород и водород, получаемую смесь прозвали гремучим газом или газом Брауна.

Ниже можно увидеть схему водородного генератора (электролизера), который работает от электричества:

Электролизеры поставлены на серийное производство и служат для газопламенных (сварочных) работ. Ток определенной частоты и силы подается на группы металлических пластин, которые погружены в воду. Из-за протекающей реакции электролиза выделяются кислород и водород вперемешку с водяным паром.

Для того чтобы отделить газы от пара все пропускается через сепаратор, после которого подается на горелку. Чтобы предотвратить обратный удар и взрыв, на подаче монтируется клапан, который пропускает горючее только в одну сторону.

Водородная установка для обогрева жилища включает в себя следующие составляющие: котел и трубы диаметром 25-32 мм (1-1,25 дюймов). Трубы можно установить дома своими руками, но необходимо выполнить одно условие – после каждого разветвления диаметр должен уменьшаться.

Диаметр уменьшается по следующему принципу – труба D32, труба D25. После разветвления – D20, и последней монтируется труба D16. При соблюдении этого условия водородная горелка будет работать качественно и эффективно.

Для того чтобы следить за уровнем воды и своевременно подпитывать ею устройство, в конструкции есть специальный датчик, который отдает команду в нужный момент и вода впрыскивается в рабочее пространство электролизера. Для того чтобы давление не подпрыгивало до критической точки внутри сосуда, агрегат оборудуется аварийным выключателем и сбросным клапаном. Для обслуживания генератора водорода, необходимо только время от времени добавлять воду и все.

Преимущества водородного отопления

У водородного отопления есть несколько серьезных достоинств, которые влияют на распространенность системы:

  1. Экологически чистые системы. Единственный побочный продукт, который выбрасывается в атмосферу во время работы – вода в парообразном состоянии. Что никоим образом не вредит окружающей среде.
  2. Водород в системе отопления работает без применения огня. Тепло образуется из-за каталитической реакции. При соединении водорода с кислородом, образуется вода. Из-за этого идет большое выделение тепла. Сам поток тепла, температура которого равняется около 40оС, идет в теплообменник. Для системы теплый пол – это идеальный температурный режим.
  3. Довольно скоро отопление на водороде своими руками сможет вытеснить традиционные системы, тем самым освободив человечество от добычи других видов топлива – нефти, газа, угля и дров.
  4. Минимальный срок службы – 15 лет.
  5. КПД отопления частного дома водородом может достигать 96%.

Добыча водорода – это вполне доступный процесс. Все, на что необходимо будет тратиться это электричество. А при использовании генератора отопления включить в работу системы еще и солнечные батарею, то траты на электроэнергию можно свести к минимуму. Исходя из этого, можно заключить что, эта система наиболее экологически чистая и эффективная для отопления жилища.

Как собрать генератор водорода собственноручно?

Зачастую котел, работающий на водороде, используется для обогрева полов. Эти системы в наше время встречаются самой разной мощности. Мощность котлов бывает самая разная, начиная от 27Вт и до бесконечности. Можно взять один очень мощный котел для обогрева сразу всего дома, а можно несколько небольших. Устанавливаются они своими силами, но, как сделать водородный генератор своими руками?

Прежде чем начать сооружать топливную ячейку необходимо иметь под руками следующие инструменты:

  • ножовку по металлу;
  • дрель с набором свёрл;
  • набор гаечных ключей;
  • плоская и шлицевая отвёртки;
  • угловая шлифмашина («болгарка») с установленным кругом для резки металла;
  • мультиметр и расходомер;
  • линейка;
  • маркер.

Более того, если вы решите самостоятельно заниматься сооружением ШИМ-генератора, то для его настройки понадобятся осциллограф и частотомер.

Для того чтобы изготовить водородный генератор для отопления частного дома рассмотрим абсолютно «сухую» схему электролизера с применением электродов из пластин нержавеющей стали.

Представленная ниже инструкция показывает процесс конструирования водородного генератора:

  1. Сооружение корпуса топливной ячейки. Роль боковых стенок каркаса играют пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Стоит заметить, что он размеров агрегата напрямую зависит его производительность, но и затраты на получение ННО будут намного выше. Для сооружения топливной ячейки оптимальными являются габариты от 150×150 мм до 250×250 мм.
  2. В каждой из платин сверлятся отверстия под входной и выходной штуцера для воды. Кроме этого, необходимо сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для того чтобы соединить элементы реактора между собой.
  3. С помощью болгарки из листа нержавейки марки 316L, вырезают пластины электродов. Они по размеру должны быть меньше стенок на 10-20 мм. Более того, при изготовлении каждой детали, в одном из углов необходимо оставлять небольшую контактную площадку. Это необходимо для того чтобы соединить отрицательные и положительные электроды в группы перед их подключением к питанию.
  4. Для получения необходимого количества ННО, нержавейку необходимо обработать мелкой наждачной бумагой с двух сторон.
  5. В каждой пластине сверлятся два отверстия: сверлом чей диаметр должен быть 6-7 мм – для подачи в пространство между электродами воды и диаметром 8-10 мм – для отвода газа Брауна. Точки сверления рассчитывают с учетом мест монтажа соответствующих подводящих и выходного патрубков.
  6. Приступают к сборке генератора. Для этого в оргалитовые стенки монтируют штуцеры служащие для подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательнейшим образом герметизируют автомобильным или сантехническим герметиком.
  7. После этого одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают на шпильки, после этого укладывают электроды. Укладка электродов должна начинаться с уплотнительного кольца. Обратите внимание: плоскость электродов должна быть абсолютно ровной, в противном случае элементы с разноименными зарядами будут касаться, что вызовет короткое замыкание!
  8. Пластины нержавейки отделяют от боковых поверхностей реактора с помощью уплотнительных колец, изготовленных из силикона, паронита или других материалов. Важно чтобы он был не толще 1 мм. Подобные детали используют как дистанционные прокладки между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки разноименных электродов были сгруппированы по разные стороны генератора.
  9. После того как уложена последняя пластина устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывается второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию соединяют с помощью гаек и шайб. Делая эту работу, внимательно следите за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами.
  10. С помощью полиэтиленовых шлангов генератор подключается к емкости с водой и бабблеру.
  11. Контактные площадки электродов соединяются между собой любым методом, после чего к ним подводят провода питания.
  12. На топливную ячейку подается напряжение от ШИМ-генератора, после чего приступают к настройке и регулировке аппарата по максимальному выходу газа ННО.

Для того чтобы получить газ Брауна в необходимом количестве которое будет достаточным для приготовления пищи и отопления, устанавливают несколько генераторов водорода которые работают параллельно.

Рекомендации по эксплуатации котла на водороде

  1. Самостоятельно модернизировать подобное оборудование, даже при наличии подробного и профессионального инженерного чертежа – категорически запрещается. Это может поспособствовать вероятности утечки водородной смеси из генератора в открытое пространство, что довольно опасно.
  2. Рекомендуется смонтировать специальные датчики температурного режима внутри теплообменника, это даст возможность следить за вероятным превышением уровня температуры нагрева воды.
  3. В саму конструкцию горелки можно включить запорную арматуру, которая будет подключена непосредственно к самому датчику температуры. Необходимо также обеспечить нормированное охлаждение котла.
  4. И наконец, на чем необходимо сделать особое ударение это безопасность. Необходимо помнить о том, что смесь водорода и кислорода не зря назвали гремучей. ННО это опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может повлечь взрыв. Следуйте правилам безопасности и будьте предельно аккуратны в экспериментах с водородом.

При правильном обращении водородный котел может прослужить не 15 лет, как это обычно положено, а 20 или даже 30. Однако помните, что чем больше мощность котла, тем больше расход электроэнергии!

как сделать обогрев своими руками

В поисках боле выгодного ресурса подачи тепла, итальянские конструкторы обратили свое внимание на такое вещество как водород. Благодаря их стараниям многие страны мира уже внедряют эту технологию для  обогрева не только частных домов, но и для больших промышленных помещений. На сегодняшний день конструкции водородных котлов отопления еще не имеют большого спроса в России, но многие владельцы частного жилья задумываются об этом вопросе.

Водородный котел отопления

Особенности водородных котлов

Водород является одним из самых распространенных веществ на планете Земля, но его применение человеком, пока производится только в промышленности. Не смотря на практически неисчерпаемость ресурса, элемент не имеет большой востребованности. Но современные технологии показывают, что водород может служить отличным видом топлива для обогрева жилища. Для получения отопления с помощью этого элемента понадобится специальная конструкция – котел. Среди основных особенностей водородных котлов можно отметить:

  • доступность топливного ресурса и возможность его получения даже из воды.
  • экономичность процесса из-за малого вложения средств. Потратиться нужно будет только на оборудование, воду и электричество.
  • высокий показатель коэффициента полезного действия. Котлы на водороде могут служить для проведения отопления по технологии «теплый пол».
  • полная экологичность системы. Водород не выделяет токсичных веществ, не дает гари и копоти.

При должных знаниях и умениях котел для водородного отопления, возможно, собрать своими руками, при этом цена на полученное оборудование будет в несколько раз ниже заводских аналогов.

Принцип работы водородного котла

Мощность устройства на водороде необходимо просчитывать в зависимости от площади, которую нужно обогревать. Соответственно и размеры котла при этом могут быть разными.

Но, не смотря на высокие достоинства водородный котел для отопления дома, имеет и свои недостатки, среди которых основными можно считать:

  • поиски мастера, который правильно установит устройство, могут занять длительное время. Все дело в том, что отопление на водороде пока не имеет особой популярности.
  • требуется самостоятельный контроль над уровнем воды в котле или его оснащение специальными датчиками.
  • также следует помнить, что водород взрывоопасен и любые неполадки в системе отопления такого характера могут привести к печальным последствиям.

Котлы водородного отопления своими руками

При должном умении и знании вопроса, систему обогрева на основе водорода не сложно собрать и своими руками. Хотя на сегодняшний день точной инструкции по сборке водородного котла с рабочими параметрами в свободном доступе нет, многие технологи знают, что вся конструкция состоит из следующих деталей:

  • сам котел изготавливается из плотной нержавеющей стали и оснащается клапаном для сброса излишнего давления.
  • камера сгорания имеет горелку, через которую проходит синтезированный водород, тем самым выделяя тепло.
  • электролизер с металлическими пластинами.
  • блок для предотвращения взрыва с 2 ступенями защиты.

Водородный котел

Кроме того для монтажа устройства понадобятся следующие элементы:

  • блок питания на 12 вольт.
  • ШИМ регулятор на 30 ампер.
  • стальные нержавеющие трубки различного диаметра

Если нет полной уверенности в собственных силах, или какая – либо деталь вызывает вопросы, лучше отказаться от самостоятельного изготовления аппарата и обратить свое внимание на модели заводской сборки.

Водородный котел своими руками

К сожалению, в повсеместное производство котел на водороде на наших широтах еще не поступал, поэтому и приобретение такого оборудования может вызвать немало проблем. Но это вполне реально, если оформить заказ индивидуально или заказать котел  в Италии, где подобная технология уже пользуется достаточным спросом.

YouTube responded with an error: The request cannot be completed because you have exceeded your <a href="/youtube/v3/getting-started#quota">quota</a>.

Загрузка…

Водородный генератор своими руками для отопления дома

Развитие технологий привело к замене классических дровяных печек на котельные агрегаты. В качестве топлива, помимо дров и угля стали использоваться газ, масло, солярка и даже электричество. В последнее время энергию для автономных отопительных систем дополнительно получают с помощью солнечных батарей и геотермальных установок. Учитывая, что неиссякаемым источником энергии является водород, можно попробовать собрать водородный генератор своими руками для получения экологичного топлива.

Водородный генератор своими руками

Принцип работы устройства

Водородный генератор для отопления считается перспективной разработкой, поскольку получать горючее с высокой теплотворной способностью можно из обычной воды. Главная задача — получить чистый водород максимально простым и дешевым способом.

Получение водорода

Традиционно для этих целей используется метод электролиза. Его суть в следующем: в воду, недалеко друг от друга, помещают металлические пластины, которые подключены к источнику высокого напряжения. Вода проводит электрический ток, поэтому при подаче электроэнергии молекулу воды разрывает на составляющие. Высвобождение из каждой молекулы двух атомов водорода и одного атома кислорода позволяет получить так называемый газ Брауна с формулой ННО.

Теплотворная способность газа Брауна составляет 121 МДж/кг. При горении вещества не образуется вредных веществ, а для того, чтобы его использовать в качестве энергоносителя для отопления дома достаточно немного модернизировать стандартный газовый котел. Однако при создании установки для получения водорода своими руками особое внимание следует уделить мерам безопасности — при соединении водорода с кислородом образуется гремучая смесь.

Конструкция генератора

Электролизер, установка для выработки газа Брауна путем электролиза воды в больших объемах, состоит из нескольких ячеек, в которые вмонтированы металлические пластинчатые электроды. Чем больше суммарная площадь поверхности электродов, тем мощнее установка.

Ячейки находятся в герметичной емкости, которая оснащена патрубком для подключения к источнику воды, патрубком для отвода полученного газа, клеммами для подсоединения электропитания. Также генератор снабжен водяным затвором, предотвращающим контакт водорода с кислородом, и защитным клапаном для предотвращения эффекта обратного пламени — газ сгорает только в горелочном устройстве.

Принцип работы водородного генератора

Водородное отопление

Водородное отопление дома требует использования установки с большой площадью электродов, иначе отопительный котел не сможет эффективно нагревать теплоноситель. Применять обычный электролизер, нарастив его габариты, нерентабельно, поскольку на получение водорода будет тратиться больше электроэнергии, чем ушло бы на работу отопительного электрокотла для обогрева дома такой же площади.

Ведутся разработки более эффективных установок для получения водородного топлива без лишних энергозатрат. Известна история американского изобретателя Стенли Мейера, который создал «водородную ячейку», потребляющую в десятки раз меньше электроэнергии по сравнению с традиционными установками. Однако ученому не удалось совершить переворот в современных технологиях — он скоропостижно скончался от отравления, а чертежи установки исчезли.

Над созданием водородного генератора с попытками реализовать идею Мейера трудятся и в технических лабораториях, и в мастерских домашних умельцев во всем мире. Изобретение американского ученого заключалось в создании резонанса раскачивающейся молекулы воды с электрическими импульсами — в этом случае она расщепляется на атомы без использования высокого электрического напряжения.

Радужные перспективы

Водород — крайне перспективный энергоноситель по целому ряду причин:

  1. Он в наличии во всей Вселенной, на Земле занимает десятое место по степени распространенности — энергоресурс можно назвать неисчерпаемым.
  2. Газ не токсичен, не способен причинить вред живым организмам. Важно лишь предпринимать меры безопасности, чтобы исключить утечку с образованием «гремучей смеси» водорода с кислородом.
  3. Продукт горения водорода — обычный водяной пар.
  4. Энергоноситель отличается высокой теплоемкостью, температура горения составляет 3000°С.
  5. При утечке газа он быстро улетучится, не причинив никакого вреда, поскольку в 14 раз легче воздуха. Но поблизости не должно быть открытого огня или искрящей проводки, иначе гремучая смесь взорвется.
  6. Кубический метр водорода обладает теплотворной способностью 13000 Дж.

Преимущества водородного отопления

Водород как энергоноситель — сфера применения

Водород высоко оценивается как энергоноситель и активно используется, к примеру, в качестве топлива для космических ракет. Используются разные способы его получения в промышленных масштабах. В основном это газификация угля или нефтепродуктов, конверсия метана и его гомологов. Такой дешевый водород нельзя рассматривать как экологичное топливо, поскольку его добыча связана с вредными выбросами в атмосферу. Электролиз воды для получения водорода в больших объемах, применяется только в Норвегии, где имеется избыток дешевой электроэнергии.

Компактный электрический газогенератор нашел применение в сфере газорезки. Оборудование, производящее водород, удобнее в использовании по сравнению с баллонным газом — нет необходимости транспортировать тяжелые баллоны, зависеть от поставок сжиженного газа и т.д. Но в угоду удобству была принесена экономия — для электролитического процесса требуется достаточно много электроэнергии, в итоге стоимость энергоносителя существенно возрастает. При этом разница в стоимости купленного и произведенного водорода во многом компенсируется отсутствием затрат на его доставку.

Водородные отопительные котлы

На многих сайтах, посвященных системам отопления, можно встретить информацию о том, что водород составляет достойную конкуренцию природному газу в качестве энергоносителя для отопительного котла. Упор делается на то, что смонтировав генератор водорода, вы получаете возможность тратить на отопление не больше средств, чем на газовое, при этом не придется оформлять множество документов и платить серьезные суммы за подключение дома к центральной газовой сети.

На основании вышеизложенного в статье можно сделать выводы, что себестоимость водорода низка только при его промышленном производстве. То есть, получение топлива электролизом заведомо обойдется дороже, и ориентироваться на завлекательные цифры стоимости килограмма сжиженного водорода не имеет смысла.

Рассмотрим котельное оборудование, представленное на рынке. Выпуском водородных котлов занимается итальянская компания Giacomini, которая специализируется в сфере альтернативной энергетики. Также аналогичные агрегаты изготавливают некоторые китайские компании, успешно скопировавшие технологию.

Водородный котел на твердом топливе

Разработки компании Giacomini направлены на создание отопительного оборудования, которое было бы полностью безопасно для окружающей среды.

Водородный котел этой компании относится к указанной категории — его работа связана с выделением водяного пара, какие-либо вредные выбросы отсутствуют. В качестве энергоносителя используется водород, при этом его добывают путем электролиза.

Однако стоит обратить особое внимание на принцип действия этого котла. Полученный в системе водород не сжигается, он вступает в реакцию с кислородом в присутствии катализатора. В результате выделяется тепловая энергия, которой достаточно для нагрева отопительного контура до 40°С.

То есть, водородные котлы, которые предлагается приобрести по солидной цене, подходят лишь для использования в качестве теплогенератора для контура водяного пола, плинтусного или потолочного отопления.

Можно сделать вывод, что мировые производители котельного оборудования не нашли приемлемого технического решения, чтобы создать эффективный отопительный котел, способный использовать тепловую энергию сжигаемого водорода. Или рассчитали, что такой вариант нерентабелен.

Изготовление генератора собственными силами

В сети Интернет можно найти немало инструкций, как сделать водородный генератор. Следует отметить, что собрать такую установку для дома своими руками вполне реально — конструкция достаточно проста.

Компоненты водородного генератора своими руками для отопления в частном доме

Но что вы будете делать с полученным водородом? Еще раз обратите внимание на температуру горения этого топлива в воздухе. Она составляет 2800-3000°С. Если учесть, что при помощи горящего водорода режут металлы и другие твердые материалы, становится понятно, что установить горелку в обычный газовый, жидкотопливный или твердотопливный котел с водяной рубашкой не получится — он попросту прогорит.

Умельцы на форумах советуют выложить топку изнутри шамотным кирпичом. Но температура плавления даже лучших материалов данного типа не превышает 1600°С, долго такая топка не выдержит. Второй вариант — использование специальной горелки, которая способна понизить температуру факела до приемлемых величин. Таким образом, пока не найдете такую горелку, не стоит начинать монтировать самодельный водородный генератор.

Советы по сборке и эксплуатации генератора

Решив вопрос с котлом, выберите подходящую схему и инструкцию на тему, как сделать водородный генератор для отопления частного дома.

Самодельное устройство будет эффективным только при условии:

  • достаточной площади поверхности пластинчатых электродов;
  • правильного выбора материала для изготовления электродов;
  • высокого качества жидкости для электролиза.

Какого размера должен быть агрегат, генерирующий водород в достаточных количествах для отопления дома, придется определять «на глазок» (на основании чужого опыта), либо собрав для начала небольшую установку. Второй вариант практичнее — он позволит понять, стоит ли тратить деньги и время на монтаж полноценного генератора.

В качестве электродов в идеале используются редкие металлы, но для домашнего агрегата это слишком дорого. Рекомендуется выбрать пластины из нержавеющей стали, желательно ферромагнитной.

Конструкция водородного генератора

К качеству воды предъявляются определенные требования. Она не должна содержать механические загрязнения и тяжелые металлы. Максимально эффективно генератор работает на дистиллированной воде, но для удешевления конструкции можно ограничиться фильтрами для очистки воды от ненужных примесей. Чтобы электрическая реакция протекала интенсивнее, в воду добавляют гидроксид натрия в соотношении 1 столовая ложка на 10 л воды.

Экономический вопрос

Прежде чем начать подробно разбираться, как сделать водородный генератор, желательно вспомнить школьный курс физики. Все преобразования происходят с потерей энергии, то есть, затраты электроэнергии на получение водорода не окупятся тепловой мощностью при сжигании полученного топлива.

Если учесть, что сжигать водород с максимальной температурой и теплоотдачей в домашних условиях попросту невозможно, становится понятным, что реальные потери будут даже выше тех, что рассчитаны для идеальных условий.

Итак, использовать водородный генератор, сделанный для отопления своими руками, не имеет никакого смысла, если у вас нет доступа к бесплатной электроэнергии. Установить для отопления дома электрический котел и тратить электроэнергию напрямую, без сложных преобразований, обойдется вам в 2-3 раза дешевле. Кроме того, электрокотел полностью безопасен, а эксплуатация кустарной установки грозит взрывом при несоблюдении правил монтажа и эксплуатации.

Очевидно, что получение дешевого водорода экологически чистым способом, к которым относится электролиз, — это вопрос будущего, над которым сегодня работают ученые в передовых странах мира.

Водород для отопления зданий — необоснованное решение

Издание Energy Monitor опубликовало любопытный материал по вопросу использования зелёного водорода для отопления зданий. Речь идёт о «прямом» использовании h3, то есть о замене отопительных устройств (котлов), работающих на природном газе, на водородные.

Подобные намерения и проекты автор статьи характеризует английской идиомой «to sell someone a pup» («продать щенка»), которая означает подмену, обман, ситуацию, когда под видом одного товара продаётся другой.

Задачи перехода к климатически нейтральному состоянию в европейских странах подразумевают, что в энергосистемах (почти) не будет места для природного газа. Поэтому газовая промышленность пытается продать идею, что можно заместить ископаемый газ водородом, используя существующую газовую распределительную инфраструктуру.

Соотвествующие пилотные проекты уже ведутся. Например, шотландская газораспределительная сеть SGN реализует проект по водородному отоплению 300 домов. В его рамках гражданам предлагаются демонстрационные водородные устройства (бойлеры-нагреватели), и в Великобритании даже принят соответствующий стандарт, позволяющий использовать такие котлы.

Однако данное «простое» решение является чрезвычайно неэффективным.

Зелёный водород может играть важную роль в энергетическом переходе, у него множество конкретных применений, для которых мало альтернатив. h3 потребуется в больших количествах для декарбонизации промышленности и транспортного сектора, например, химического производства и судоходства. Кроме того, водород может использоваться для выработки электроэнергии в периоды, когда выработки из возобновляемых источников энергии недостаточно. Тем не менее, стоимость и потери эффективности, скорее всего, будут ограничивающими факторами, препятствующими широкому распространению этой опции.

Использование водорода для отопления зданий в больших масштабах проблематично по разным причинам.

Во-первых, производство «зеленого водорода» путем электролиза чрезвычайно расточительно по сравнению с использованием возобновляемой энергии непосредственно для работы тепловых насосов или электромобилей. Для обогрева дома водородом требуется примерно в пять раз больше энергии ветра или солнца, чем для обогрева того же дома с помощью эффективного теплового насоса. Для иллюстрации тезиса приводится следующий график: 

«Кажется маловероятным, что у Европы есть деньги и земля, чтобы построить в пять раз больше турбин и солнечных панелей, только для того, чтобы поддерживать в эксплуатации старые газовые магистрали», — отмечает автор.

Во-вторых, «зеленый» водород недешев и, как ожидается, будет стоить около 0,1 евро за киловатт-час (кВтч) в 2030 году в месте производства, согласно недавнему исследованию Международного энергетического агентства. На национальном уровне Комитет по изменению климата Великобритании представил очень похожие цифры. Они значительно превышают текущие цены на газ для жилых домов во многих европейских странах.

Перенаправление ограниченных поставок зеленого водорода в сектор недвижимости также приведет к увеличению стоимости водорода для ключевых отраслей, где он будет исключительно необходим.

Инновации и дальнейшее снижение стоимости возобновляемой электроэнергии, конечно приведут к снижению затрат на водород в будущем, но большая часть затрат на производство водорода путем электролиза — это стоимость входящей электроэнергии (80–86%), а не капитальные или эксплуатационные расходы. Это означает, что разница в стоимости с прямой электрификацией останется такой же.

Также отмечается, что преобразовать газовую сеть в водородную не так уж просто. Требуется замена существующих газовых счетчиков и горелок в бытовых приборах, а иногда и устройств целиком. Это колоссальная задача, как показали исследования по логистике перехода на водород.

Всё сказанное не означает, что водород неприменим для отопления. Гибридные тепловые насосы могут сыграть роль, используя небольшое количество водорода в качестве резерва во время длительных периодов холода. Водород также может играть роль в балансировании системы электроснабжения и таким образом косвенно поддерживать электрификацию теплоснабжения.

Однако, даже если водород станет доступным в больших количествах и по более низким ценам, чем ожидается, в ближайшее время он не будет играть большой роли в декарбонизации систем отопления. Centrica, старейшая в мире и крупнейшая газовая компания в Великобритании, недавно заявила, что «для использования водорода в домашних условиях, скорее всего, потребуется больше десяти лет, а затраты для потребителей пока неизвестны».

Автор считает, что нужно отказаться от этого «необоснованного» решения.

Я с ним солидарен. По моему убеждению, электрическое решение является однозначно предпочтительным. Дома с низким энергопотреблением (например, пассивные дома) в сочетании с теплоснабжением, основанным на электричестве (как при локальной, так и централизованной организации теплоснабжения) – это просто, надежно и энергетически эффективно. Водородный вариант отопления – это слишком сложно и дорого. Да, со временем к такому можно привыкнуть, и стоимость снизится, но в этом просто-напросто нет необходимости.

Например, в случае водородного «Дома будущего», который уже несколько лет заселён в Швейцарии, и который является полностью автономным, водород используется в качестве промежуточной субстанции, в которой сохраняется энергия. Но конечные потребители-жители получают в свои квартиры всё-таки готовые тепло и электричество, а не водород.

Вопрос использования водорода для отопления подробно исследовал немецкий институт Fraunhofer IEE и пришёл к аналогичным выводам.

Результаты исследования однозначны: водород не подходит для отопления зданий. Количество зеленой электроэнергии, необходимой для производства зеленого водорода для этой цели, на 500-600 процентов больше, чем количество, необходимое для питания эквивалентного количества тепловых насосов.

Уважаемые читатели!

Ваша поддержка очень важна для существования и развития RenEn, ведущего русскоязычного Интернет-сайта в области возобновляемых источников энергии.

Яндекс Кошелёк 

Карта Сбербанка: 4276 3801 2452 1241

водородных топливных элементов в вашем доме! Цена Витовалора 300П и сколько он возвращается?

В Японии сейчас 300 000 приборов на топливных элементах в домах, вырабатывающих горячую воду и электричество, и спрос на них растет с каждым днем. Так почему? Что это такое? Какую пользу вы можете получить? И что это за
Витовалор 300-П? Это то же самое, что водородный котел? Что ж, мы, безусловно, те люди, которые ответят на ваши вопросы, у нас даже есть один в нашем доме!

На западе водородные топливные элементы более известны своей способностью приводить в действие автомобиль и в некоторой степени считаются непрактичными.На самом деле технология водородных топливных элементов — это способ, которым водород
преобразуется в электричество и тепло и даже больше подходит для дома, чем для автомобиля.

По сути, водородные топливные элементы используют естественное притяжение водорода к кислороду для создания электрического дифференциала. Когда водород вступает в контакт с кислородом, он также выделяет тепло и
вода как побочный продукт.

Водородный бойлер на топливных элементах — это домашний блок, который использует это отработанное тепло для горячей воды и отопления, а также вырабатывает электроэнергию для дома.

Котлы, вырабатывающие тепло и электроэнергию, также известны как комбинированные теплоэлектроцентрали или ТЭЦ. Однако ТЭЦ чаще использует двигатели внутреннего сгорания, а не технологию топливных элементов, и
в настоящее время доступен только на коммерческом рынке. В технологии топливных элементов используется химический процесс, а не сжигание топлива. Обычно это дает очень мало загрязнения по сравнению
к его аналогу сгорания.

Да и нет.Обычно нынешняя шумиха вокруг «водородных котлов» больше относится к типичным котлам, которыми мы отапливаем дома, но вместо этого они используют водород. Это будет активно сжигать
заправляем так, как мы привыкли. Топливный элемент, как описано, использует «холодный синтез», который на самом деле является химическим процессом, и имеет дополнительный побочный продукт в виде электричества, а также просто тепла.

Подробнее о водородных котлах ниже.

В настоящее время только 2 производителя предлагают отечественное решение в Великобритании.Один из них — это Bluegen, однако он в настоящее время не соответствует требованиям зеленого тарифа, это больше
дорого и не предлагает полного решения, то есть работает только как часть системы отопления.

Другой — Viessmann в партнерстве с Panasonic. Вместе они разработали Vitovalor 300-P, который был разработан для большинства
рынок Великобритании. Этот продукт использует природный газ, имеющийся в большинстве домов, и превращает его в водород, который питает топливный элемент, а отработанное тепло хранится в буфере для обогрева и нагрева.
использование воды.Это все в одном устройстве, что означает, что больше нет необходимости в резервуаре с горячей водой, резервуарах для хранения холодной воды на чердаке или любых других нагревательных приборах, таких как бойлеры,
все это содержится в 1 коробке.

Есть много финансовых преимуществ, чтобы попытаться продвинуть технологию, а также ее врожденную способность снижать ваши счета за топливо.

Во-первых, ученым-ракетостроителям не нужно понимать, что использование газа, стоимость которого обычно составляет около 3 пенсов за кВт · ч, для производства электроэнергии, которая обычно стоит около 14 пенсов за кВт · ч, является непростой задачей.
финансовое преимущество.

Однако, чтобы сделать технологию еще более привлекательной, правительство в настоящее время стимулирует производство электроэнергии, выплачивая домовладельцам 14,52 пенса за произведенный кВтч, даже если вы используете
электричество в вашем доме. Более того, они предполагают, что вы экспортируете 50% продукции обратно в сеть, и дают владельцам дополнительные 5,2 пенса за кВтч за это. Похоже, срок его действия истекает в апреле 2019 года,
однако после получения предоставляется гарантия на 10 лет.

ОБНОВЛЕНИЕ — зеленый тариф действительно истек, однако он был заменен интеллектуальной экспортной гарантией (SEG).Это означает, что владельцу будет выплачиваться получасовая ставка за любую экспортируемую электроэнергию. В
Бонусом для владельцев водородных топливных элементов является то, что они производятся в периоды наибольшего спроса, т.е. когда в сеть не подается солнечная или ветровая энергия, и поэтому они могут получить доступ к лучшим тарифам! -Связаться с нами
для получения дополнительной информации об этом.

Устройства также получают выгоду от финансирования PACE, этот европейский стимул по существу дает 6500 фунтов стерлингов на покрытие стоимости устройства в обмен на то, что они позволяют контролировать ваше использование. Стоящая цена.
Кроме того, установка и ее установка облагаются НДС в размере 5%.

Как уже упоминалось, Viessmann Vitovalor 300 P — единственный водородный топливный элемент / бытовая когенерационная установка, доступная в настоящее время на рынке. Финансовые преимущества в большей степени обеспечиваются тем фактом, что это устройство имеет
10-летняя гарантия на детали и работу.

Чтобы узнать цену Vitovalor 300P, а также 10-летний прогноз возврата инвестиций, посетите Vitovalor Installer, внизу вы увидите
Найдите контактную форму, в которой вы можете ввести свои характеристики установки, и вам будет отправлена ​​цена с прогнозом возврата инвестиций.

Цена Vitovalor 300P варьируется в зависимости от установки, однако после прекращения финансирования PACE в размере 6500 фунтов стерлингов и включения 5% НДС цена обычно начинается от 12000 фунтов стерлингов вплоть до
17000 фунтов стерлингов. Однако окупаемость инвестиций может составить всего 2 года, если вам все равно понадобится новая система отопления. Это можно относительно точно спрогнозировать благодаря тому, что стимулы
Гарантия 10 лет, а также отсутствие непредвиденных расходов на техническое обслуживание благодаря 10-летней гарантии на детали и работу.

Недавно было выпущено несколько водородных котлов, вроде Worcester и Baxi. На наш взгляд, это просто немного маркетинга. Большинство котлов довольно просты
чтобы заставить сжечь другое топливо, например водород. Здесь нет настоящей большой технической революции. И остается вопрос, откуда мы берем водород? и как безопасно транспортировать
это в нашей старой грид-сети?

Пройдет не менее 20 лет, прежде чем мы перейдем на сеть, работающую на чистом водороде, если вообще когда-нибудь. К этому времени котлы, которые сейчас создаются, будут снова рассматриваться как смехотворная технология, я уверен,
особенно если посмотреть на текущий рост технологических инноваций.

С 2025 года выводится из эксплуатации газовые котлы в новостройках. Это не означает, что они постепенно отменяются для других домашних хозяйств, даже если возникла проблема с отоплением.
после этого можно было установить газовый котел. Для того, чтобы полностью отказаться от газовых котлов, каждый из домов, существующих в Великобритании, необходимо будет заменить на
новое здание.

Задача, которая займет буквально тысячи лет.

Является ли водород решением проблемы отопления дома с нулевым расходом? | Энергетические исследования

27 июня 2019 года министр энергетики и чистого роста Крис Скидмор подписал документы, обязывающие Великобританию сократить выбросы углерода до нуля к 2050 году. Если у нас есть хоть какие-то шансы на достижение этой цели, известной как «чистый ноль» ”, Нам предстоит решить одну огромную проблему: отопление дома.

На обогрев наших домов приходится от четверти до трети выбросов парниковых газов в Великобритании.Это более чем в 10 раз превышает количество CO 2 , созданное авиационной промышленностью. Около 85% домов сейчас используют центральное отопление, работающее на газе, и большая часть приготовления пищи на газе все еще используется. По любым меркам экологизация этой системы — огромная проблема. Но если верить недавним отчетам, может быть простой и эффективный способ сделать это: перейти от использования природного газа к водородному газу.

Водород находится в изобилии в мире природы и, по мнению его сторонников, может обеспечить чистое и эффективное питание следующего поколения газовых приборов.

«Водород привлекает тем, что многие потребители не заметят никакой разницы. Клиенты будут продолжать использовать котлы для обогрева своих домов аналогично природному газу », — говорит Роберт Сансом из группы по энергетической политике Института инженерии и технологий. Он является ведущим автором исследования, проведенного институтом под названием «Переход на водород».

Вместе с коллегами Sansom оценил инженерные риски и неопределенности, связанные с переводом нашей газовой сети на водород.Их вывод состоит в том, что нет никаких причин, по которым невозможно было бы перепрофилировать газовую сеть на водород.

Но это не значит, что это будет легко. Существуют технологические и практические препятствия, потому что не существует плана для такого преобразования: нигде в мире нет места, где можно было бы поставлять чистый водород в дома и на предприятия. Великобритании придется стать пионером во всем.

Интерес к водороду как к способу обогрева домов начался в 2016 году с доклада под названием h31. Он проводился компанией Northern Gas Networks, газораспределителем на севере Англии, и рассматривал вопрос о том, было ли технически возможно и экономически целесообразно преобразовать Лидс на 100% водород вместо природного газа.

«Они вдавались во многие детали, начиная с заводов по производству водорода и заканчивая домами людей», — говорит Сансом.

В отчете проводится параллель с тем, как газовая промышленность перешла с городского газа на природный в 1960-х и 1970-х годах. Городской газ представлял собой комбинацию водорода, окиси углерода и метана. В основном он производился путем перегонки угля и нефти и использовался в течение первых 150 лет газовой промышленности Великобритании. С открытием в Северном море природного газа, состоящего преимущественно из метана, Великобритания в течение десятилетия предприняла общенациональную программу по конверсии 40-метровой техники.

Одновременно будут преобразованы целые улицы. Инженеры осматривали бы газовые приборы, а затем перестраивали их. Одновременно отключили городской газ и продули трубопроводы инертным газом. Наконец, в систему был закачан природный газ, и инженеры должны были убедиться, что каждое устройство работает правильно, прежде чем перейти на следующую улицу.

Некоторые производители теперь настолько убеждены, что подобное может произойти с водородом, что они уже начали разрабатывать новые бытовые приборы.В феврале компания Worcester Bosch представила прототип своего водородного котла. Сначала он будет работать на природном газе, а затем, после технического обслуживания, на водороде.

В пользу водорода также работает то, что в течение последних 20 лет газовая промышленность систематически заменяла металлические трубы в своей «железной магистрали» на желтые полиэтиленовые. Около 90% труб будет заменено к 2030 году. Это хорошая новость для водорода, потому что газ вступает в реакцию со старыми металлическими трубами, делая их хрупкими.Но полиэтилен безопасен.

«По сути, мы начали программу водородонепроницаемости нашей газовой сети, даже не зная, что мы делаем это», — говорит Сансом, которого эта концепция все больше и больше впечатляет. «С личной точки зрения, я был в напряжении, когда приступил к этой работе. Но я обнаружил, что соскользнул на сторону водорода с точки зрения его жизнеспособности как низкоуглеродной альтернативы природному газу », — говорит он.

Водородный котел Worcester Bosch.Фотография: Worcester Bosch

Но не всех убедил этот внезапный интерес к водороду. Ричард Лоус из Группы по энергетической политике Университета Эксетера говорит, что до недавнего времени считалось, что отопление необходимо каким-то образом электрифицировать, чтобы выполнить наши обязательства в отношении климатического кризиса. «Это в основном явилось результатом многих лет технического и экономического моделирования, чтобы посмотреть, как добиться полного обезуглероживания отопления в Великобритании», — говорит Лоуз.

Переключение отопления с газа на электричество означало бы использование тепловых насосов.Они используют электричество для извлечения тепла из воздуха или земли. В случае теплового насоса с воздушным источником он работает как холодильник, но вместо того, чтобы высасывать тепло из отделения для пищевых продуктов, он вытягивает его из воздуха и направляет в дом, где он используется для нагрева воды, т. е. подключен к радиаторам центрального отопления и хранится в баке для горячей воды.

Но поскольку эта технология работает при более низких температурах, чем существующие котлы, она требует, чтобы многие дома были намного лучше изолированы или имели радиаторы большего размера, способные обеспечивать большую тепловую мощность.Для тех, кто перешел на комбинированные котлы с непрерывным обогревом, потребуется переустановка бака для горячей воды.

Это обширная работа, но она того стоит, по словам Лоуза, который снял свой собственный газовый котел и теперь использует тепловой насос с воздушным источником тепла для обогрева своего дома. «Это было много работы, но мой дом и система отопления теперь намного эффективнее. Здесь всегда тепло, всегда есть горячая вода, и расходы на эксплуатацию в основном такие же, как и на газ », — говорит он.

Со стороны газовой отрасли несколько лицемерно говорить, что мы не можем рыть дороги, когда они делали это в течение 20 лет

Ричард Лоуз

Третий подход называется централизованным теплоснабжением.Он предусматривает нагрев воды на центральном предприятии с использованием отработанного тепла промышленных предприятий или экологически чистых источников, таких как солнечная энергия. Затем горячая вода подается во многие дома одновременно по сети надежно изолированных подземных труб. Оба метода могут значительно уменьшить углеродный след домашнего отопления, но обратная сторона заключается в том, что они требуют большой работы для их внедрения в национальном масштабе.

Централизованное теплоснабжение потребует прокладки водопроводных труб под домами, а широкое использование тепловых насосов потребует модернизации электрических цепей Национальной сети.Сторонники водорода заявляют, что именно такого рода сбоев можно избежать, потому что большая часть национальной инфраструктуры уже модернизирована. Этот аргумент не подходит для Лоуза. «Со стороны газовой отрасли кажется немного лицемерным утверждать, что мы не можем рыть дороги, хотя они делали это последние 20 лет», — говорит он.

Он указывает, что, хотя потребитель может не испытывать таких серьезных сбоев, серьезные проблемы для газовой отрасли остаются. Например, Национальная система передачи, представляющая собой сеть трубопроводов, по которым газ от прибрежных терминалов поступает к газораспределительным компаниям и другим крупным потребителям, сделана из металла.Это должно быть каким-то образом защищено от охрупчивания, прежде чем произойдет переход на водород.

«Водород, конечно, не серебряная пуля», — говорит Лоуз. А если мы отвлечемся на это, мы можем столкнуться с большими проблемами, полностью пропустив энергетический план на 2050 год.

Но если с водородом так много неуверенности, почему газовая промышленность, которая финансирует многие исследования, так сильно его продвигает? По словам Криса Гудолла, экономиста в области энергетики и автора книги «Что нам нужно делать сейчас для будущего без углерода», это вопрос выживания.

«Они не хотят, чтобы их промышленность была съедена переключением на электричество для отопления. Поэтому они действуют так быстро, как могут, чтобы убедить нас в использовании водорода », — говорит он. И все сводится к тому, как добывается газ.

Водород в чистом виде на Земле не встречается. Вместо этого его нужно извлекать из других веществ, и лучше всего его извлекать из метана, то есть из природного газа. Таким образом, газовые компании могут эффективно поддерживать свою текущую деятельность.

Но дополнительные этапы извлечения водорода поднимут цену. Кроме того, при экстракции в качестве побочного продукта образуется диоксид углерода, поэтому необходимо разработать крупномасштабную технологию улавливания углерода, чтобы предотвратить его выброс в атмосферу. Хотя это технология, которую Великобритании в любом случае придется разработать, чтобы достичь чистого нуля к 2050 году, она увеличит стоимость.

Первый в Северной Ирландии автобус, работающий на водородных топливных элементах, Wrightbus, представлен в январе. Фотография: Лиам МакБерни / PA

Но природный газ — не единственное вещество, содержащее водород. Вода тоже, и водород можно освободить с помощью процесса, называемого электролизом, при котором не образуется диоксид углерода. Чтобы сделать его полностью экологически чистым, на что можно надеяться, электролиз можно использовать с помощью ветряных электростанций. Однако в настоящее время цена на такую ​​электроэнергию высока, и это приведет к еще большему росту цен на водород.

Гудолл надеется, что стоимость будет снижаться по мере совершенствования технологий, но предупреждает: «Вы можете обвиниться в бессмысленном оптимизме, просто сказав это.”

В энергетическом ландшафте Великобритании будущего, без сомнения, сложно ориентироваться. Возможно, лучший путь будет открыт, если не противопоставлять различные решения друг другу. «У всех трех есть сильные и слабые стороны, и я ожидаю, что каждая из них будет играть важную роль в качестве замены природного газа», — говорит Сансом. Даже противники водорода признают это. «Как нишевая технология она может иметь реальную ценность», — говорит Лоус. Далее он перефразирует рекламу лагеров Heineken 70-х и 80-х годов, заявив, что водород потенциально может достичь тех частей страны, которые не могут достичь другие решения в области энергетики.

Гудолл также видит роль водорода в «хранении» энергии, вырабатываемой из возобновляемых источников, таких как энергия ветра и солнца. Идея состоит в том, что в ветреные месяцы любая дополнительная электроэнергия, произведенная из возобновляемых источников энергии, будет использоваться для производства водорода, который затем будет храниться. Когда возникает повышенный спрос на национальную энергосистему или сезонное падение мощности, производимой из возобновляемых источников энергии, водород можно сжигать для производства электроэнергии.

Дело в том, что все варианты обезуглероживания наших систем отопления потребуют значительных сбоев и затрат.И пока правительство продолжает размышлять, время идет к 2050 году.

«Нет необходимости ждать. Теперь мы можем развернуть то, что работает нормально », — говорит Лоуз, имея в виду свой собственный опыт замены газового котла на тепловой насос. «Безотлагательность изменения климата означает, что на самом деле нет причин откладывать».

Другие считают, что водород играет определенную роль, и полагают, что на его рассмотрение стоит потратить немного больше времени. Но есть одна истина, с которой все согласны. «Все это нелегко.Если кто-то говорит вам, что это легко, они вводят вас в заблуждение », — говорит Лоуз.

Автомобили с водородным двигателем

Водородная заправочная станция в Сеуле, Южная Корея. Фотография: Kim Hong-Ji / Reuters

Водород также может приводить в действие транспортные средства, но не так, как он обогревает дома. Вместо того, чтобы сгореть, водород вступает в реакцию с кислородом внутри устройства, называемого топливным элементом. Электричество и вода производятся. Электричество запускает машину, из выхлопной трубы капает вода.

Попытке перейти на водородные автомобили в 1990-х годах помешали электрические автомобили, которые накапливают свою энергию в бортовой батарее.Но новый толчок для водородных транспортных средств исходит из Азии. Китай, Япония и Южная Корея поставили перед собой амбициозные цели — к 2030 году использовать на своих дорогах миллионы автомобилей с водородным двигателем.

Toyota и Hyundai предлагают автомобили на водороде в Великобритании, но в настоящее время в стране имеется менее 20 водородных заправочных станций. Великобритания, в основном сосредоточенная вокруг M25.

«Будет действительно интересно посмотреть, что произойдет», — говорит Лоуз. Но сам он не убежден: «Водород намного дороже электричества, а автомобиль дороже электромобиля.”

Водородные котлы: сегодня здесь, завтра у вас дома

В связи с тем, что изменение климата становится такой огромной темой интереса, а правительство добивается новых целей с нулевым нулевым показателем, дискуссии о том, как сократить выбросы углерода в домах, никогда не были такими частыми.

Около 20 лет назад большинство людей не волновало, как они отапливают свои дома, пока там тепло.Природного газа было много, как и нефти. Не было никаких указаний на то, что какой-либо другой метод занимает первое место в домашних условиях.

[image_library_tag a07784b6-488e-4374-9729-e3d83f928e08 150 × 150 ширина = ”150 ″]

В последние 10 лет, особенно в последние два года, тема изменения климата стала доступна массам. Каждая страна в мире проснулась и поняла, что нам действительно нужно снизить выбросы углерода. По мере того, как вводятся более эффективные и низкоуглеродные нормы, мы должны начать думать о том, как мы будем продолжать обогревать наши дома в будущем.Около 18% выбросов углекислого газа в Великобритании приходится на домашнее отопление, что делает отопительную отрасль объектом изменений.

В обществе широко распространено мнение о том, что все мы хотели бы и должны видеть сокращение выбросов углерода. На отопительную промышленность оказывается давление, чтобы она как бы «наладила», и это вполне справедливо. Все говорят о тепловых насосах, отличном решении для новых домов. Однако я не был бы так уверен в установке их в большинстве существующих домов.

Для эффективной работы теплового насоса необходимо поддерживать как можно более низкую температуру подачи, в идеале около 40–50 градусов Цельсия.При такой более низкой температуре подачи вам потребуются радиаторы большего размера, чем в настоящее время есть в большинстве домов, трубопровод большего диаметра и лучшая изоляция. Все это довольно дорого и агрессивно. Следовательно, если бы мы могли использовать существующую систему отопления и использовать безуглеродный котел, мы бы сорвали джекпот.

Вот где в игру вступает водород. Хотя я могу представить себе электрические системы, такие как тепловые насосы, нормой для новых построек, я просто не понимаю, как они могут превзойти водородную альтернативу для существующих домов.

На сегодняшнем рынке мы видим котлы, которые могут работать на 20-процентном водороде. К сожалению, этого недостаточно для наших целей с нулевым нулевым показателем, поэтому я считаю, что в Worcester Bosch мы готовы найти решение. В нашей лаборатории был создан 100-процентный водородный котел, поэтому я знаю, что лучшее решение — это чистый газ.

С помощью этого котла вы могли бы бесперебойно работать с природным газом, а когда водород был готов к использованию в вашем доме, можно было бы легко перейти от природного к «чистому газу» или к водороду, если вы предпочитаете используйте техническое название.Хотя мы еще не находимся в производственной позиции, у нас, безусловно, есть прототипы, которые работают. С каждым шагом вперед с этим котлом я с волнением думаю о будущем чистого отопления.

В ближайшие пару лет будет проведена серия испытаний, на которых около 300 домов в Шотландии будут работать на водороде. У нас есть еще два ожидаемых места проведения испытаний на севере Англии. На мой взгляд, мы постепенно приближаемся к тому моменту, когда правительство может поверить в водород, как это было в Вустере.

На самом деле, я мог бы предположить, что правительство, скажем, в конце 2020-х годов, потребует, чтобы водородные котлы были встроены в существующие объекты. Это будет хорошо продуманный план, поскольку к 2035 году, когда мы приблизимся к тому времени, когда будет готов водород, переход не будет разрушительным или сложным для домовладельца.

Если задуматься, переход на цифровое телевидение, завершившийся в Великобритании в период с 2007 по 2012 год, предлагает аналогию. Несмотря на то, что технология не схожа, идея перехода та же: подготовьте цифровое телевидение, а затем, когда у нас был переход с аналогового на цифровое, сбои были минимальными.

Итак, возвращаясь к вопросу на миллион фунтов … возможно ли использование водорода для отопления? Отвечаю абсолютно. Я своими глазами видел, как это работает в наших лабораториях. Я не вижу причин, почему этот отличный чистый газ не должен или не должен быть ключевой частью меняющейся ситуации в сфере отопления.

Как я упоминал ранее, в то время как в новых зданиях могут быть установлены тепловые насосы, я уверен, что водород будет использоваться для тех существующих свойств, жители или владельцы которых хотят как можно меньше разрушать свою жизнь.Хотя это может произойти и через пару лет, уверяю вас, ожидание того стоит.

Мартин Бриджес — директор по техническим коммуникациям и управлению продуктами в Worcester Bosch


Комментарии

Авторизуйтесь, зарегистрируйтесь чтобы комментировать

Авторизоваться
регистр

Топливо для размышлений — прототип водородных газовых котлов — CIBSE Journal

Поскольку на отопление приходится около половины потребления энергии в Великобритании и около трети выбросов парниковых газов (ПГ), удаление углерода из систем отопления и горячего водоснабжения стало ключевым вопросом, если Великобритания хочет достичь своих целей по нулевому выбросу углерода к 2050 году.

Одно из решений, которое набирает обороты, — это замена природного газа водородом, преобразование существующей газовой инфраструктуры Великобритании для использования с этой низкоуглеродной альтернативой. В настоящее время проводится несколько испытаний бытовых и коммерческих водородных растворов, которые могут использовать существующие трубопроводы, некоторые из которых были ранее освещены в журнале CIBSE (см. «В разработке», октябрь 2019 г.).

Поскольку правительство Великобритании рассматривает свои планы декарбонизации для производства тепла и горячей воды, Worcester Bosch анонсировала первую в стране котельную систему, способную работать на 100% водороде, а Baxi Heating заявила, что запустит в Великобритании испытания водородных котлов. этот год.

Помимо сжигания водорода, единственным побочным продуктом которого является вода, прототипы работают на природном газе. Это означает, что они могут быть развернуты сейчас и переведены на подачу водородного газа, если / когда это станет реальностью, без необходимости установки совершенно новой системы отопления.

Коммерческое внедрение

Демонстрируя свои возможности для разработки этой технологии, Worcester Bosch и Baxi Heating признают, что до полного коммерческого внедрения водородных котлов остается еще несколько лет.

Мартин Бриджес, технический директор Worcester Bosch Group, объясняет, что она поставляет два прототипа котла для демонстрационного мероприятия Департамента бизнеса, энергетики и промышленной стратегии (BEIS) в первом квартале этого года. Затем будет произведено больше единиц для более обширных испытаний к концу 2020 года.

«Однако для того, чтобы полностью коммерциализировать этот продукт, мы ждем решения правительства о нажатии зеленой кнопки для водорода», — говорит Бриджес.«Как только мы получим это, мы сможем сделать их коммерчески доступными в тех объемах, которые мы продаем сейчас, к 2025 году».

Джефф Хаус, глава отдела внешних связей Baxi Heating, говорит, что водородные котлы его компании (такие как Worcester Bosch) будут использоваться в рамках программы испытаний Hy4Heat в ближайшие месяцы, и запланированы дальнейшие испытания. «Как только появится некоторая уверенность в том, что это твердая цель правительства, мы можем подготовиться к коммерческому производству», — говорит Хаус.

Обе компании считают, что обязательство правительства использовать водород как часть стратегии низкоуглеродной энергетики — и до даты, когда будут продаваться только водородные котлы — станет зеленым светом для промышленности и цепочки поставок Великобритании. увеличить инвестиции в технологии.

Водородный котел Worcester Bosch

  1. Предотвращение обратного возгорания — водород имеет более высокую скорость пламени, чем природный газ. Одним из ключевых технических достижений водородных котлов являются горелки, которые могут удерживать стабильное пламя водорода при его высокой скорости.
  2. Контроль соотношения газ-воздух — водород имеет очень похожие свойства потока энергии с природным газом, поэтому новые компоненты будут очень похожи.
  3. Конденсат — водород производит значительно больше конденсата, чем природный газ.Это необходимо учитывать при проектировании тепловых ячеек.
  4. Совместимость материалов — При низком давлении, используемом в небольших котлах, большинство материалов, используемых в настоящее время для природного газа, будут подходить для водорода.
  5. Обнаружение пламени — пламя водорода невидимо и не создает электрического сигнала, но может быть обнаружено по его ультрафиолетовому (УФ) излучению.
  6. Конверсия

  7. — Чтобы свести к минимуму влияние конверсии, котлы будут разрабатываться так, чтобы их можно было быстро и легко перенастроить на водород в день конверсии.
  8. Производительность — мощность, эффективность и выбросы водородных приборов будут такими же, как и у газовых котлов. Продукты горения очень чистые.
  9. Газонепроницаемость — Водород имеет небольшой размер молекулы. Тем не менее, уровень утечки аналогичен природному газу, и маловероятно, что потребуется значительная реконструкция.

Техника

Так чем же отличается технология водородного котла и что это означает для установки и переоборудования оборудования?

Обычный котел, работающий только на природном газе, может отлично работать с содержанием водорода до 20%, говорит Бриджес, но некоторые изменения в технологии необходимы для более чем 20% водорода.«Гидравлика, водяная система, насос, теплообменники такие же; В первую очередь, требуются изменения в системе зажигания и сжигании водородного пламени », — добавляет Бриджес.

«Пламя не видно. В нем также нет углерода, и в настоящее время мы чувствуем, что он горит, с помощью схемы выпрямления пламени. Небольшой электрический заряд передается между двумя датчиками, погруженными в пламя. Если углерода нет, через него не будет потока электронов. Поэтому мы должны использовать ультрафиолетовую ячейку, чтобы обнаружить, что пламя горит ».

Другие характеристики газообразного водорода также требуют некоторых изменений. Водород имеет более высокую скорость пламени, чем природный газ, поэтому требуется другая горелка. Одним из ключевых технических достижений водородных котлов являются горелки, которые могут удерживать стабильное водородное пламя против его высокой скорости.

Преобразование водородных котлов с природного газа на водород очень простое. «Когда водород включен, потребуется всего две или три небольших замены компонентов, чтобы сделать его пригодным для 100% водорода», — говорит Бриджес.«Мы предполагаем, что на преобразование у инженеров уйдет около часа».

Точно так же Baxi’s House ожидает, что процесс конверсии будет очень похож на типичную повседневную замену компонента в обычном котле. «Мы можем отправить инженера с пакетом для переоборудования, чтобы он быстро его переоборудовал», — добавляет он, и никаких изменений трубопроводов или других систем отопления не потребуется. «Это вмешательство с минимальными нарушениями».

Первоначально водородные котлы могут стоить на 50-100 фунтов больше, чем обычные газовые котлы, но Бриджес рассматривает это как относительно небольшую надбавку за перспективу установки, установка которой стоит несколько тысяч фунтов.Однако, если это будет предписано, он не ожидает, что потребители будут спешить покупать новую технологию, когда начнут появляться котлы, поскольку они фактически станут вариантом по умолчанию, когда любой котел обычно заменяется.

«Мы можем повторно использовать 135 000 миль газопровода»

Замена природного газа водородом позволит Великобритании использовать существующую инфраструктуру, говорит Мартин Бриджес

Ожидается, что этим летом

BEIS опубликует технологическую дорожную карту, но в настоящее время он рассматривает политику и оценивает мнения.Мы надеемся, что он установит политику готовности к водороду для будущих продаж котлов, скажем, с 2025 года. Это обеспечит перспективу, но, в то же время, технология будет совместима с существующими поставками газа, даже если поставки водорода будут отложены. или не бывает.

Однако, даже если правительство введет в действие котлы, работающие только на водороде, перевод газовой сети Великобритании с природного газа на полностью водородный вряд ли произойдет до середины 2030-х годов, хотя введение до 20% водородной смеси в систему существующая газовая сеть до этого, чтобы снизить выбросы углерода, возможна в качестве промежуточной меры, которая будет работать с существующими обычными газовыми котлами.

Тем не менее, это возможность использовать существующую инфраструктуру в рамках британской стратегии декарбонизации. Хотя для внедрения водорода еще предстоит проделать большую работу, большая часть инфраструктуры уже создана. В Великобритании под землей проложено около 135 000 миль газопроводов, большая часть которых переоборудована на полиэтиленовые. После завершения он станет идеальной средой для транспортировки водорода. Мы можем использовать эту сетевую инфраструктуру, общественная стоимость которой составляет 40 миллиардов фунтов стерлингов, и относительно легко перепрофилировать ее для производства водорода.

Кроме того, с учетом того, что ежегодно в Великобритании продается около 1,7 миллиона котлов, если с 2025 года будет введено требование о наличии котлов, работающих только на водороде, естественная замена котлов в течение ожидаемого 10-летнего периода внедрения до того, как произойдет переключение, приведет к в подавляющем большинстве домов установлены водородные котлы. Для этого потребуется простой процесс преобразования, выполняемый инженером.

Почему водород, а не тепловые насосы? Водород имеет ряд преимуществ перед тепловыми насосами, особенно в существующих домах.Главный из них — отсутствие сбоев — вам не придется менять радиаторы или трубопроводы в существующей системе отопления. Также есть проблема с пространством. В настоящее время в Великобритании около 17 миллионов домов с установленными комбинированными котлами, но без накопительного водонагревателя. Тепловой насос должен быть у вас, и для многих домов — особенно небольших, таких как квартиры и дома с террасами — будет сложно найти место.

Существует также проблема дополнительного спроса, который тепловые насосы в каждом помещении будут предъявлять к сети.Было подсчитано, что избавление страны от углерода в отоплении и горячей воде с помощью водорода обойдется примерно в 140 миллиардов фунтов стерлингов по сравнению с примерно 400 миллиардами фунтов стерлингов на электроэнергию.

Это трудные решения, но водород представляется наиболее экономически эффективным и наименее разрушительным вариантом — и у нас есть навыки для его реализации, и для перехода на водород инженеров-газовиков требуется лишь короткий учебный курс.

Мы надеемся, что правительство примет решение по водороду — так или иначе — и проинформирует промышленность к концу года.Как только он нажмет зеленую кнопку, это позволит нам инвестировать в необходимое масштабирование наших производственных мощностей, но мы не будем делать это спекулятивно. Мы могли бы поставлять в больших объемах в 2025 году и хотели бы, чтобы «водородный» был доступен во всем диапазоне.

  • Мартин Бриджес — технический директор Worcester Bosch Group

Рынок водородных котлов

По оценкам МЭА, доля выбросов CO2 в строительном секторе растет и достигла почти 10 ГтCO2, что составляет около 28% от общих мировых выбросов CO2, связанных с энергетикой.Этот показатель может даже увеличиться до 38%, если добавить выбросы от строительной отрасли. Есть огромные возможности для сокращения выбросов в строительном секторе, который является третьим по величине загрязнителем после промышленности и транспорта.

Отопление помещений и нагрев воды являются двумя основными виновниками энергопотребления и выбросов CO2 в строительном секторе. Неэффективные котлы и энергоемкая энергия с высоким содержанием углерода могут еще больше увеличить коэффициенты выбросов.

В системах отопления происходят некоторые усовершенствования, и водородные котлы являются одним из них. Однако эта технология еще не получила полного коммерческого внедрения. Водородные котлы считаются идеальной заменой котлам, работающим на природном газе.

Водородные котлы — это гибридные газовые отопительные котлы, работающие на природном газе или 100% водороде. Преимущество использования водорода заключается в том, что это безуглеродный газ, который выделяет только воду при горении, тогда как природный газ выделяет CO2 при сгорании.

Типы котлов

Котлы используются для горячей воды или пара.Существует три типа систем котлов: обычные, системные и комбинированные (также известные как комби).

Обычные котлы — это традиционные котлы, которые зависят от резервуара с холодной водой для подпитки накопителя горячей воды для поддержания уровня воды в системе центрального отопления. С другой стороны, системные котлы не полагаются на резервуар для холодной воды, а нуждаются в резервуаре с горячей водой для хранения нагретой воды. Комбинированные котлы не нуждаются в баке или цилиндре и производят горячую воду по запросу. Это также водонагреватель и котел центрального отопления в одном компактном блоке.Существует также комбинированный теплоэнергетический котел (ТЭЦ), который вырабатывает тепло и электроэнергию в рамках единого процесса.

Большинство котлов во всем мире предназначены для работы на природном газе, но другие типы котлов работают на электричестве, угле, масле, паре и древесине.

  • Водородные котлы могут работать на 100% водороде или природном газе.
  • Газовые котлы используют в качестве топлива природный газ.
  • Электрические котлы используют электричество для нагрева воды.
  • Масляные котлы работают на масле.
  • Котлы LPG используют сжиженный углеводородный газ в качестве источника.
  • Котлы на биомассе сжигают древесные гранулы или древесную щепу для нагрева воды, которая затем используется для обогрева помещений и обеспечения горячей водой.

Технология водородных котлов

Одним из разрабатываемых видов технологии является интегрированный котел. Другими словами, котел может удовлетворить свою потребность в энергии, производя водород. В идеальном мире котлы должны работать именно так и способствовать сокращению выбросов. Однако особого успеха технология не получила.Стоимость может быть одним из препятствий, поскольку для развертывания таких технологий требуется финансирование.

Итальянская Giacomini была первой компанией, которая представила технологию котлов с интегрированной системой еще в 2010 году после усовершенствования технологии водородных котлов, работающих на сжигании водорода. С тех пор его котел H₂ydroGEM доступен на рынке. Котел может производить водород через встроенный электролизер, используя электроэнергию через солнечные батареи. Он выделяет кислород в качестве побочного продукта в атмосферу и хранит водород в резервуаре, который поставляется вместе с котлом.Котел работает на водороде с катализаторами, обеспечивающими беспламенное горение. Он также отправляет водород в дополнительную систему топливных элементов для производства электроэнергии. Эксплуатационные расходы на эксплуатацию H₂ydroGEM практически отсутствуют.

Технология водородных котлов Giacomini (H₂ydroGEM)

Помимо технологии интегрированных котлов, технология котлов ТЭЦ (комбинированного производства тепла и электроэнергии) использует топливные элементы с природным газом в качестве входа. Топливные элементы выполняют электрохимическую реакцию с выделением тепла и электричества.В настоящее время только две компании предлагают эту технологию в Великобритании. Одним из них является Bluegen, дочерняя компания итальянской компании Solid Power Spa Group. Другой — немецкая Viessmann, разработавшая технологию в партнерстве с японской Panasonic.

Помимо этих двух технологий, существует быстро развивающаяся технология, которая, вероятно, заменит природный газ водородом. Технология предлагает водородные котлы, которые повторяют тот же рабочий процесс, что и котлы, работающие на природном газе.

Некоторые критики заявили бюллетеню h3, что водородные котлы не приносят большой технической революции. Единственное изменение, которое это приносит, — это сжигание другого топлива, в данном случае водорода. Один из основных вопросов будет заключаться в том, откуда в этих котлах будет поступать водород? Будут ли они использовать зеленый водород или водород на основе ископаемого топлива?

Водородные котлы также называют «гибридными котлами», поскольку они совместимы с природным газом и 100% чистым водородом. Британская компания Worcester Bosch, входящая в состав Robert Bosch GmbH, и BDR Thermea Group находятся в авангарде разработки таких котлов.Они уже разработали и испытали котлы, которые могут работать на 100% на водороде. В пилотных проектах уже установили водородные котлы в разных местах.

Теоретически котлы, которые разрабатывают Worcester Bosch и BDR Thermea, также физически похожи на существующие газовые котлы. Поэтому водородные котлы можно устанавливать в домах без дополнительных ремонтных работ. Worcester Bosch тестирует свою котельную технологию в нежилых домах в Великобритании. Он является частью немецкой транснациональной инженерной и технологической компании Robert Bosch GmbH.

BDR Thermea Group заявила, что ввела в эксплуатацию первый в мире бытовой водородный котел в реальных условиях в Розенбурге, Нидерланды. Компания разработала технологию в своем центре исследований и разработок (R&D) BDR Thermea Group в Италии. Он планирует больше полевых испытаний и планирует установить сотни водородных котлов в ближайшие годы. BDR Thermea Group со штаб-квартирой в Апелдорне, Нидерланды, управляет некоторыми ведущими брендами, включая De Dietrich, Baxi, Remeha, Brotje, Chappee, Utica, Dunkirk и Baymak.

Worcester Bosch и BDR Thermea разрабатывают водородные котлы

Сходства, различия и проблемы

  • Водородные котлы устанавливаются и работают так же, как котлы, работающие на природном газе. Никаких дополнительных изменений при установке не требуется.
  • Подобно природному газу, водород также можно распределять по трубопроводам. Однако, в отличие от природного газа, водород менее плотный, и его необходимо сжимать и хранить под высоким давлением.Водород также может реагировать на некоторые металлы и даже может повредить определенные трубопроводы.
  • Подобно водороду, природный газ также не имеет запаха в нормальном состоянии. Искусственный запах добавляется к природному газу с помощью химического вещества, называемого меркаптан, для придания ему характерного запаха, помогающего обнаруживать утечки. Для решения проблемы утечки к водороду также можно добавить искусственный запах.
  • В настоящее время производство водорода рентабельным способом в больших масштабах является сложной задачей. Производство зеленого водорода с использованием метода электролиза в настоящее время не является рентабельным.Кроме того, инфраструктура для производства водорода в больших количествах еще не создана. В настоящее время единственный подход, который кажется жизнеспособным, — это производство голубого водорода методом паровой конверсии метана (SMR) с технологией хранения углерода (CSS), чтобы сделать его экологически безопасным.
  • Водород может быть немного более подвержен риску возгорания по сравнению с природным газом, так как он быстрее рассеивается. Поскольку водород имеет более низкую плотность, в случае утечки он может легко растекаться. Однако быстрое распространение также является преимуществом, так как может быстро потерять концентрацию.
  • Природный газ горит типичным синим пламенем, тогда как водород горит бледно-голубым пламенем, которое почти не видно в темноте. Однако технология водородных котлов решит такие проблемы, особенно обнаружение пламени.
  • Потребуются структурные изменения существующей трубопроводной инфраструктуры, чтобы сделать ее совместимой с транспортировкой водорода. Однако это потребовалось бы, когда через сеть начнет течь 100% водород.
  • При переходе на 100% водород не будет никаких углеродных элементов, обеспечивающих ток ионизации. Следовательно, производителям котлов придется искать альтернативные методы.

Перспективы

Будущее водородных котлов выглядит многообещающим и может стать лучшей альтернативой газовым котлам для сокращения выбросов углерода. Однако стоимость производства зеленого водорода должна снизиться.

Килский университет в Великобритании реализует проект под названием HyDeploy по оценке жизнеспособности смешивания 20% водорода с природным газом в национальной энергосистеме. Считается, что при смеси 20:80 нет необходимости менять котлы или установку в большинстве домов Великобритании.Великобритания планирует начать использовать смесь водорода и природного газа 20:80 к 2025 году. Это означает, что большинство современных котлов готовы к использованию природного газа с содержанием водорода не менее 20%.

В конце первого квартала 2021 года около 650 домов в небольшой британской деревушке под Ливерпулем под названием Винлатон будут частично отапливаться водородом с использованием смесей 20:80 в течение 10 месяцев. Законодательство Великобритании не допускает, чтобы доля водорода в национальной сети в любое время составляла более 0,1%. HyDeploy утверждает, что 20% газовой смеси в настоящее время является самой высокой долей, тестируемой в Европе.

По оценкам, во всем мире установлено около 150 миллионов бытовых котлов. Итак, с появлением водородных котлов спрос на замену огромен. Крупные котельные компании стараются воспользоваться этой возможностью как можно быстрее; хотя законодательство и отсутствие инфраструктуры являются основными препятствиями для развертывания водородных котлов. Чтобы эти котлы были рентабельными и рентабельными, их необходимо производить в больших масштабах.

Новые газовые котлы работают на водороде ›h3-international

Sunfire-Home

Немецкие потребители, нуждающиеся в новой системе отопления, проявляют растущий интерес к домашним топливным элементам, оценка, проведенная государственным агентством по водородным и топливным элементам. Хотя в наши дни на рынке мало систем, причем довольно дорогих, их количество растет. Судя по всему, какое-то время правительство продолжит финансировать сектор. Следующие параграфы предлагают краткое изложение того, что в настоящее время доступно для продажи.

Немецкие поставщики систем отопления для дома заявляют, что готовы перейти на самую высокую передачу. По крайней мере, участники Инициативы по топливным элементам, также известной как IBZ, как сообщается, работают над выводом на рынок новых систем.

В феврале компания Sunfire Fuel Cells из Нойбранденбурга, дочерняя компания Sunfire, представила новый обогреватель в Берлине. Эта система твердооксидных топливных элементов может работать на метане, основном компоненте природного газа, или на смеси пропана и бутана. Поскольку стратегия продаж Sunfire сосредоточена вокруг использования сжиженного нефтяного газа, она сотрудничает с газовыми компаниями, чтобы извлечь выгоду из их каналов распределения.

Сжиженный углеводородный газ уже несколько десятилетий используется в жилищном секторе, в основном в сельской местности, где некоторые здания не подключены к газовой сети.Sunfire-Home предлагает поставщикам возможность привлечь новых клиентов, которые хотят перейти с нефти на газ. Как правило, этим клиентам также требуется большее количество сжиженного нефтяного газа, поскольку (некоторые) домашние топливные элементы сконфигурированы для комбинированного использования тепла и электроэнергии.

Разработанная частично на основе опыта бывшего делового партнера Sunfire Vaillant, новая система SOFC теперь будет запущена в промышленное производство. Sunfire-Home устанавливается как дополнение к обычной системе отопления и может работать в зданиях с подключением к газовой сети или без него, в последнем случае с использованием сжиженного нефтяного газа.

подробнее в h3-international май 2020

Связанные

Водородный котел

— Запуск продукта Pure Energy Center

0

Соединенное Королевство. , Июнь 2012 г. — Pure Energy Center

Водородный котел — Слева направо: Элизабет Джонсон из Pure Energy® Center; Фергус Юинг, MSP, министр энергетики

Pure Energy ® Center рада объявить о запуске и демонстрации нового типа водородных котлов в Великобритании на All Energy Conference 23 rd и 24 th мая 2012 года.Водородный котел будет установлен этим летом в Инновационном центре Файф, Метил, Файф. Это будет первый котел такого типа, который будет установлен для отопления здания на возобновляемом водороде (h3). Возобновляемый водород будет производиться на площадке h3Office. Котел продемонстрирует, как избыточная энергия из возобновляемых источников может храниться в виде водородного топлива, а затем использоваться для обогрева шотландских домов и зданий. Котел с питанием от чистого водорода ® был представлен на стенде All Energy на стенде Invest in Fife.”

Что такое водородный котел?

Pure Energy ® Center Старший инженер, г-н Винченцо Ортиси сказал, что «Водородный котел представляет собой конденсационный газовый котел, работающий на чистом водороде ® . Как и любой другой котел, работающий на природном газе, это устройство предназначено для лучистого отопления, например для обогрева полов и помещений ».

Сгорание внутри котла достигается без пламени и без опасных выбросов благодаря специальным катализаторам, работающим при низких температурах.Фактически, выбросы диоксида углерода (CO2) отсутствуют, поскольку и реакция, и топливо не содержат углерода.

Каковы выбросы водородного котла?

Единственным побочным продуктом котла h3 является вода; в паровой и жидкой формах. Рекуперация отработанного тепла, содержащегося в выхлопе котла, используется для предварительного нагрева холодной воды, поступающей в котел. Это максимизирует эффективность системы (обычно более 90%).

Элизабет Джонсон сказала: « Pure Energy ® Center — это новаторское комплексное водородное решение, предназначенное для предоставления шотландским жилищным ассоциациям, общинам, владельцам зданий и другим лицам средств подачи тепла из возобновляемых источников в любое строительство.