Отопление на водороде: почему не стоит выбирать котлоагрегат на водородном топливе для отопления частного дома, обзор и сравнение эффективности и экономичности, лучшие модели и их цены

Отопление на водороде, водородная установка и горелка для обогрева дома, сборка своими руками

Для получения тепла в доме можно использовать различные источники энергии. Есть среди них и достаточно необычные варианты – например, водородное топливо. В настоящее время отопление водородом используется отечественными потребителями редко из-за некоторых сложностей в получении сырья.

Однако метод этот все равно считается самым экологически чистым и обеспечивает нагрев больших помещений. А расходы на такое отопление будут хотя и большими по сравнению с использованием в качестве энергоносителя газа, однако заметно меньшими по сравнению с эксплуатацией твердотопливных и электрических котлов.

Содержание

Особенности водородного отопления

Впервые отопление дома на водороде было разработано итальянскими изобретателями. Созданный ими прибор практически не создавал шума и не выбрасывал в атмосферу вредные вещества. При этом температура внутри котлов была невысокой, и оборудование можно было делать не из чугуна или жаропрочной стали, а из обычного металла и даже пластика.

Водородный котел отопления

«Классическим», низкотемпературным вариантом отопления на водороде является выделение тепла в процессе образования воды из водорода и кислорода. Хотя существует и методика, предусматривающая обратный процесс – расщепление водных молекул для создания водородного топлива, сгорающего в котлах.

Котлам, работающим на водороде, не нужна специальная система отвода в атмосферу продуктов сгорания. Ведь в процессе выделяется только пар, безвредный для окружающей среды. А получение сырья практически не представляет особой проблемы, в отличие от таких энергоносителей, как газ, дизтопливо и пеллеты.

Котел на водороде

Расходы при использовании отопления на водороде будут идти только на электроэнергию для генератора.

Преимущества и недостатки

Распространению системы водородного отопления способствует целый ряд достоинств такого метода:

  1. Экологическая чистота выбросов.
  2. Работа без применения огня (только для обычных низкотемпературных систем). Так как тепло получается не при сгорании, а в результате химической реакции. Соединение водорода и кислорода приводит к получению воды, а выделившаяся при этом энергия идет в теплообменник. Температура теплоносителя при этом не превышает 40 градусов, что является практически идеальным режимом для системы «теплых полов».
  3. Использование водородного топлива экономит средства владельца частного дома.

Водородный котел

Единственный более выгодный способ в плане эксплуатации – газовое отопление, далеко не всегда доступное для загородного жилья.

Также использование водорода снижает затраты углеводородов типа нефти и газа, представляющих собой невозобновляемые ресурсы.

Правда, имеются у методики и недостатки. Во-первых, водород является достаточно взрывоопасным и, за счет этого, трудно транспортируемым веществом, хотя эта проблема существует только для низкотемпературного варианта.

Водородный котел

Во-вторых, специалистов, способных на правильную установку таких котлов и сертификацию водородных баллонов, в нашей стране немного.

Принцип и устройство

Работа отопления на водороде основана на выделении значительного объема тепловой энергии, получаемой в результате взаимодействия кислородных и водородных молекул. Процесс характеризуется большими размерами необходимой для его протекания емкости и высоким КПД (>80%). Для правильного функционирования оборудования необходимо:

Водородный газогенератор

  • подключение к источнику жидкости, роль которого чаще всего выполняет водородная система;
  • наличие электропитания, без которого невозможно поддерживать электролиз;
  • периодическая замена катализатора, частота зависит от производительности и конструкции котла;
  • соблюдение требований безопасности )хотя по сравнению с газовым отоплением их намного меньше за счет протекания всех реакций внутри котла, и от пользователя необходим только визуальный контроль процесса).

Водородные газогенераторы

Впрочем, учитывая, что создать своими руками такое оборудование, как низкотемпературная водородная установка для отопления дома, вряд ли получится, чаще всего используют альтернативный метод – получение водорода и использование его в качестве энергоносителя. Такой вариант будет доступнее по цене и обеспечит большую температуру теплоносителя в отопительной системе (такую же, как и газ).

Сборка системы

В состав систем водородного отопления входят водородные генераторы, горелки и котлы. Первый необходим для разложения жидкости на составляющие (с использованием катализаторов для ускорения процесса или без них). Горелка создает открытое пламя, а котел служит теплообменным устройством. Все это можно приобрести в соответствующих магазинах, однако та же система, созданная своими руками, как правило, работает эффективнее.

Сборка генератора водорода

Сборку генератора водорода можно осуществить несколькими способами. Для его изготовления понадобится несколько стальных трубок, бак для расположения конструкции, широтно-импульсный генератор мощностью от 30А и выше или другой источник питания. Кроме того, при сборке не обойтись без посуды для дистиллированной воды.

Подача жидкости, из которой будет выделяться водород, осуществляется внутрь герметичной конструкции, где находятся пластины из нержавеющей стали (чем их больше, тем больше получается водорода, хотя тратится и дополнительная электроэнергия), примыкающие друг к другу.

Водородный котел своими руками

В емкости под действием тока происходит процесс расщепления молекул воды на кислород и водород, после чего последний подается в котел, где установлена горелка. Если же ток подается не от сети, а от ШИМ-генератора, эффективность системы увеличивается.

Применяемые материалы

В системе отопления применяется, как правило, дистиллированная вода, в которую добавляют гидроксид натрия в пропорции 10 л жидкости на 1 ст. л вещества. При отсутствии или проблематичности получения нужного количества дистиллята разрешается использование и обычной воды из крана, но только в том случае, если в ее составе отсутствуют тяжелые металлы.

Водородный котел отопления

В качестве металлов, из которых изготавливают водородные котлы, допустимо использовать любые виды нержавеющих сталей – отличным вариантом станет ферримагнитная сталь, к которой не притягиваются лишние частицы. Хотя основным критерием выбора материала все-таки должна быть устойчивость к коррозии и ржавчине.

Для сборки аппарата обычно используются трубки диаметром 1 или 1,25 дюйма. А горелка приобретается в соответствующем магазине или интернет-сервисе.

Если правильно подобрать материалы и тщательно изучить схему отопления, изготовление установки и ее присоединение к котлу не представляет собой ничего сложного.

Целесообразность методики

Причиной установки системы отопления на водороде в частном доме может быть отсутствие в нем природного газа и наличие электроэнергии. При этом расходы на обеспечение здания теплом оказываются меньшими по сравнению с использованием электронагревательных приборов.

Кроме того, отсутствует необходимость в трубах для отвода продуктов сгорания. Получается, что водородная установка вполне может использоваться в загородных домах в качестве самостоятельного или дополнительного отопительного оборудования.

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.

отопление дома водородом своими рукамиотопление дома водородом своими руками
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

принцип работы водородного отопленияпринцип 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

водородный котел

водородный котел

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.

Чертеж водяной емкости, вечного полена, для печиЧертеж водяной емкости, вечного полена, для печи

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.

Вечное полен заложено в дроваВечное полен заложено в дрова

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.

11750eb20fbec6e24fe24383fdb63f7f.jpg11750eb20fbec6e24fe24383fdb63f7f.jpg

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.

Составные части водородной установкиСоставные части водородной установки
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.

Блок управления водородного котлаБлок управления водородного котла
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.

Работа водородного котлаРабота водородного котла
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).

Датчик пламени для горелкиДатчик пламени для горелки
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.

Домашняя котельная с водородным котломДомашняя котельная с водородным котлом
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.

Генератор водородаГенератор водорода
Электрическая схема ШИМ-регулятора

Генератор водородаГенератор водорода
Схема единичной пары электродов, используемых в топливной ячейке Мейера

Генератор водородаГенератор водорода
Схема ячейки Мейера

Генератор водородаГенератор водорода
Электрическая схема ШИМ-регулятора

Генератор водородаГенератор водорода
Чертёж топливной ячейки

Генератор водородаГенератор водорода
Чертёж топливной ячейки

Генератор водородаГенератор водорода
Электрическая схема ШИМ-регулятора

Генератор водородаГенератор водорода

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. Генератор водородаГенератор водорода

    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.
    Генератор водородаГенератор водорода

    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.
    Генератор водородаГенератор водорода

    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

[свернуть]

Водородный котел отопления для дома своими руками

Водородный котёл представляет собой инновационное научное решение, благодаря которому можно отапливать объекты с минимальными финансовыми затратами и высокой эффективностью. Он не нуждается в обслуживании и надёжен в эксплуатации, но имеет сложную конструкцию и предъявляет высокие требования к качеству применяемых комплектующих. Возможно ли сделать своими руками котёл отопления на водородном топливе?

Свойства водорода как топлива

Водород является самым лёгким газом без цвета и запаха, который находится на десятом месте по распространённости химическим элементом на планете. Он не токсичен и даже при протекании реакции горения не выделяет вредных веществ.

В качестве топлива водород использовать выгодно по следующим причинам:

  • высокая отдача тепла (более 121 МДж/кг) за счёт достижения при горении температуры +60000С;
  • возможность снижения температуры горения до +3000С, при условии использования катализаторов;
  • безопасность при утечках за счёт быстрого улетучивания в атмосферу, так как его вес легче воздуха в 14 раз;
  • возможность добычи топлива в любой точке планеты;
  • неприхотливость к типу используемого котла.

Устройство водородного котла

Водородный котёл отопления состоит из следующих конструктивных элементов:

  • теплообменника;
  • камеры сгорания топлива;
  • электролизера;
  • ёмкости для выработки водорода, в которую помещён электролит;
  • двухступенчатого блока защиты, предотвращающего протекание цепной реакции.
Водородный котел отопленияУстройство водородного котла

Принцип работы

Работа котла на водородном топливе реализуется следующим образом:

  1. В электролизере, после поступления электролитического раствора и пропускания через два погружённых электрода электрического тока, начинается выработка газа H2 и O2, а также водяного пара.
  2. Газовая смесь поступает в химический сепаратор, в котором происходит отделение водорода из общего объёма. При этом очищенный газ через специальный клапан отводится в следующий узел установки без возможности обратного хода. Такое конструктивное решение позволяет исключить взрыв при контакте водорода с воздушной смесью.
  3. Через защитный блок очищенный газ поступает в камеру сгорания, в которой расположен теплообменник. В ходе химической реакции водорода с кислородом в присутствии катализатора происходит нагрев теплообменника, в котором находится теплоноситель, используемый в отопительной системе объекта.
  4. Отработанный после химической реакции газ снова поступает в камеру с электролитическим раствором.

Регулировка мощности нагрева осуществляется за счёт наличия в системе нескольких специальных каналов с катализатором, которые в процессе работы котла могут участвовать в химической реакции или быть исключены из неё.

Критерии выбора модели

Водородный котёл для дома необходимо подбирать с учётом следующих критериев:

  • мощность нагрева должна соответствовать требованиям используемой отопительной системе и теплоносителя, а также учитывать площадь отапливаемых помещений;
  • размеры камеры сгорания должны быть оснащены необходимым количеством теплообменников, позволяющими организовать несколько отопительных контуров;
  • электросеть в здании должна выдерживать мощность потребления электроэнергии котлом;
  • все конструктивные элементы котла должны быть изготовлены из качественных материалов и иметь достаточный запас прочности и износостойкости;
  • блок защиты должен быть сертифицированным и соответствовать стандартам безопасности.
Водородный котел отопленияПример водородного котла отопления

Особенности эксплуатации

Важной особенностью использования водородного топлива является опасность его взрыва при контактировании с воздухом. Поэтому важно придерживаться следующих правил эксплуатации:

  • необходимо периодически следить за температурой датчиков, установленных на теплообменниках, и не допускать перегрева теплоносителя выше допустимых норм;
  • запрещено эксплуатировать котёл в режимах, которые не предусмотрены производителем или могут вызвать протекание цепной реакции;
  • при повышении давления газа в камере сгорания необходимо принять меры по его стабилизации и выяснить причины таких изменений;
  • для непрерывной работы котла нужно позаботиться о стабилизированном электропитании;
  • важно периодически менять электролизер и следить за подачей воды.

Преимущества и недостатки

Выбор в пользу котлов, работающих на водородном топливе, обоснован следующими их преимуществами:

  • отсутствие выхлопов вредных веществ в атмосферу;
  • тепло выделяется в ходе химической реакции, для которой наличие пламени не требуется;
  • высокий КПД тепловой установки;
  • отсутствие шума в работе котла;
  • не требуется установка дымохода, благодаря чему допускается устанавливать котёл в любом месте помещения.

При всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать и их недостатки:

  • небольшое количество предприятий, занимающихся получением и сжижением водорода;
  • необходимость контроля давления в баллоне с водородом, чтобы не допустить взрыва;
  • высокие требования к качеству сборки всех узлов, а также применяемым при изготовлении материалам;
  • для ремонта и обслуживания требуется привлечение специалистов;
  • сложности с поиском деталей;
  • большой расход воды.
Водородный котел отопленияПри всех достоинствах водородных котлов, также стоит учитывать сложности с поиском деталей

Как сделать водородный котёл своими руками?

Прежде чем сделать водородный котёл своими руками, необходимо подготовить следующие материалы:

  • стальные высоколегированные нержавеющие листы толщиной 2-4 мм;
  • очистной водяной фильтр;
  • прозрачные газовые шланги высокого давления с диаметром 8 мм;
  • герметичная пластиковая ёмкость объёмом 1,5-2 л;
  • штуцер на шланг 8 мм;
  • два болта 150х6 мм, гайки и шайбы под них;
  • профильная труба 20х20 мм и 40х40 мм.

Для изготовления потребуются следующие инструменты:

  • болгарка с диском по металлу;
  • отвертка и рожковый ключ под болты;
  • инструменты для нарезания резьбы 6 мм;
  • строительный нож для резания шлангов;
  • дрель с набором свёрл;
  • сварочный аппарат.
Водородный котел отопленияДля изготовления водородного котла потребуется болгарка с диском по металлу

Процесс изготовления котла качественно можно разделить на следующие этапы:

  1. Создание генератора водорода.
  2. Изготовление и сборка котла.

Этап создания генератора водорода

Пошагово генератор водорода изготавливается следующим образом:

  1. Стальной лист нарезаем на пластинки размером 50х50 мм в количестве 16 штук. Один из углов срезаем под углом 450, а в противоположном – просверливаем отверстия диаметром 6 мм.
  2. На один болт насаживаем пластинки, прокладывая их с двух сторон шайбами с толщиной 1-2 мм. Фиксируем их гайкой. На второй болт насаживаем оставшиеся пластинки аналогичным образом. В итоге получаем конструкцию, напоминающую два радиатора, которые могут быть вставлены друг в друга так, чтобы пластины не касались своими поверхностями.
  3. Берём пластиковый контейнер и делаем в его крышке два отверстия под болты так, чтобы пластинки радиаторов можно было расположить друг над другом и они не касались.
  4. Закрепляем два радиатора к пластинке.
  5. Вставляем конструкцию внутрь контейнера и закрепляем на болты. При этом между крышкой и корпусом прокладываем мягкие резиновые прокладки для повышения герметичности ёмкости.
  6. Проделываем в крышке два отверстия 8 мм под резиновые трубки: одно для подачи водорода, а второе – для воды.
  7. В отверстия вставляем два патрубка, изготовленных из стальной трубы и нарезанной резьбой. Прокладываем с двух сторон прокладки и фиксируем на гайки.
  8. Проверяем герметичность сборки, подключив к одному патрубку компрессор, а ко второму манометр. Накачиваем давление 2 атмосферы и следим за показаниями манометра в течение 30 минут. Если оно не изменилось, то сборка завершена, в противном случае устраняем допущенные при герметизации ошибки.
  9. Проверяем работоспособность генератора в рабочих условиях: устанавливаем обратный клапан к патрубку, подключаем к нему баллон с водородом, ко второму – воду, а к двум электродам (два болта радиаторов) – электрический ток.

Этап создания и сборки котла

Водородные котлы для частного дома, предназначенные для отопления, пошагово необходимо создавать следующим образом:

  1. Разрезаем профильную трубу 20х20 мм болгаркой на 8 частей по 300 мм.
  2. Трубу 40х40 мм разрезаем на 3 части: две по 80 мм и одна – 200 мм.
  3. В трубе 200 мм с сечением 40х40 мм по середине длины с двух противоположных боковых сторон прорезаем отверстия под трубу 40х40 мм. Затем в отверстия вставляем трубки 40х40 мм длиной 80 мм под прямым углом и привариваем их.
  4. К трём торцевым частям крестовины привариваем заглушки, а к четвёртой – заглушку с патрубком для подсоединения трубы с водородом.
  5. На расстоянии 70-80 мм от центра крестовины на каждой её части просверливаем по одному отверстию диаметром 10-14 мм. Получится четыре отверстия.
  6. Привариваем форсунки (аналогичные обычным газовым) в 4 подготовленные отверстия.
  7. Привариваем к каждой торцевой части по две профильные трубы 20х20 мм так, чтобы они образовывали прямой угол с плоскостью крестовины.
  8. Из листовой стали вырезаем три стенки корпуса котла 300х300 мм. В 2-х из них делаем 4 отверстия диаметром 20-30 мм по месту расположения форсунок, а в третьем – с диаметром 10 мм.
  9. Разрезаем трубу диаметром 20-30 мм на куски длиной 50-60 см и привариваем их к вырезанному на восьмом шаге стальному листу меньших размеров.
  10. Берём трубу диаметром 20 мм с длиной меньшей на 30-40 мм длины сваренных труб и просверливаем в ней два отверстия вверху и внизу так, чтобы была возможность приварить её.
  11. Трубу прикладываем к стальному листу с меньшими отверстиями и привариваем.
  12. Готовую конструкцию переворачиваем и устанавливаем второй стальной лист, при этом трубки должны войти в проделанные ранее отверстия. Затем привариваем трубки к листу.
  13. Привариваем к стальному листу конструкцию с горелкой.
  14. Привариваем патрубки для циркуляции теплоносителя к соответствующим отверстиям корпуса.
  15. На вводный патрубок устанавливаем температурный датчик, а на горелку – детектор пламени. Соединяем оба датчика с автоматическими контроллерами или визуально-звуковыми системами оповещения.
  16. Проверяем корпус на герметичность.
  17. Затем создаём внешний защитный корпус подходящих размеров из стальных листов, в который помещаем все узлы конструкции и соединяем их. Особое внимание необходимо уделить герметичности всех соединений и тщательно её перепроверить. Подключаем электричество к электродам. Выполняем тестовый запуск установки.

Для того, чтобы в электролизере ускорить химическую реакцию, необходимо в воде растворить щёлочь или соль. Это улучшит проводимость воды и повысит выход водорода.

Котлы на водородном топливе изготовить своими руками вполне возможно, так как практически все детали можно приобрести без проблем в строительных магазинах. Однако сложности возникают при изменении конструкции с целью повышения характеристик, что требует привлечения специалистов для выполнения сложных расчётов. Создание котлов без продумывания основных параметров сделает их неэффективными и опасными для эксплуатации.

Отопление дома на водороде своими руками, газ брауна
отопление на водороде своими руками

Водород — один из источников отопления дома

В средневековье известным ученым Парацельсом в ходе опытов был замечен такой процесс, как выделение пузырьков воздуха при взаимодействии железа и серной кислоты. Однако это был не воздух, а водород. Это легкий газ, который не имеет ни цвета, ни запаха. А если он смешивается с кислородом, то газ является взрывоопасным. Сегодня отопление на водороде своими руками – это распространенное явление. Ведь водород можно получить в любом количестве, где есть вода и электричество.

Под действием электролиза молекулы воды делятся на кислород и водород. Последний обладает массой уникальных свойств. В жидком состоянии при температуре -250 градусов Цельсия это наиболее легкая жидкость, а в твердом состоянии – самое легкое вещество. Атомы водорода являются самыми маленькими. А при смешивании с атмосферным воздухом водород превращается в смесь, которая способна взорваться от даже самой маленькой искры.

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.

Рекомендуем к прочтению:

отопление дома водородом своими руками

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.

Рекомендуем к прочтению:

Преимущества отопления на водороде

Водородное отопление имеет несколько важных достоинств, которые обусловливают распространенность системы:

  • Это экологически чистые системы. И здесь единственным побочным продуктом, выбрасывающимся в атмосферу при работе, является вода в состоянии пара. Этот пар никоим образом не наносит вред окружающей среде.
  • Водород в системе отопления функционирует без применения пламени. Тепло создается в результате каталитической реакции. Когда водород соединяется с кислородом, получается вода. При этом выделяется много тепловой энергии. Поток тепла температуры примерно 40 градусов идет в теплообменник. Для теплых полов – это идеальный температурный режим.
  • Очень скоро водородное отопление своими руками сможет заменить традиционные системы, таким образом, освободив общество от добывания разного топлива – нефти, газа, угля и дров.
  • КПД, который вырабатывает отопление частного дома водородом, может достигнуть 96%.

Еще один вариант – использование газа Брауна

Еще одним способом, в настоящее время довольно спорным, является применение газа Брауна для отопления. Газ брауна для отопления дома является химическим соединением, состоящим из двух атомов водорода и одного атома кислорода. При сгорании такого газа создается практически в 4 раза больше энергии.

газ брауна отопление

Установка для получения газа Брауна

Используется специальный электролизер для отопления дома. Ведь в основе получения такого газа лежит принцип электролиза воды. Чтобы такая технология была применена в отоплении, переделывается обычный котел. В его основании будет электролизер – сюда заливается электролит, состоящий из дистиллированной воды и ускорителя реакции. На пластины из металла или трубки дается переменный ток с заданной частотой. Под его влиянием молекулы кислорода и водорода разъединяются, после чего получается газ брауна отопление.

Генератор водорода для отопления своими руками

Генератор водорода для системы отопления: собираем действующую установку своими руками

Давно уже прошли те времена, когда загородный дом можно было обогреть лишь одним способом — сжигая в печке дрова или уголь. Современные отопительные приборы используют различные виды топлива и при этом автоматически поддерживают комфортную температуру в наших жилищах. Природный газ, дизель или мазут, электричество, гелио- и геотермальное тепло — вот неполный список альтернативных вариантов. Казалось бы — живи и радуйся, да вот только постоянный рост цен на топливо и оборудование вынуждает продолжать поиски дешёвых способов отопления. А вместе с тем неиссякаемый источник энергии — водород, буквально лежит у нас под ногами. И сегодня мы поговорим о том, как использовать в качестве горючего обычную воду, собрав генератор водорода своими руками.

Устройство и принцип работы генератора водорода

отопление водородом

Заводской генератор водорода представляет собой внушительный агрегат

Использовать водород в качестве топлива для обогрева загородного дома выгодно не только по причине высокой теплотворной способности, но и потому, что в процессе его сжигания не выделяется вредных веществ. Как все помнят из школьного курса химии, при окислении двух атомов водорода (химическая формула H2 – Hidrogenium) одним атомом кислорода, образуется молекула воды. При этом выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании природного газа. Можно сказать, что равных водороду среди других источников энергии нет, поскольку его запасы на Земле неисчерпаемы — мировой океан на 2/3 состоит из химического элемента H2, да и во всей Вселенной этот газ наряду с гелием является главным «строительным материалом». Вот только одна проблема — для получения чистого H2 надо расщепить воду на составляющие части, а сделать это непросто. Учёные долгие годы искали способ извлечения водорода и остановились на электролизе.

Электролиз

Схема работы лабораторного электролизёра

Этот способ получения летучего газа заключается в том, что в воду на небольшом расстоянии друг от друга помещаются две металлические пластины, подключённые к источнику высокого напряжения. При подаче питания высокий электрический потенциал буквально разрывает молекулу воды на составляющие, высвобождая два атома водорода (HH) и один — кислорода (O). Выделяющийся газ назвали в честь физика Ю. Брауна. Его формула — HHO, а теплотворная способность — 121 МДж/кг. Газ Брауна горит открытым пламенем и не образует никаких вредных веществ. Главное достоинство этого вещества в том, что для его использования подойдёт обычный котёл, работающий на пропане или метане. Заметим только, что водород в соединении с кислородом образует гремучую смесь, поэтому потребуются дополнительные меры предосторожности.

ячейка мейера

Схема установки для получения газа Брауна

Генератор, предназначенный для получения газа Брауна в больших количествах, содержит несколько ячеек, каждая из которых вмещает в себя множество пар пластин-электродов. Они установлены в герметичной ёмкости, которая оборудована выходным патрубком для газа, клеммами для подключения питания и горловиной для заливки воды. Кроме того, установка оборудуется защитным клапаном и водяным затвором. Благодаря им устраняется возможность распространения обратного пламени. Водород горит только на выходе из горелки, а не воспламеняется во все стороны. Многократное увеличение полезной площади установки позволяет извлекать горючее вещество в количествах, достаточных для различных целей, включая обогрев жилых помещений. Вот только делать это, используя традиционный электролизёр, будет нерентабельно. Проще говоря, если потраченное на добычу водорода электричество напрямую использовать для отопления дома, то это будет намного выгоднее, чем топить котёл водородом.

Ячейка Мейера

Водородная топливная ячейка Стенли Мейера

Выход из сложившейся ситуации нашёл американский учёный Стенли Мейер. Его установка использовала не мощный электрический потенциал, а токи определённой частоты. Изобретение великого физика состояло в том, что молекула воды раскачивалась в такт изменяющимся электрическим импульсам и входила в резонанс, который достигал силы, достаточной для её расщепления на составляющие атомы. Для такого воздействия требовались в десятки раз меньшие токи, чем при работе привычной электролизной машины.

Видео: Топливная ячейка Стенли Мейера

За своё изобретение, которое могло бы освободить человечество от кабалы нефтяных магнатов, Стенли Мейер был убит, а труды его многолетних изысканий пропали неизвестно куда. Тем не менее сохранились отдельные записи учёного, на основании которых изобретатели многих стран мира пытаются строить подобные установки. И надо сказать, небезуспешно.

Преимущества газа Брауна как источника энергии

  • Вода, из которой получают HHO, является одним из наиболее распространённых веществ на нашей планете.
  • При сгорании этого вида топлива образуется водяной пар, который можно обратно конденсировать в жидкость и повторно использовать в качестве сырья.
  • В процессе сжигания гремучего газа не образуется никаких побочных продуктов, кроме воды. Можно сказать, что нет более экологичного вида топлива, чем газ Брауна.
  • При эксплуатации водородной отопительной установки выделяется водяной пар в количестве, достаточном для поддержания влажности в помещении на комфортном уровне.

Вам также может быть интересен материал о том, как соорудить самостоятельно газовый генератор: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/kotly/gazogenerator-na-drovakh-dlya-otopleniya-doma-svoimi-rukami.html

Область применения

Сегодня электролизёр — такое же привычное устройство, как и генератор ацетилена или плазменный резак. Изначально водородные генераторы использовались сварщиками, поскольку носить за собой установку весом всего несколько килограмм было намного проще, чем перемещать огромные кислородные и ацетиленовые баллоны. При этом высокая энергоёмкость агрегатов решающего значения не имела — всё определяло удобство и практичность. В последние годы применение газа Брауна вышло за рамки привычных понятий о водороде, как топливе для газосварочных аппаратов. В перспективе возможности технологии очень широки, поскольку использование HHO имеет массу достоинств.

  • Сокращение расхода горючего на автотранспорте. Существующие автомобильные генераторы водорода позволяют использовать HHO как добавку к традиционному бензину, дизелю или газу. За счёт более полного сгорания топливной смеси можно добиться 20 – 25 % снижения потребления углеводородов.
  • Экономия топлива на тепловых электростанциях, использующих газ, уголь или мазут.
  • Снижение токсичности и повышение эффективности старых котельных.
  • Многократное снижение стоимости отопления жилых домов за счёт полной или частичной замены традиционных видов топлива газом Брауна.
  • Использование портативных установок получения HHO для бытовых нужд — приготовления пищи, получения тёплой воды и т. д.
  • Разработка принципиально новых, мощных и экологичных силовых установок.

Генератор водорода, построенный с использованием «Технологии водяных топливных ячеек» С. Мейера (а именно так назывался его трактат) можно купить — их изготовлением занимается множество компаний в США, Китае, Болгарии и других странах. Мы же предлагаем изготовить водородный генератор самостоятельно.

Видео: Как правильно обустроить водородное отопление

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.

 

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. Генератор водорода

    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. Генератор водорода

    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. Генератор водорода

    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.

Обратите внимание на статью, в которой приведены другие источники энергии, которую можно использовать для обустройства отопления дома: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/alternativnye-istochniki-energii.html

Инструкция: как сделать водородный генератор своими руками

Для изготовления топливной ячейки возьмём наиболее совершенную «сухую» схему электролизёра с использованием электродов в виде пластин из нержавеющей стали. Представленная ниже инструкция демонстрирует процесс создания водородного генератора от «А» до «Я», поэтому лучше придерживаться очерёдности действий.

Генератор водорода

Схема топливной ячейки «сухого» типа

  1. Изготовление корпуса топливной ячейки. В качестве боковых стенок каркаса выступают пластины оргалита или оргстекла, нарезанные по размеру будущего генератора. Надо понимать, что размер аппарата напрямую влияет на его производительность, однако, и затраты на получение HHO будут выше. Для изготовления топливной ячейки оптимальными будут габариты устройства от 150х150 мм до 250х250 мм.
  2. В каждой из пластин просверливают отверстие под входной (выходной) штуцер для воды. Кроме того, потребуется сверление в боковой стенке для выхода газа и четыре отверстия по углам для соединения элементов реактора между собой. Генератор водорода

    Изготовление боковых стенок

  3. Воспользовавшись угловой шлифовальной машиной, из листа нержавеющей стали марки 316L вырезают пластины электродов. Их размеры должны быть меньше габаритов боковых стенок на 10 – 20 мм. Кроме того, изготавливая каждую деталь, необходимо оставлять небольшую контактную площадку в одном из углов. Это понадобится для соединения отрицательных и положительных электродов в группы перед их подключением к питающему напряжению.
  4. Для того чтобы получать достаточное количество HHO, нержавейку надо обработать мелкой наждачной бумагой с обеих сторон.
  5. В каждой из пластин сверлят два отверстия: сверлом диаметром 6 — 7 мм — для подачи воды в пространство между электродами и толщиной 8 — 10 мм — для отвода газа Брауна. Точки сверлений рассчитывают с учётом мест установки соответствующих подводящих и выходного патрубков. Генератор водорода

    Вот такой комплект деталей необходимо подготовить перед сборкой топливной ячейки

  6. Начинают сборку генератора. Для этого в оргалитовые стенки устанавливают штуцеры подачи воды и отбора газа. Места их присоединений тщательно герметизируют при помощи автомобильного или сантехнического герметика.
  7. После этого в одну из прозрачных корпусных деталей устанавливают шпильки, после чего начинают укладку электродов. Генератор водорода

    Укладку электродов начинают с уплотняющего кольца

    Обратите внимание: плоскость пластинчатых электродов должна быть ровной, иначе элементы с разноимёнными зарядами будут касаться, вызывая короткое замыкание!

  8. Пластины нержавеющей стали отделяют от боковых поверхностей реактора при помощи уплотнительных колец, которые можно сделать из силикона, паронита или другого материала. Важно только, чтобы его толщина не превышала 1 мм. Такие же детали используют в качестве дистанционных прокладок между пластинами. В процессе укладки следят, чтобы контактные площадки отрицательных и положительных электродов были сгруппированы в разных сторонах генератора. Генератор водорода

    При сборке пластин важно правильно ориентировать выходные отверстия

  9. После укладки последней пластины устанавливают уплотнительное кольцо, после чего генератор закрывают второй оргалитовой стенкой, а саму конструкцию скрепляют при помощи шайб и гаек. Выполняя эту работу, обязательно следят за равномерностью затяжки и отсутствием перекосов между пластинами. Генератор водорода

    При финальной затяжке обязательно контролируют параллельность боковых стенок. Это позволит избежать перекосов

  10. При помощи полиэтиленовых шлангов генератор подключают к ёмкости с водой и бабблеру.
  11. Контактные площадки электродов соединяют между собой любым способом, после чего к ним подключают провода питания. Генератор водорода

    Собрав несколько топливных ячеек и включив их параллельно, можно получить достаточное количество газа Брауна

  12. На топливную ячейку подают напряжение от ШИМ-генератора, после чего производят настройку и регулировку аппарата по максимальному выходу газа HHO.

Для получения газа Брауна в количестве, достаточном для отопления или приготовления пищи, устанавливают несколько генераторов водорода, работающих параллельно.

Видео: Сборка устройства

Видео: Работа конструкции «сухого» типа

Отдельные моменты использования

Прежде всего, хотелось бы отметить, что традиционный метод сжигания природного газа или пропана в нашем случае не подойдёт, поскольку температура горения HHO превышает аналогичные показатели углеводородов в три с лишним раза. Как вы сами понимаете, такую температуру конструкционная сталь долго не выдержит. Сам Стенли Мейер рекомендовал использовать горелку необычной конструкции, схему которой мы приводим ниже.

Горелка водородная

Схема водородной горелки конструкции С. Мейера

Вся хитрость этого устройства заключается в том, что HHO (на схеме обозначено цифрой 72) проходит в камеру сжигания через вентиль 35. Горящая водородная смесь поднимается по каналу 63 и одновременно осуществляет процесс эжекции, увлекая за собой наружный воздух через регулируемые отверстия 13 и 70. Под колпаком 40 задерживается некоторое количество продуктов горения (водяного пара), которое по каналу 45 попадает в колонку горения и смешивается с горящим газом. Это позволяет снизить температуру горения в несколько раз.

Второй момент, на который хотелось бы обратить ваше внимание — жидкость, которую следует заливать в установку. Лучше всего использовать подготовленную воду, в которой не содержатся соли тяжёлых металлов. Идеальным вариантом является дистиллят, который можно приобрести в любом автомагазине или аптеке. Для успешной работы электролизёра в воду добавляют гидроксид калия KOH, из расчёта примерно одна столовая ложка порошка на ведро воды.

В процессе работы установки важно не перегревать генератор. При повышении температуры до 65 градусов Цельсия и более электроды аппарата будут загрязняться побочными продуктами реакции, из-за чего производительность электролизёра уменьшится. Если же это всё-таки произошло, то водородную ячейку придётся разобрать и удалить налёт при помощи наждачной бумаги.

И третье, на чём мы делаем особое ударение — безопасность. Помните о том, что смесь водорода и кислорода не случайно назвали гремучей. HHO представляет собой опасное химическое соединение, которое при небрежном обращении может привести к взрыву. Соблюдайте правила безопасности и будьте особенно аккуратны, экспериментируя с водородом. Только в этом случае «кирпичик», из которого состоит наша Вселенная, принесёт тепло и комфорт вашему дому.

Правила безопасности необходимо соблюдать не только при монтаже водородного генератора. При сборке и эксплуатации биореактора тоже нужно быть крайне осторожным, поскольку биогаз взрывоопасен. Подробнее об этом типе установке читайте в следующей статье: https://aqua-rmnt.com/otoplenie/alt_otoplenie/kak-poluchit-biogaz.html.

Надеемся, статья стала для вас источником вдохновения, и вы, засучив рукава, приступите к изготовлению водородной топливной ячейки. Разумеется, все наши выкладки не являются истиной в последней инстанции, однако, их вполне можно использовать для создания действующей модели водородного генератора. Если же вы хотите полностью перейти на этот вид отопления, то вопрос придётся изучить более детально. Возможно, именно ваша установка станет краеугольным камнем, благодаря которому закончится передел энергетических рынков, а дешёвое и экологичное тепло войдёт в каждый дом.

Благодаря разносторонним увлечениям пишу на разные темы, но самые любимые - техника, технологии и строительство. Возможно потому, что знаю множество нюансов в этих областях не только теоретически, вследствие учебы в техническом университете и аспирантуре, но и с практической стороны, так как стараюсь все делать своими руками. Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

генератор для частного и печь, установка

Твердое топливо, газ, электроэнергия – доступные и популярные источники тепла для обогрева частного дома. Но можно сделать отопление на водороде – это способ с широким списком достоинств, но применяется редко из-за сложностей в получении сырья. К тому же в сравнении с подключением к газовой магистрали, вариант требует больших финансовых расходов, однако они окупаются достаточно быстро. Поэтому способ отопления стоит рассмотреть подробнее.

Принцип работы водородного отопления

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

водородный котел

Профессионалы выделяют следующие достоинства отопления на водороде:

Рекомендуем к прочтению:

  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.

Что такое водородный генератор и принцип его работы

Прибор имеет еще одно название – электролизер, функционирует за счет физического и химического процессов. Выглядит генератор водорода для отопления дома как несколько металлических пластин, которые погружены в тару, заполненную дистиллированной водой. Несмотря на простоту схемы, электролизер способен вырабатывать большое количество энергии.

водородный генератор

Процесс выглядит следующим образом: электроток проходит через воду между металлическими пластинами разной полярности (анод-катод), это приводит к расщеплению дистиллированной жидкости на молекулы водорода, кислорода. Если площадь металлических элементов большая, проходит много электрического тока и объем газа повышается. Корпус, куда погружены пластины, обязательно оснащается клеммами для подключения источника питания – электрического тока, а также втулкой, куда направляется вырабатываемый газ.

Как сделать водородное отопление своими руками

Сделать отопление на водороде своими руками сможет любой мастер, которому доступны умения работать с металлом.

Для формирования устройства потребуется следующий набор материалов:

Рекомендуем к прочтению:

  • лист нержавейки параметрами 50х50 см;
  • болты 6х150, оснащенные шайбами и гайками;
  • фильтровальный элемент проточной очистки – пригодится от старой стиральной машинки;
  • прозрачная полая трубка длиной 10 м, к примеру, от водяного уровня;
  • обычный пищевой пластиковый контейнер на 1,5 литра с прочной герметичной крышкой;
  • набор штуцеров с «елочкой» с диаметром отверстия в 8 мм;
  • болгарка для резки;
  • дрель;
  • герметик силиконовый.

Чтобы сделать печь на водороде, подойдет сталь 03Х16Н1, а вместо воды можно взять щелочной раствор, который создаст агрессивную среду для прохождения тока, при этом продлит длительность эксплуатации стальных листов.

На заметку! Перед началом работ нужно определить вариант выкладки. Это может быть обустройство теплого пола, выкладка трубопровода по плинтусам, другие варианты. После проекта нужно посчитать требуемую длину трубопровода.

Как сделать отопление дома водородом самостоятельно:

  1. Металлический лист уложить на ровный стол, нарезать на 16 равных частей. Получаются прямоугольники для будущей горелки. Теперь отрезать у всех 16 прямоугольников один угол – это нужно для последующего соединения деталей.
  2. С обратной стороны каждого элемента высверлить отверстие для болта. Из всех 16 листов 8 будет анодами, а 8 катодами. Аноды и катоды нужны для прохождения электрического тока через детали с разной полярностью, это обеспечивает разложение щелочи или дистиллята на водород и кислород.
  3. Теперь в пластиковый контейнер выложить пластины, учитывая полярность, чередуя плюс и минус. Изолятором пластин послужит прозрачная трубка, которую нужно нарезать на кольца, а потом полосками толщиной в 1 мм.

водородное отопление своими руками

На заметку! Предлагаемый вариант горелки для водородного котла является прибором с параллельным включением.

  1. Металлические пластины фиксируются между собой шайбами таким образом – сначала шайба надевается на ножку болта, затем надевается пластина. После пластины нужно надеть на болт 3 шайбы, потом снова пластину. Таким способом навешивается 8 пластин на анод и 8 пластин на катод.

Совет! Навешивать металлические элементы следует в зеркальном порядке – разворачивая анод на 180⁰C. Так «плюс» заходит в зазоры между элементами с «минусом». А гайки затягиваются после того, как пластины изолированы полосками из прозрачной трубы.

Теперь нужно выяснить точку упора для болта в пищевом контейнере, в этом месте просверлить отверстие. Если болты в емкость не входят, то ножка болта обрезается до нужной длины. После этого болты продеть в дырки, надеть на ножки шайбы и для герметичности зажать конструкцию гайками. Крышку емкости оснастить отверстием для штуцера, вставить элемент в дырку и для герметичности промазать зону стыка герметиком. Теперь продуть штуцер. И если через крышку выходит воздух, то придется герметизировать крышку по всему периметру.

Тестируется генератор подключением любого источника тока с наполнением емкости водой. На штуцер надевается шланг, второй конец которого погружен в емкость. Если в жидкости образуются воздушные пузыри, то схема работает, если нет, нужно проверить мощность подачи тока. Бывает, что в воде пузырьков воздуха не образуется, но в электролизере они появляются обязательно.

Для обеспечения нужного количества тепловой энергии необходимо увеличить выработку и выход газа повышением напряжения в электролите. В воду залить щелочь, например, гидроксид натрия, который есть в средстве для прочистки труб «Крот». Снова подключить источник подачи тока и проверить мощность электролизера.

Самый последний этап – присоединение горелки к трубопроводу магистрали отопления. Это может быть теплый пол, плинтусная разводка. Стыки следует герметизировать силиконом и можно запускать оборудование в работу.

Важно! Для обеспечения бесперебойной и безопасной работы системы необходимо интегрировать в схему фильтр и клапан. Фильтр требуется для формирования водяного затвора и предупреждения взрывов, а клапан устанавливается в точке выхода водорода – чтобы не допустить скопления газа.

Водородный котел отопления, построение устройства в частном доме своими руками

Научно-технический прогресс не стоит на месте, постоянно удивляя потребителей различными новшествами и полезными достижениями. Они касаются всех сфер, в том числе – комфортного проживания и отопления домов. С этой целью не так давно на российский рынок была выведена уникальная продукция – водородные котлы отопления.

Уникальные особенности котлов на водороде

Котлы такого типа мало востребованы в России по причине недостаточной информированности о них широких масс потребителей. В западных странах этот альтернативный вид отопления уже довольно распространен благодаря доказанной экологической чистоте, а также получению заметной экономии при оплате за коммунальные услуги.

Водородный котел отопления

«Порождающий воду» – именно так звучит перевод термина «водород» с латыни. Этот элемент считается самым распространенным веществом в мире, из него наполовину состоит солнце, он широко применяется в промышленности, а также обладает массой уникальных свойств, которые и были использованы при разработке водородного отопительного котла. Главное уникальное свойство элемента – его неисчерпаемость в недрах и окружающем мире.

Процесс получения водорода прост и понятен. Для него требуется обязательное наличие электрической энергии и воды. Электроток способствует расщеплению молекул воды на кислород и водород, который впоследствии можно использовать с целью обогрева помещений.

принцип работы водородной установки

Водород как энергоноситель считается самым безопасным и чистым элементом, а отопление на его основе получается полноценным и эффективным.

Котлы такого типа можно гармонично встроить своими руками в уже существующую отопительную систему без ущерба для нее.

Основные нюансы водородных котлов

Мощность котлов, работающих на основе водорода, выбирают в зависимости от площади сооружения, которое необходимо обогреть.

С помощью техники подобного рода можно решать множество задач, связанных с обогревом. Это происходит благодаря одновременному функционированию нескольких каналов, предназначенных для выработки водородной энергии (максимум их может быть 6).

Водородная система отопления

Модульная система, присущая водородным котлам, обеспечивает независимую работу каналов, никак не воздействуя при этом на снижение эффективности установки. Каждый отдельный канал содержит свой катализатор.

Плюсы обогрева водородом

Котел, работающий на водороде, востребован по многим причинам:

Котел, работающий на водороде

  1. Неисчерпаемость водорода, а также возможность получать его в любом количестве.
  2. Получение водорода считается более выгодным экономически, чем постоянная добыча полезных ископаемых, обладающих горючими свойствами (газа, угля, нефти и т. д.).
  3. Система отопления работает без вредных для людей и атмосферы выхлопов, выделяя обычный водяной пар.
  4. Нет необходимости в пламени (водородное отопление работает на базе химических реакций).
  5. Котел обладает максимально высоким КПД.
  6. Устройство работает совершенно бесшумно.
  7. Отсутствует необходимость в строительстве и эксплуатации дымохода.
  8. Требования безопасности к водородному отоплению ниже, чем к установкам, работающим на основе газа.

Недостатки водородных котлов

Несмотря на массу преимуществ, важно знать о недостатках таких агрегатов:

Водородный котел

  • необходимость постоянного пополнения катализатора;
  • взрывоопасность элемента при несоблюдении строгих требований;
  • неудобная транспортировка водорода;
  • недостаток специалистов по установке, а также сервисному обслуживанию подобного оборудования в России;
  • недостаточное количество необходимых запчастей по причине неразвитого рынка водородного отопления.

Самостоятельное сооружение

Ввиду того что массовое производство подобных агрегатов на сегодняшний день отсутствует, их покупка является нелегким процессом. Скорее всего, придется оформлять индивидуальный заказ или договариваться о поставке оборудования из Италии, где впервые разработали и запустили в работу такие устройства.

самодельный котел отопления

Но подобное решение вопроса по карману далеко не всем потребителям. В этом случае стоит рассмотреть возможность сооружения котла своими руками.

Как устроен самодельный котел отопления на водороде?

Система водородного обогрева состоит из генератора, горелки и котла.

Точной и гарантирующей успех инструкции по сооружению водородного котла на сегодняшний момент не может дать ни один источник. Но согласно навыкам и опыту практикующих химиков и техников такой агрегат должен состоять из следующих компонентов:

котел отопления на водороде

  1. Теплообменник.
  2. Электролизер.
  3. Камера сгорания.
  4. Предохранительный блок, защищающий от «обратки» (с 2 ступенями).
  5. Емкость с электролитом и вырабатываемым водородом. Она должна быть изготовлена из легированной или нержавеющей стали, а также снабжена клапаном, с помощью которого можно сбрасывать давление в системе.

Принцип действия котла

Водород начинает вырабатываться после попадания электролитического раствора внутрь электролизера. Под воздействием катализатора с О2 элемент делится на тепло и воду. Полученное тепло, имеющее температуру порядка 40 градусов, идет в отопительную систему, проходя предварительно через теплообменник.
Очень часто такой температуры хватает для полноценного обогрева дома с помощью теплых полов.

водородный отопительный котёл

Выделившаяся в результате химической реакции вода поступает в бак (с электролитом), а затем определенная часть раствора подвергается самовоспламенению за счет процесса рециркуляции.

Монтаж водородного котла

Для монтажа конструкции следует приобрести такие комплектующие:

  • 12-Вольтный блок питания;
  • 30-Амперный ШИМ регулятор;
  • трубки разных диаметров, изготовленные из нержавеющей стали;
  • емкость.

Вода в идеально герметичных условиях подается внутрь емкости с диалектиком. Там расположены пластины из нержавеющей стали, примыкание которых друг к другу обеспечивается изолятором. Пластины получают 12-Вольтное напряжение. Результатом будет разложение воды на газы.

Использование ШИМ регулятора позволяет преобразовывать постоянный ток в импульсный или переменный, что увеличивает общую эффективность системы.

Оправдана ли самостоятельная сборка водородного котла?

Целесообразность сборки водородного агрегата своими руками вызывает массу вопросов, которые еще недостаточно исследованы, поэтому перед принятием такого решения следует тщательно взвесить все «за» и «против», а также учесть важные моменты.

 

Водородный котелСоорудив агрегат из вышеперечисленных элементов и дополнив его стандартными автоматическими и механическими комплектующими, можно получить опытный экземпляр водородного агрегата. Чтобы он полноценно заработал, следует провести немало испытаний и проб.

Отопление водородом - Особенности

HyDeploy - первый британский демонстрационный проект по водородному инжектированию водорода в сеть живого газа, до 20 об.%, С целью создания стартовой площадки для рынка водородного смешивания в Великобритании. Широкая британская 20-процентная смесь для бытового использования газа будет эквивалентна удалению 2,5 млн. Автомобилей с дороги. 1

Проект HyDeploy - это сотрудничество между Cadent, Северными газовыми сетями (NGN), Progressive Energy, HSE Bespoke Research and Consultancy, ITM Power и Университетом Кил.Ключевые субподрядчики: Otto Simon Ltd (OSL), Dave Lander Consulting и Kiwa Gastec. Программа финансируется Ofgem через Конкурс сетевых инноваций и является крупнейшим газовым инновационным проектом, когда-либо финансируемым Ofgem.

HyDeploy - это шестилетняя программа, которая началась в 2017 году и должна быть завершена в 2023 году. Программа включает три отдельных испытания смешивания водорода с концентрацией 20 об.% В газораспределительной сети - одно в частной сети университета Кила, одно в сети NGN и один в сети Кадента.

Главной целью проекта является обеспечение безопасности для смешивания водорода и облегчение устранения нормативных барьеров, необходимых для начала рынка смешивания водорода. К концу программы цель состоит в том, чтобы дать возможность производителю водорода вводить водород в газовую сеть - так же, как это делает поставщик биометана сегодня.

Почему 20 об.%?

Водород и низкоуглеродистое электричество, вероятно, будут двумя ключевыми столпами декарбонизированной энергетической системы.Беспроигрышное использование водорода с низким уровнем риска имеет первостепенное значение для определения путей с наименьшими затратами для Великобритании, чтобы достичь своих юридически обязательных целей по сокращению выбросов углерода.

Предыдущая работа, проведенная НИУ ВШЭ 2 , показала, что 20-процентная смесь водорода вряд ли потребует значительных вмешательств в газовую сеть. Кроме того, все бытовые газовые приборы после Директивы по газовым приборам 1996 года (GAD) были испытаны с использованием 23 об.% Водорода в рамках сертификации ЕС. Таким образом, цель HyDeploy состоит в том, чтобы создать необходимую доказательную базу, чтобы продемонстрировать, что 20% по объему водородная смесь столь же безопасна, как и природный газ.

Продемонстрировав, что современные устройства и газовые сети способны принимать смесь водорода на 20 об.% Без изменений, коммерческое использование водорода становится отделенным от принятия индивидуальных устройств, что устраняет необходимость обязательной замены устройства. Это решает проблему «курицы и яйца» с предложением, ожидающим спрос, и наоборот. Это позволяет заблаговременно внедрять водород, чтобы сосредоточить инвестиции на необходимой инфраструктуре снабжения, необходимой для обеспечения массового производства - в первую очередь на кондиционировании природного газа и инфраструктуре CCUS, а также закладывать основы для более глубокой экономии углерода за счет транспортных топливных элементов; низкоуглеродистая гибкая выработка электроэнергии; и потенциально полная конверсия водорода в газовой сети.

Экономия углерода

Потребность в отоплении в Великобритании составляет чуть более половины общего объема выбросов 3 , поэтому небольшие изменения оказывают большое влияние. Смешивание водорода с концентрацией 20 об.% В сети природного газа откроет 29 ТВт-ч / год низкоуглеродистого отопления в условиях внутреннего потребления газа. 1

Чтобы представить эту цифру в перспективе, в 2018 году стимул для возобновляемой жары (RHI) обеспечил в общей сложности 11 ТВт-ч низкоуглеродного тепла, и, согласно прогнозам, к концу 2021 года дополнительно выделит 10 ТВт-ч / год. 4 (21 ТВт-час в год)RHI является механизмом поддержки правительства Великобритании для низкоуглеродного тепла и охватывает как низкоуглеродистое тепло, как бытовое (биометан, отходы и т. Д.), Так и бытовое (котлы на биомассе, воздушные тепловые насосы и т. Д.). Сравнение с водородной смесью показано на рисунке 1.

Таким образом, очевидно, что смешивание водорода с концентрацией 20 об.% Приведет к существенной экономии углерода при одновременном исключении риска раннего внедрения водорода.

Рисунок 1: Сравнение низкоуглеродистого тепла

Построение безопасного кейса

Ofgem лицензирует все газораспределительные сети для транспортировки природного газа потребителям в соответствии с Правилами безопасности (управления) газа (GS (M) R).Текущий предел содержания водорода в пределах GS (M) R составляет 0,1 мол.% 5 , поэтому для транспортировки газа с более высоким содержанием водорода требуется разрешение HSE. Одобрение ОТОСБ предоставляется посредством специальных исключений, основанных на представлении научных доказательств, демонстрирующих, что любое предлагаемое изменение «столь же безопасно, как» текущая операция.

HyDeploy получил первое в истории Великобритании разрешение на выброс водорода в ВШЭ в ноябре 2018 года для первого испытания в университете Киля.

Для каждого испытания потребуется отдельный процесс утверждения, поэтому в ВШЭ будет запрошено всего три исключения, которые позволят провести все три испытания.

Почему три испытания?

Конструкция HyDeploy с тремя испытаниями была специально разработана для надлежащего управления риском доставки 20% по объему водородной смеси. Каждое испытание должно длиться в течение 10 месяцев.

Первое испытание должно начаться в сентябре 2019 года и позволит смешать водород в одну из сетей живого газа, эксплуатируемых Университетом Киля. Это первое испытание доставит водородную смесь в 100 домов и 30 факультетских зданий.

Рисунок 2: Общий график программы

В рамках сбора доказательств в поддержку первого заявления об освобождении, газовыми приборами в сети были:

  • Газовый сейф проверен;
  • Испытание на герметичность
  • с использованием до 28 об.% Водорода; и
  • Испытание на безопасность
  • с содержанием водорода до 28 об.

Все приборы, которые были безопасными и герметичными на природном газе, были признаны безопасными и герметичными на смешанном природном газе - без исключений.

Окончательное внедрение водородной смеси с концентрацией 20 об.% Не может зависеть от посещения каждого дома в Великобритании, чтобы проверить безопасность газа и проверить все газовые приборы. Следовательно, существует путь между надлежащим образом контролируемым испытанием в Киле и обеспечением достаточной убедительности доказательной базы, позволяющей смешивать водород без вмешательства.

Проведя два дальнейших испытания, необходимое сокращение предварительного вмешательства может быть обеспечено постепенно, насколько позволяет доказательная база.Два дальнейших испытания начнутся в 2020 и 2021 годах, каждый из которых обеспечит 20% -ную смесь примерно для 700 домов. Второе испытание будет проходить в сети NGN на северо-востоке, а третье - в сети Cadent на северо-западе.

Процесс одобрения пробной версии

Успешный процесс утверждения для каждого испытания зависит от выявления, понимания и смягчения профиля риска предлагаемого предприятия. НИУ ВШЭ Bespoke Research and Consultancy является генератором научной базы доказательств.Для поддержки первой заявки на освобождение было проведено 18 месяцев лабораторных, кабинетных и полевых работ, с ключевыми областями:

  • техника;
  • материалы;
  • Обнаружение газа
  • ;
  • характеристики газа; и
  • эксплуатационных процедур.

В каждой из этих областей была создана всеобъемлющая база фактических данных, и была разработана количественная оценка рисков (QRA), позволяющая объединить все данные в единый сравнительный анализ.QRA был сосредоточен на понимании профиля риска испытания и пришел к выводу, что смешанный природный газ, содержащий 20 об.% Водорода, был так же безопасен, как и природный газ 6 .

Процесс проектирования

Рабочее оборудование, используемое для проведения каждого испытания, будет представлять собой электролизер 0,5 МВт, работающий от ITM, и блок ввода водородной сети (H 2 GEU), поставляемый Thyson. Электролизер будет снабжаться возобновляемым электричеством, чтобы обеспечить низкое содержание углерода в генерируемом водороде.Для каждого испытания линия подачи природного газа среднего давления будет направляться в безопасное соединение. Внутри соединения водород будет вырабатываться электролизером и смешиваться с природным газом в HU 9007 2 GEU ( см. Рис. 3 ).

Рисунок 3: Процесс проектирования HyDeploy

Смешанный газ будет возвращен в линию подачи среднего давления, которая затем будет пропущена через существующую управляющую станцию ​​в изолированную сеть низкого давления, снабжающую дома.Схема управления будет максимизировать уровень смеси в пределах технологического процесса, оставаясь в пределах индекса Воббе, как указано GS (M) R. Индекс Воббе представляет собой меру пропускной способности газа, измеренную в МДж / м 3 .

Тщательная оценка безопасности была проведена на протяжении всего проекта, включая анализ уровней защиты (LOPA) и HAZOP. Электролизер и H 2 GEU были разработаны для автоматической работы, при этом ручное вмешательство требуется только для возобновления работы после выключения.

В каждом испытании будут обнаружены электролизер и H 2 GEU, чтобы минимизировать риск в соответствии с принципами ALARP. По завершении каждого испытания электролизер и HU 9002 29998 GEU будут выведены из эксплуатации и доставлены в следующее место испытаний для установки и эксплуатации.

Смешивание путей

Цель HyDeploy - предоставить платформу для развертывания водородного смешивания. После успешного выполнения программы поставщик водорода должен иметь возможность подать заявку на освобождение без необходимости каких-либо дополнительных доказательств.Это положит начало рынку водородных смесей, чтобы привести водородное смешивание в один ряд с биометаном в качестве низкоуглеродистого газового вектора.

Существует несколько путей развертывания, на которые может пойти смешивание водорода, два примера - это массовые поставки и проекты по производству электроэнергии.

Массовая поставка смешанного с водородом газа, такого как проект HyNet, позволяет широко применять смешанный природный газ. HyNet предназначен для доставки водородной смеси более чем 2 миллионам потребителей на северо-западе Великобритании, а также декарбонизации северо-западного промышленного кластера.Производственный подход заключается в кондиционировании природного газа посредством автотермического реформинга (ATR) в сочетании с инфраструктурой CCUS для обезуглероживания газа и отделения углекислого газа.

Рисунок 4: Проект HyNet

Другой путь развертывания смешивания заключается в использовании низкоуглеродного электричества, где это доступно и экономически выгодно, и генерирования водорода посредством электролиза. Этот путь вряд ли обеспечит оптовые поставки в ближайшем будущем, но может оказаться полезным в начале производства, особенно для распределенного спроса и использования высокой степени чистоты, такого как топливные элементы.

Более глубокая экономия углерода

Благодаря отделению инвестиций в поставку водорода от использования требования к инвестициям и характеристика рисков внедрения внедрения водорода существенно снижаются. Это закладывает основу для более глубокого сбережения углерода на основе водорода за счет топливных элементов, низкоуглеродистого генерируемого электричества - что позволяет использовать более прерывистые возобновляемые источники энергии - а также потенциально полное преобразование газовой сети.

HyDeploy обеспечивает практическое развертывание сегодня, предоставляя стартовую площадку для внедрения водорода в Великобритании и за ее пределами.

Ссылки

1. Заявка на получение сетевой карты HyDeploy , Ofgem, 2016

2. Закачка водорода в газовую сеть (1047 руб.), Руководитель отдела охраны труда и здоровья, 2015 г.

3. Выбросы ПГ в Великобритании, 1990–2017 гг. , BEIS, 2019 г.

4. Статистика стимулирования использования возобновляемых источников тепла , BEIS, 2019

5. Регламент безопасности (управления) газа , 1996

6. HyDeploy: первый в Великобритании проект по внедрению смешивания водорода, Журнал «Чистая энергия», 2019 г.

7. Почему водород? , Инженер-химик, 2019


Это седьмая статья в серии, посвященная проблемам и возможностям водородной экономики, разработанная в сотрудничестве со Специальной группой по интересам чистой энергии IChemE. Для большего количества записей посетите центр серии.

,

Водород - теплофизические свойства

Водород, h3, - бесцветный газ без запаха.

Водород легко воспламеняется. После воспламенения он горит бледно-голубым, почти невидимым пламенем. Пары легче воздуха. Он легко воспламеняется в широком диапазоне концентраций пара / воздуха. Водород не токсичен, но является простым удушающим средством при вытеснении кислорода из воздуха. При длительном воздействии огня или сильной жары контейнеры могут сильно разорваться и взорваться.

Водород используется для производства других химикатов, в нефтепереработке, а также в кислородной сварке и резке.

Фазовая диаграмма водорода показана под таблицей.

Химические, физические и термические свойства водорода:
Значения при 25 o C (77 o F, 298 K) и атмосферном давлении

Молекулярный вес 2.016
Удельный вес, воздух = 1 0,070
Удельный объем ( футов 3 / фунт, м 3 / кг ) 194, 12.1
Плотность жидкости при атмосферном давлении ( фунт / фут 3 , кг / м 3 ) 4.43, 71.0
Абсолютная вязкость ( фунт м / фут с, сП ) 6,05 10 -6 , 0,009
Скорость звука в газе ( м / с ) 1315
Удельная теплоемкость - с p - ( БТЕ / фунт o F или кал / г o C, Дж / кгK ) 3.42, 14310
Коэффициент удельной теплоемкости - c p / c v 1.405
Газовая постоянная - R - ( фут-фунт / фунт o R, Дж / кг o C ) 767, 4126
Теплопроводность ( БТЕ / ч фут o F, Вт / м o C ) 0,105, 0,182
Точка кипения - насыщение давление 14,7 фунтов на кв. дюйм и 760 мм рт. ст. - ( o F, o K ) -423, 20.4
Скрытая теплота испарения при температуре кипения ( БТЕ / фунт, Дж / кг ) 192, 447000
Температура замерзания или плавления при 1 атм ( o F, o C ) -434,6, -259,1
Скрытая теплота плавления ( БТЕ / фунт, Дж / кг ) 25,0, 58000
Критическая температура ( o F, o C ) -399.8, -240,0
Критическое давление ( фунтов на кв. Дюйм, МН / м 2 ) 189, 1,30
Критический объем ( футов 3 / фунт, м 3 / кг ) 0,53, 0,033
Огнеопасно да
Теплота сгорания ( БТЕ / фут 3 , БТЕ / фунт, кДж / кг ) 320, 62050, 144000

Следуйте ссылкам ниже, чтобы получить значения для перечисленных свойств водорода при различных давлениях , и температуре , :

,

. См. Также больше об атмосферном давлении и STP - Стандартная температура и давление & NTP - Нормальная температура и давление,
а также Теплофизические свойства : Ацетон, Ацетилен, Воздух, Аммиак, Аргон, Бензол, Бутан, Диоксид углерода, Окись углерода, Этан, Этанол, Этилен, Гелий, Сероводород, Метан, Ме Тханол, Азот, Кислород, Пентан, Пропан, Толуол, Вода и Тяжелая вода, D 2 O.

Вернуться к началу

Водород - это газ при стандартных условиях. Однако при очень низкой температуре и / или высоких давлениях газ становится жидким или твердым.

Фазовая диаграмма водорода показывает фазовое поведение с изменениями температуры и давления. Кривая между критической точкой и тройной точкой показывает температуру кипения водорода при изменении давления. Он также показывает давление насыщения при изменении температуры.

В критической точке состояние не изменяется при увеличении давления или при добавлении тепла.

Тройная точка вещества - это температура и давление, при которых три фазы (газ, жидкость и твердое вещество) этого вещества сосуществуют в термодинамическом равновесии.

Вернуться к началу

.
водородных котлов: альтернатива газовому отоплению?
Hydrogen Boilers: An Alternative to Gas Central Heating?

No to gas boilers

Мы знаем, что мы не можем продолжать использовать ископаемое топливо для питания наших транспортных средств, для производства электричества и отопления наших домов, но каковы наши альтернативы? Ветровая, солнечная и гидроэнергетика станут важной частью борьбы с изменением климата, но они не обязательно являются ответом на вопрос о центральном отоплении в общенациональном масштабе.

Нам нужно найти альтернативу газовой сети, но является ли водород ответом?

*** ВАЖНО: Пока невозможно купить или установить водогрейный котел, но такие производители, как Baxi и Worcester Bosch, разработали рабочие прототипы.

Проверка теории водорода

Правительство работает с отопительной промышленностью, чтобы исследовать и испытать водород в качестве топлива для отопления, а также возможные методы производства водорода. Эти проекты включают в себя:

HyDeploy

Проект HyDeploy, проводимый в Университете Кила, Стаффордшир, проверяет жизнеспособность использования смеси 20:20 водорода с природным газом в национальной сети.При использовании смеси 20:80 никаких изменений не потребуется для большинства котлов в Великобритании или для процесса установки.

В настоящее время цель состоит в поэтапном введении смеси водорода с природным газом 20:80 к 2025 году. Интересно, что все конденсационные газовые котлы, изготовленные и установленные после 1996 года, могут работать на газе, который содержит до 23% водорода. Это означает, что, пока у вас есть современный газовый котел, вы должны быть готовы к первой фазе водородной сети.

По состоянию на июль 2020 года результаты этого проекта находятся на рассмотрении Руководства по охране труда и технике безопасности (HSE) с надеждой начать публичные испытания в конце 2020 года.

Hy4Heat

Проект Hy4Heat исследует и тестирует возможность 100% водородной сети.

По состоянию на июль 2020 года проект имеет очень положительные результаты. Приборы, используемые в водородной сети, будут очень похожи на природный газ, но безопасность является основным направлением проекта. Использование природного газа может быть небезопасным без принятия надлежащих мер, и то же самое будет с водородом. Это другой тип газа, поэтому установщикам потребуется обучение, чтобы убедиться, что они могут безопасно работать с водородом, но исследования по этому вопросу все еще продолжаются.

У нас уже есть водородные транспортные средства на нашей дороге, и в прошлом в газовой сети использовалась смесь из 50% водорода. Если / когда водородная сеть будет готова, большинство современных котлов должны быть в состоянии относительно легко модифицироваться для работы с 100% водорода, поэтому домовладельцы не будут сталкиваться со значительными расходами или неудобствами, а установщикам потребуется лишь небольшое количество дополнительной подготовки.

Производители, такие как Baxi и Worcester Bosch, работают над опытными образцами водоподготовительных котлов, которые будут работать на природном газе, но при необходимости могут быть переведены на 100% водород, но в настоящее время они недоступны для покупки.

Программа снабжения водородом

Во всем мире существуют проекты, пытающиеся найти эффективный способ производства низкоуглеродистого водорода. Правительство Великобритании инвестировало 20 млн фунтов стерлингов в Программу поставок водорода, чтобы выяснить, насколько жизнеспособной будет водородная сеть. Это включает в себя проект HyDeploy в университете Кила. Проект пробует использовать 20% водорода и 80% природного газа в частной газовой сети без замены трубопроводов или котлов. 12-месячная пробная версия началась летом 2019 года.

Если вам нужно заменить котел, современный конденсационный газовый котел сможет работать с предлагаемым 20% -ным содержанием водорода, и когда и когда в будущем будет готова 100% -ая подача водорода, ваш котел сможет быть модифицирован. Получить бесплатно котировки газового котла здесь. ***

Зачем нам нужна альтернатива газовому центральному отоплению?

Мало того, что ископаемое топливо истощается, но его дальнейшее использование выбрасывает в атмосферу парниковые газы, такие как углерод.Эти газы не могут покинуть нашу атмосферу, вызывая повышение температуры по всему земному шару, что меняет наш климат. Мир находится в опасности, и сейчас это насущная и международная проблема, поскольку, если допустить ее продолжение, это будет иметь катастрофические последствия для нашей планеты. В рамках чрезвычайной климатической ситуации в мире правительство Великобритании работает над сокращением выбросов углерода в стране. В частности, Великобритании необходимо сократить выбросы углерода на 80% к 2050 году (по сравнению с уровнями 1990 года). Для этого нам необходимо внедрить системы возобновляемой энергии для производства электроэнергии и тепла.

На отопление приходится около трети общего объема выбросов углерода в Великобритании, поэтому поиск альтернативного топлива и технологий значительно уменьшит наш углеродный след. Правительство Великобритании уже приняло меры для повышения энергоэффективности газовых котлов, прекращения использования масляных котлов, и с 2025 года будет запрещено устанавливать газовые котлы в новом здании.

Однако в настоящее время 8/10 домов в Великобритании используют газовые котлы для отопления своего центрального отопления. Использование возобновляемых источников энергии, а не ископаемых видов топлива позволит значительно сократить выбросы углерода в нашей стране.Это означает, что нам необходимо установить альтернативные системы возобновляемого отопления в 80% домов Великобритании.

Какие есть альтернативы?

Существует несколько возобновляемых технологий, которые могут обеспечить дешевое, низкоуглеродистое и устойчивое отопление и горячую воду, включая воздушные и наземные тепловые насосы, солнечные тепловые котлы и котлы на биомассе. Хотя это приемлемые варианты для многих домов, многие отраслевые эксперты обеспокоены тем, как переключение на эти системы будет иметь последствия для домовладельцев.Системы незнакомы, часто дороги в установке и эффективны только в хорошо изолированных свойствах. Чтобы не просить домовладельцев расстаться со своими котлами и тратить деньги на новые технологии, лучше заменить не те котлы, которые мы используем, а газ, на котором они работают. Теоретически это означает использование существующей газовой сети с низким содержанием углерода, а не с природным газом.

Существует несколько «низкоуглеродистых» газов, которые уже используются в качестве альтернативы природному газу, например, биометану, но мы не можем производить этот газ в достаточно высоких количествах для удовлетворения спроса.По мнению многих экспертов отрасли, водородная сеть является наиболее жизнеспособной.

Почему водород?

Низкие или нулевые выбросы углерода

Когда наши котлы сжигают ископаемое топливо, углерод выделяется в атмосферу, которая наносит ущерб нашей планете. Когда водород сжигается, он производит только воду и тепло без углерода. Даже если бы мы использовали комбинацию природного газа и водорода, мы могли бы значительно сократить выбросы углерода.

Нет необходимости заменять инфраструктуру

В водородной сети могли бы использоваться те же трубопроводы, фитинги и котлы, что и в природном газе, поэтому было бы очень мало необходимости инвестировать в изменение инфраструктуры.Даже если переключение произошло сегодня, многие котлы могли бы остаться в эксплуатации, а домовладельцы могли бы избежать затрат, связанных с заменой системы отопления.

Высокоэффективное топливо

Водород содержит много энергии, так как 1 кг водорода содержит столько же энергии, сколько 2,8 кг бензина.

Проблемы водорода

Производство водорода дорого (на данный момент)

Производство водорода в достаточно больших количествах для удовлетворения спроса в настоящее время недешево.Водород может быть получен либо путем электролиза, то есть с использованием электричества для расщепления воды на кислород и водород, либо с помощью паровой конверсии метана (STR).

Производство водорода может выделять углерод, если не улавливается

Хотя водород не выделяет углерод при использовании в котле, производство водорода может выделять углерод. Для решения этой проблемы необходимо разработать методы низкоуглеродистого производства. Например, электролиз должен был бы питаться возобновляемым электричеством от ветряных или солнечных ферм, а не электричеством, получаемым от сжигания ископаемого топлива.

SMR включает нагревание метана в природном газе с помощью пара и катализатора, но при этом образуется углерод и водород. Чтобы сделать этот метод низкоуглеродистым, необходимо использовать системы хранения углерода (CSS), чтобы предотвратить выброс углерода в атмосферу.

,

Green Отопление и охлаждение | Водород

1

2
Источник (оба изображения): Европейская комиссия, Стратегия ЕС по отоплению и охлаждению

Отопление и охлаждение потребляют половину энергии ЕС. Хотя этот сектор нацелен на то, чтобы получать чистую и низкоуглеродистую энергию, 75% используемого топлива по-прежнему производится из ископаемого топлива (почти половина из газа). Сектор основан на обширной европейской газовой инфраструктуре, которая поставляет необходимую энергию для отопления домов в ЕС.

Если Европа хочет обезуглерожить отопление и охлаждение, она сталкивается с несколькими вариантами:
Через электрификацию отопления с помощью теплового насоса или электрических нагревателей или путем введения возобновляемого газа, такого как водород или биогаз.

Варианты электрификации возможны для ряда зданий (только для новостроек и с хорошей изоляцией, где возможно низкотемпературное отопление через пол), но большинство строительных фондов сегодня не совместимы. Кроме того, спрос на тепло концентрируется в зимнее время, когда возобновляемые источники энергии становятся менее доступными.Кроме того, полная электрификация тепла будет означать, что газовая сеть больше не используется и становится неактивным активом.

На самом деле разумнее рассмотреть дополнительное решение (на самом деле намного большее, чем электрификация): обезуглероживать газовую сеть путем смешивания природного газа с возобновляемыми газами, такими как водород и биогаз, точно так же, как мы постепенно обезуглероживаем электрическую сеть. Водород может составлять от 5 до 20% объемного содержания поставок природного газа без каких-либо изменений инфраструктуры.Некоторые города и регионы могут даже превратить свою газовую сеть в чисто водородную сеть. Это еще более интересно, так как трубопроводная транспортировка водорода достигает почти 100% эффективности. Это преимущество делает водород экономически привлекательным вариантом при транспортировке возобновляемой энергии в больших масштабах и на большие расстояния, например, из районов с высоким потенциалом производства возобновляемой энергии в районы с высоким спросом на энергию, такие как Европа. Следовательно, существует необходимость в декарбонизации газовой инфраструктуры с помощью новых видов топлива и технологий.

Топливный выключатель

Существует три способа обезуглероживания газовой сети: зеленый и обезуглероженный водород:

  • Зеленый водород путем электролиза воды с использованием возобновляемой электроэнергии.
  • Обезуглероженный водород путем преобразования природного газа с улавливанием и хранением углерода.
  • Побочный продукт водорода , взятый из неизбежного источника водорода, который в противном случае был бы сожжен или неэффективно сожжен для производства электроэнергии.

Декарбонизация газовой инфраструктуры за счет введения высокой доли такого водорода, в первую очередь за счет смешения с природным газом, а в будущем, возможно, до полного перехода на 100% водородную систему, - это реальность, которую необходимо признать и отстаивать.

Кроме того, это обеспечивает большую интеграцию возобновляемых источников энергии и прямое сокращение выбросов парниковых газов. Кроме того, из-за увеличения доли непостоянных возобновляемых источников энергии (ветра и солнца) в европейской энергосистеме, использование обширной газовой инфраструктуры в качестве актива для хранения энергии является возможностью (зеленый газ используется в домах, но также и в газе). электростанции (ссылка на отраслевую интеграцию).
Водород представляет собой оптимальное общее решение для долгосрочного сезонного хранения без содержания углерода.

Технология

Декарбонизация отопления - это не только замена топлива. Речь идет также о повышении эффективности, чтобы немедленно начать сокращение выбросов CO2 и других выбросов. Внедрение в домашних условиях микро-комбинированных тепловых и энергетических установок на топливных элементах может использовать природный газ сегодня, в то же время он соответствует растущей доле зеленого водорода в качестве смеси и 100% водорода в будущем.

В промышленности

Промышленность предлагает много вариантов обезуглероживания низкосортного тепла . В то время как тепловые насосы и электрическое нагревательное сопротивление имеют преимущества в определенных географических точках, водород, безусловно, выгоден, когда он доступен в качестве побочного продукта химической промышленности или когда конкретной отрасли требуется источник бесперебойного питания (как это предусмотрено топливным элементом), вместе с жарой. Поскольку водород можно сжигать в водородных горелках или использовать в топливных элементах, он предлагает альтернативу с нулевым уровнем выбросов для отопления.

Высококачественное тепло - выше 400 ° C - трудно обезуглерожить. Водородные горелки могут дополнять электрическое отопление для выработки высококачественного тепла, в зависимости от местных условий: некоторые регионы могут предпочесть промышленное использование водородных технологий вместо электричества, учитывая ограничения, которые они имеют при проектировании своей энергетической системы.

В настоящее время промышленность использует водород для низкотемпературных применений, таких как технологический нагрев и сушка. В будущем промышленность может также использовать смесь водородных горелок и топливных элементов для удовлетворения своих низко- и качественных потребностей в тепле.Топливные элементы имеют более высокую эффективность, чем горелки, и одновременно вырабатывают тепло и энергию, но их размещение все еще требует значительных инвестиций. Горелки, со своей стороны, требуют только регулировки существующего оборудования.

,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о