Водородные генераторы для отопления жилых домов

Водородное отопление дома – альтернативный вариант, который может стать выгодной заменой привычным газовым и твердотопливным отопительным котлам. Как ясно из названия, в основе этого метода лежит использование водорода – уникального лёгкого газа, обладающего способностью вступать в химическую реакцию с кислородом с выделением тепла. Сегодня эта технология только начинает развиваться, но можно ожидать, что уже в недалеком будущем водородные генераторы займут важное место в мировой энергетике.

Миф о том, что водородный котел — самый экономичный способ обогреть дом

Часто можно услышать, что водородный котел есть наиболее экономичный способ отопления для частного дома. Обычно для обоснования этого тезиса применяются ссылки на высокую теплоту сгорания водорода — более чем в 3 раза выше, чем у природного газа. Из этого делается нехитрый вывод — выгоднее топить дом водородом, чем газом.

Иногда в качестве аргумента эффективности водородного котла приводится так называемый «газ Брауна» или смесь атомов водорода и кислорода (HHO), которая выделяет при сгорании еще больше тепла, и на котором работают «продвинутые котлы». После этого обоснования эффективности просто заканчиваются, оставляя возможность воображению обывателя рисовать прекрасные картинки под общим названием «отопление почти даром». Подумать только — водород и горит «теплее», и получается из практически бесплатной воды, сплошная выгода!

Воображение подогревают и новости о постоянно растущем парке автомобилей, работающих на водородном топливе, как альтернативе традиционным. Дескать, если уж автомобили «ездят» на водороде, то водородный котел — действительно стоящая вещь.

Другие публикации TopClimat.ru по теме
	Тепловые насосы для отопления вашего дома
	Теплоаккумулятор – важный элемент системы отопления комфортного и безопасного дома

Но на деле все обстоит немного сложнее. Если бы чистый водород был легкодоступным в природе элементом — все так, или почти так, и было. Но дело в том, что чистый водород на Земле не встречается — только в связанном виде, например, в виде воды. Поэтому на практике сначала водород нужно откуда-то получить, причем, с помощью энергозатратных химических реакций.

Водородное отопление дома

Схема работы водородного котла и преимущества такого способа отопления

Способ отопления жилища при помощи водородного котла был придуман относительно недавно в Италии (а автомобильный двигатель на водороде, кстати, ещё в 1960-х годах). Раньше учёные тоже задумывались над использованием водорода в качестве “домашнего” топлива, однако, была одна проблема: сделать котёл из привычных материалов не получалось из-за очень высокой температуры горения этого газа.

Теперь же ситуация изменилась: водородные котлы делают из таких же материалов, как и все остальные. Отзывы о них преимущественно положительные, их можно найти, зайдя на любой тематический форум.

Если кто-то услышит выражение “газ Брауна”, то здесь волноваться не стоит: речь идёт не об иприте или смеси для активации ядерного заряда. Это смесь водорода и кислорода, которая должна активизироваться при помощи кислородно-водородного электролиза (в устройстве вставлен электролизёр). Большинство установок работает именно на этом газу.

Процесс получения водорода с помощью электролиза

Процесс отопления предельно прост: в специальной установке (котле) есть резервуар с водородом. При температуре в 300C° газ начинает взаимодействовать с кислородом, образуя воду и пар, которые и распределяется по системе трубопроводов внутри жилых домов.

Из преимуществ такого вида отопления можно выделить следующие:

Водород – это ещё и один из наиболее экологически чистых видов топлива

водород попросту не имеет продуктов горения за исключением воды (конденсируемая вода попадает в отопительный трубопровод – никаких дымоходов держать не придётся);
абсолютная экологическая безопасность;
водород не воспламеняется, а отдаёт большое количество тепловой энергии при взаимодействии с кислородом (в результате этой каталитической реакции и образуется вода);
фактическая температура теплоносителя – 40C° (может показаться, что немного, однако теплопотерь у такого способа отопления быть не может априори).

Покупать водородные генераторы производства Поднебесной небезопасно! В основном, они изготавливаются из самых дешёвых материалов, с использованием некачественной гарнитуры. Теоретически это может привести к взрыву котла.

Преимущества и недостатки водорода как топлива

Собственно, преимуществ у водорода много. Как уже отмечалось выше, это один из самых распространённых газов на планете (во Вселенной – самый распространённый), доступный и экологический чистый вид топлива.

Читать еще: Вертикальные ветрогенераторы при минимальном ветре большой мощности

В общем, среди достоинств можно выделить следующие:

Каталитическая реакция водорода позволяет получить очень большое количество энергии

повсеместно распространён (обычно его помещают в баллоны – как и сжиженный газ);
система отопления на водороде, по сути, образует собой замкнутый цикл, в который не требуется вмешательство человека;
относительная дешевизна топлива;
при использовании водорода среднестатистический прибор выделяет 121 МДж/кг энергии, а аналогичный показатель у того же популярного пропана – 40 МДж/кг.

Есть у водородного топлива и свои недостатки:

вероятность взрыва котла при превышении нормированного давления в котле;
если брать российские условия, то не всегда можно найти водородные баллоны в шаговой доступности (это не природный газ пропан всё-таки);
иногда температура, выделяемая при каталитической реакции, может быть настолько велика, что для выхода пара и воды нужно делать отдельный дымоход (правда, это если речь идёт о старых установках – в современных пар и вода сразу попадают в трубопровод, являясь теплоносителем);
высокий уровень шума;
большое потребление воды.

Схема устройства блока управления водородным котлом

Виды водородных котлов

Сразу надо сказать, что принципиально между собой водородные генераторы для отопления не различаются вовсе. Единственное различие будет наблюдаться в плане мощности, материала корпуса и других критериев. Для примера можно рассмотреть характеристики двух аналогичных американских водородных котлов “HHO” и “Star 1000” (номер модели – 1.1):

С помощью водородного котла даже небольшой мощности можно отапливать большое помещение

энергопотребление генератора – 1,2-3 КВт за 1 час;
расход воды – 5,5 литров за 24 часа;
генерирует от 1,2 до 2 литров топлива в течение суток;
может отапливать помещение, площадью до 250 м²;
минимальный эксплуатационный срок службы – 15 лет.
число контуров – 2 (один из них отопительный, второй – нагревательный, который может быть установлен дополнительно);
приблизительная стоимость на отечественном рынке – 3000-3500 USD.

Как и любой другой генератор, водородный работает не беспрерывно, а по мере нагрева помещения. Электроэнергии по этой причине генератор расходует мало – из-за этого точно переживать не стоит.

Критерии выбора котла

Генератор надо выбирать, обращая внимание на следующие критерии:

Мощность;
Число контуров;
Уровень потребления электрической энергии;
Производитель.

По мощности котлы могут быть самыми разными: от 27 Вт до, по сути, бесконечности. Можно купить один котёл очень большой мощности сразу для отопления всего дома, а можно и несколько маленьких.

Сегодня в сети можно найти множество видео, где народные умельцы показывают, как своими руками сконструировать генератор. Так делать категорически нельзя! Водород – крайне взрывоопасен, малейшее несоблюдение технологии постройки может привести к самым страшным последствиям!

Принцип работы водородного генератора

Несколько советов по эксплуатации котла

При правильной эксплуатации водородный агрегат прослужит не положенные ему 15 лет, а все 20 или даже 30. Да и починить такое оборудование не составит труда – принципиально схема котла не очень отличается от работающих на любом другом виде топлива.

Электролитические генераторы водорода

Генераторы, которые функционируют на принципе электролиза, обычно изготовляются в виде контейнеров. Приобретая такое устройство, обязательно поинтересуйтесь наличие пакета разрешающих документов:

Сертификат соответствия ГОСТР.
Гигиенический сертификат.
Разрешение от Ростехнадзора.

Электролитические генераторы обычно состоят таких базовых конструктивных элементов, как:

панель управления;
система автоматического контроля;
блок пополнения и деминерализации воды;
электролизер (агрегата для раздельного получения кислорода и водорода);
система анализа газа;
устройства для охлаждения жидкости;
система для обнаружения утечек водорода;
трансформатор и выпрямитель;
распределительная коробка.

Для увеличения электропроводности воды в нее обычно добавляют щелок. Для последнего имеется особый резервуар, который пополняется, как правило, не чаще одного раза в год. Современные промышленные водородные генераторы изготовляются в соответствии с европейскими нормами безопасности и экологии.

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:

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:

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.
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.
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.

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

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.

Правила эксплуатации водородного котла

Водородные котлы являются приборами повышенной опасности. Используемая газо-воздушная смесь обладает высокой взрывоопасностью.

Во избежание несчастных случаев следует неукоснительно соблюдать требования правил пожарной безопасности.

При малейшем отклонении в работе устройства прекращают подачу газа и отключают прибор.

Для устранения выявленных повреждений следует воспользоваться услугами специализированных служб. Самостоятельная установка и ремонт водородных котлов не допускаются.

Перспективы энергетики с использованием водорода

А теперь попытаемся выяснить, действительно ли существуют шансы снизить себестоимость чистого водорода. Сразу оговоримся, что все шансы для этого есть. Прежде всего, сюда относится технология получения не дорогостоящей электроэнергии с применением возобновляемых ее источников. Кроме того, в процессе катализации могут использоваться более дешевые химические катализаторы. К слову, такие уже давно существуют и используются в водородных ячейках для топлива (речь идет об автомобилях). Хотя здесь, опять же, мы натолкнулись на их чересчур высокую стоимость.

Но технологии все время совершенствуются, наука не стоит на месте. В один прекрасный момент нефть все же закончится, а людям придется переходить на какой-то другой, альтернативный энергетический источник. Но на данный момент и, пожалуй, на ближайшие десятилетия можно говорить с уверенностью: энергетика с использованием водорода сама по себе пока что убыточна. К исключениям относятся лишь те случаи, когда водород является побочным продуктом каких-либо других процессов технического плана. Конечно, возможны и различные программы по поддержке и развитию водородной энергетики, но для этого требуется помощь крупных корпораций и, разумеется, государства.

В качестве заключения

Трудно сказать, какая энергетика станет в будущем основной – водородная, ядерный синтез, применение гравитации и проч. Но специалисты уверяют, что первые электролизные реакторы, способные составить конкуренцию современным атомным, появятся как минимум через двадцать-тридцать лет. Некоторые вообще скептически настроены по этому поводу. Но реальные профессионалы верят, что водородные генераторы станут вскоре предметом высоких технологий, а не самоделкой из подручных средств, которую мы описали выше. На этом все, теплых вам зим!

0 0 голоса

Рейтинг статьи