Электрогенератор от природного газа

Говорим про газовые генераторы для дома на природном газе

Низкая цена газового топлива заставляет находить для него все больше применений. Трудно сказать, кто первым придумал перевести портативный бензиновый электрогенератор на питание природным газом, но благодаря дешевизне вырабатываемой электроэнергии эти системы очень быстро распространились, ведь цена газа в несколько раз меньше, чем у бензина. Другим важным преимуществом газовых генераторов стало значительно большее удобство использования в качестве аварийного источника электропитания частного дома — сжиженный газ, в отличие от бензина или дизельного топлива, может храниться неограниченно долго, и генераторная установка всегда будет готова к запуску. Многие модели газовых генераторов оснащаются системой автозапуска, автоматически приводящей их в действие при пропадании напряжения в электросети дома.

Выхлоп газовых генераторов чище, а их ресурс — больше, чем у бензиновых, так как в отличие от бензина газ не разлагается при хранении, а содержание примесей в бытовом газе на порядок меньше.

Устройство

Наиболее дешевыми и распространенными являются поршневые газовые электрогенераторы — это ближайшие родственники бензиновых. Более того, большинство моделей имеют резервный бензобак и карбюратор, что позволяет им работать на любом виде топлива. Цена таких генераторов выше, чем у работающих исключительно на бензине, но она окупается при частой эксплуатации достаточно быстро.
Сама система питания газового двигателя очень проста — она представляет собой газовый редуктор, производительность которого управляется разряжением во впускном коллекторе двигателя либо задается при заводской тарировке. Кроме того, в целях безопасности выход редуктора блокируется при отсутствии разряжения, что предотвращает утечку газа при внезапной остановке двигателя.

Важным преимуществом газовых генераторов является способность работать с разными источниками топлива: вы сможете применять и сжиженный пропан в баллонах, и метан из централизованной сети газоснабжения. Но при использовании сжиженного газа есть один минус, который ярко проявляется в холодное время года: плохая испаряемость пропана требует подогрева редуктора, и тем сильнее, чем больше расход газа. Поэтому на газовых установках гораздо чаще можно встретить водяное охлаждение по сравнению с бензиновыми — это позволяет наиболее просто и эффективно обеспечить обогрев редуктора.

Если же при питании генератора используется испаренный газ, то обмерзает уже сам баллон, в результате чего сильно падает давление подачи газа. При этом осуществлять подогрев баллона по правилам техники безопасности запрещается.

Подключение к газовой магистрали низкого давления значительно удобнее и не требует обогрева, но по понятным причинам ограничивает сферу применения стационарными установками.

Вторым видом двигателей, который специфичен именно для газовых генераторов, стали
газотурбинные установки. Типичная газовая турбина состоит из трех частей:

• Компрессор. Его задача — нагнетание атмосферного воздуха в камеру сгорания с целью создания в ней превышения давления (напомним, что с давлением в камере сгорания прямо связан КПД двигателя). Конструктивно он представляет собой центробежный нагнетатель с большим числом лопаток.
• Камера сгорания газовой турбины — это полость, в которую подается природный газ через форсунку. Для запуска служит установленная в камере сгорания искровая свеча. Важным отличием газовой турбины от поршневого двигателя является непрерывность горения, что делает систему зажигания необходимой только в момент запуска. Обычно включает зажигание термопара, расположенная в камере сгорания — это позволяет повторно запустить турбину, если горение нестабильно (например, при прогреве турбины).
• Значительный рост давления при горении направляет поток газов на лопатки турбины. Она расположена на одной оси с компрессором и имеет схожую конструкцию, за исключением того, что ее лопатки выполнены из более жаропрочных сплавов. Под действием давления газов турбина начинает вращаться, приводя в движение компрессор и внешнее оборудование.

Каковы преимущества газовой турбины над поршневым двигателем? В первую очередь, это значительно больший ресурс при правильной эксплуатации, так как единственная пара трения в ней — это подшипники оси, ресурс которых при качественной смазке очень велик. Во-вторых, за счет непрерывного горения удельная мощность газовой турбины гораздо выше — если у четырехтактного поршневого двигателя 3/4 времени работы занимают впуск, сжатие рабочей смеси и выпуск отработавших газов, то в газовой турбине крутящий момент к ее валу приложен всегда. Отсутствие потребности в преобразовании возвратно-поступательного движения во вращение делает уровень вибраций ГТД на порядок меньшим, чем у поршневого мотора, благодаря чему использование турбины более комфортно.

Но есть и очевидный минус — необходимость в высокой точности изготовления и дорогие материалы делают газовые турбины весьма дорогими по сравнению с поршневыми двигателями.

Эксплуатация совместно с автономным газовым котлом

Если для отопления частного дома используется газовый котел, применение для резервного питания газового генератора становится еще более привлекательным:

• Само по себе наличие газового котла, являющегося потребителем больших объемов газа, означает наличие подключения к сети либо газгольдера у дома.
• Газовые котел и генератор взаимно дополняют друг друга: система отопления не дает генератору обмерзать (систему водяного охлаждения генератора можно прямо связать с отоплением), генератор обеспечит работу циркуляционных насосов при отключении электроэнергии. При достаточной мощности генераторной установки вы получаете полностью автономную систему электротеплоснабжения.

Установки для получения газа

В некоторых случаях можно обойтись даже без источника природного газа, получая топливо при помощи газогенератора.
Чтобы не возникла путаница из-за совпадения терминов в русском языке, здесь и далее под «газовым генератором» мы будем подразумевать электрогенератор, а под «газогенератором» — устройство для получения газового топлива.
Газогенератор — далеко не новое устройство: еще в Великую Отечественную дефицит бензина приводил к переводу бензиновых грузовиков и автобусов на подобное питание. Принцип работы газогенератора состоит в получении угарного газа при неполном окислении (тлении) различного горючего: дров, угля и так далее. Так как угарный газ (монооксид углерода) может гореть с образованием углекислого газа (диоксида углерода), его можно использовать как топливо для двигателя внутреннего сгорания. Многие энтузиасты и по сей день устанавливают такие установки не только на автомобили, но даже на мотоциклы вместо коляски.

• Камера сгорания. Для обеспечения достаточной производительности она должна иметь большой размер, обычно используется металлическая бочка, в которой прорезается лючок для закладки горючего и очистки от золы, а также врезается патрубок с регулируемой заслонкой, управляющей поступлением кислорода. Для облегчения розжига обычно применяется электровентилятор, после выхода газгена в рабочий режим отключаемый.
• Фильтр-охладитель. Он остужает горячий газ и отсеивает выносимые вместе с ним из камеры сгорания частицы золы. Как правило, фильтр используется двухсекционный: первая секция циклонного типа отсеивает крупные частицы, вторая со сменным бумажным фильтром осуществляет тонкую фильтрацию.

Так как газогенератор не может создать достаточно высокого давления, его можно использовать только для питания поршневых двигателей — газ втягивается разряжением во впускном коллекторе.

Как построить газогенератор? Это достаточно просто. В верхней части бочки либо другой подходящей по размерам металлической емкости вырежьте отверстие для загрузки. Его размеры определяет применяемое топливо: лючок дровяного газгена должен быть больше, чем у угольного варианта.

Регулировка производительности генератора осуществляется заслонкой, врезанной в патрубок, который изготавливается из отрезка водопроводной трубы диаметром 2-2,5 дюйма и приваривается к стенке бочки в ее нижней части. Вентилятором для розжига послужит любое подходящее устройство: фен, приспособление для сдувания листьев и так далее.

Хорошая заготовка для фильтра — это фильтр от грузовика вместе с корпусом. Металлической трубой соедините его с отверстием в верхней части камеры сгорания для забора газа, а выход фильтра подключите к питанию электрогенератора через тройник с вентилем на свободном отводе.

Для запуска газгена его нужно полностью загрузить топливом, закрыть загрузочный лючок и через нижний патрубок разжечь топливо. До выхода газгена на рабочий режим подавайте воздух принудительно. Упомянутый выше вентиль на тройнике должен быть открыт для обеспечения тяги. Когда поднесенная к выходу вентиля спичка начнет поджигать выделяющийся газ, отсоедините вентилятор от воздухозаборного патрубка и закройте контрольный вентиль.

При эксплуатации самодельного газгена есть ряд нюансов:

• Нельзя плотно набивать его топливом или оставлять много свободного места — в первом случае процесс пиролиза будет прерываться, во втором — перейдет в горение.
• Если газген работает с перебоями даже при полностью открытой заслонке, используйте более крупнофракционное топливо либо, если это невозможно, не отключайте вентилятор после прогрева камеры сгорания.

Переоборудование бензогенератора на газ

Возможно, у вас уже есть бытовой бензогенератор, и прочтение этой статьи заставило задуматься — не перевести ли свой генератор на более дешевое топливо, заодно и повысив его ресурс? Что ж, это вполне возможно.

Для того, чтобы переделать бензиновый генератор на газ, потребуется приобрести комплект, состоящий из специального редуктора, газового жиклера и смесителя.

1. Глушится вентиляция поплавковой камеры карбюратора, а его жиклер заменяется на идущий в комплекте.
2. В корпусе воздушного фильтра сверлится отверстие, через которое будет пропущен газовый шланг. Уплотнение отверстия достигается применением резиновой втулки.
3. Перед входом карбюратора закрепляется смеситель, питающий его шланг выводится наружу через ранее проделанное отверстие.
4. В подходящем месте рамы генератора закрепляется редуктор, после чего он соединяется со смесителем и газовым баллоном.

Настройка дозатора газа осуществляется после прогрева двигателя на бензине. Плавно убавляя подачу газа, нужно поймать момент, когда работа двигателя станет менее стабильной, и после этого несколько обогатить смесь.

Более дешевый вариант подключения к газовому баллону или магистральной сети заключается в применении промышленного редуктора низкого давления и самодельного смесителя с подбором проходного сечения смесителя согласно давлению газа.

Для обеспечения безопасности эксплуатации перед редуктором должен ОБЯЗАТЕЛЬНО устанавливаться электроклапан, запитанный от самого генератора, чтобы автоматически отсекать газ при остановке двигателя. В этом случае прогрев двигателя генератора осуществляется на бензине, а уже после этого закрывается бензокран и подается газ.

Насколько оправданы подобные самоделки — газогенераторы, самодельные двухтопливные системы? Увы, даже при высоком качестве изготовления они не дотягивают по надежности до заводских систем, а экономия может обернуться неприятностями. Особенно опасны утечки угарного газа при эксплуатации самодельных газогенераторов. По возможности старайтесь эксплуатировать самодельные устройства только на улице или во вспомогательных помещениях.

Большой обзор про выбор генератора

Как выбрать?

Первым критерием является мощность и количество фаз генераторной установки. Здесь необходимо исходить из типа и мощности предполагаемой нагрузки:

1. Нагрузку, создаваемую потребителями без реактивной составляющей (освещение, электроника) суммируем без коррекции.
2. Мощность, потребляемую электродвигателями, умножаем на поправочный коэффициент от полутора до трех (мощные электромоторы с большим пусковым током — электронасосы, холодильники), и также суммируем.
3. При выборе генератора учитываем его собственное реактивное сопротивление и как минимум 25-процентный запас по мощности.

Пример: В доме необходимо обеспечить питанием 4 лампы мощностью 100 Вт каждая, ноутбук с 65-ваттным блоком питания и холодильник мощностью 300 Вт. Считаем: активное потребление освещения и БП ноутбука — 465 Вт, что без коррекции дает полное потребление энергии в те же 465 ВА. С учетом пускового тока и реактивной составляющей полное потребление энергии холодильником принимаем не менее 600 ВА, в сумме — 1065 ВА, с запасом мощности — не менее 1,3 кВА, а учитывая потери в самом генераторе его мощность должна быть как минимум 1,5 кВА, оптимально — 2 кВА.

Далее выберите тип питания. Если ваш дом подключен к газовой сети, оптимальным будет выбор генератора, настроенного именно на такое питание, в противном случае выберите генератор, рассчитанный на сжиженный пропан.

В-третьих, определитесь — нужен ли вам автозапуск? Конечно, это удобно, но потребует постоянного подключения к газовому питанию, что менее безопасно, чем ручное открытие запорного крана при необходимости запуска.

При эксплуатации в холодное время года генератор должен иметь возможность запуска на бензине и обогрев редуктора либо предпусковой подогрев, иначе его будет очень трудно запустить.

На видео рассказывается про газовые генераторы для дома на примере конкретной модели

Водяное или воздушное охлаждение? Здесь нужно учитывать не только меньшую цену агрегатов с воздушным охлаждением, но и условия эксплуатации: в холодное время года и при необходимости длительной работы предпочтительнее генератор с водяным охлаждением.

На рынке представлены генераторы многих производителей: KOHLER-SDMO, Honda, Gaslux, Kipor, Briggs&Stratton. Рассмотрим наиболее распространенные модели разного назначения:

• KIPOR KNE5500E — компактный агрегат с однофазным генератором мощностью 4,5 кВА. Его поршневой двигатель рассчитан на питание природным газом под давлением 2 кПа, благодаря чему может использовать как газ в баллонах, так и из магистральной сети. Его цена — 70 тысяч рублей, автозапуск — опционален (за доплату). Хороший выбор для резервного питания небольшого дома, где живут преимущественно в теплое время года.
• Gazlux СС2500B — один из самых дешевых генераторов на рынке, его максимальная мощность в 2,5 кВА делает его непригодным для работы с большими нагрузками, а воздушное охлаждение накладывает определенные ограничения на температуру эксплуатации. Этот генератор ценой 47 тысяч — неплохой выбор, если вам нужно обеспечить резервное питание циркуляционного насоса в системе отопления. Ресурс двигателя, как и у прочих китайских производителей, невелик: 3000 моточасов.
• Gazlux СС5000D имеет шумозащитный кожух и мощность, достаточную для обеспечения дачного дома или небольшого коттеджа. При использовании в холодное время устанавливайте его внутри помещения. Цена этого генератора — 95 тысяч рублей.
• HONDA SH 5500 также сможет обеспечить небольшой дом, а его цена в 107 тысяч компенсируется большим, чем у китайских генераторов, ресурсом как двигателя (5000 моточасов), так и бесщеточного альтернатора.
• SDMO (KOHLER) RES14-220 — это генератор уличного исполнения во всепогодном кожухе, 11 кВА мощности которого хватит для обеспечения частного дома электроэнергией в течении длительного времени. Эти генераторы лидируют на рынке по надежности: их паспортный моторесурс составляет 10000 моточасов, но и цена соответствует высоким характеристикам: 398 тысяч рублей.

Данный генератор показан на видео

Источник