Wasserstoffheizkessel: Gerät + Funktionsprinzip + Auswahlkriterien

Die Prinzipien der alternativen Energie gewinnen zunehmend die Aufmerksamkeit der Verbraucher.Dies ist größtenteils auf die Erhöhung der Tarife für traditionelle Energieressourcen sowie auf periodische Störungen auf dem Dienstleistungsmarkt zurückzuführen.

Unter diesen Umständen gilt ein Wasserstoffheizkessel als einer der vielversprechendsten Gerätetypen, die mit erneuerbarem Brennstoff H-Gas betrieben werden₂.

Bevor Sie sich für den Kauf eines solchen Geräts entscheiden, müssen Sie sich mit dem Funktionsprinzip vertraut machen und die Vor- und Nachteile der Verwendung von Wasserstoff als Kraftstoff abschätzen. Diese Probleme wurden von uns untersucht und im Artikel ausführlich beschrieben.

Darüber hinaus haben wir Parameter identifiziert, die bei der Auswahl eines Kessels berücksichtigt werden sollten, Tipps zum Betrieb gegeben und einen Überblick über die besten werkseitig hergestellten Wasserstoffgeneratoren erstellt. Fans hausgemachter Produkte werden die Anleitung zum Zusammenbau des Geräts mit eigenen Händen hilfreich finden.

Eigenschaften von Wasserstoff als Kraftstoff

Wie oben erwähnt, ist der Brennstoff für solche Anlagen Wasserstoff, das leichteste Gas der Natur, farb- und geruchlos. Zu seinen Vorteilen gehört die große Wärmemenge, die bei der Verbrennung von H freigesetzt wird₂ (121 MJ/kg, während bei der Propanverbrennung nur 40 MJ/kg freigesetzt werden).

Unter normalen Bedingungen verbrennt Wasserstoff bei einer Temperatur von +2000°C, kann aber mit Hilfe eines Katalysators auf +300°C reduziert werden.Dies ermöglicht die Herstellung von Kesseln aus kostengünstigem Stahl statt aus teuren Seltenerdmetallen.

Wasserstoff ist ungiftig und somit sicher im Alltag einsetzbar. Bei der Verbrennung dieses Stoffes entsteht Wasserdampf, der das Mikroklima in Innenräumen verbessert und keine Schornsteine ​​erfordert.

Bei der Verwendung von Wasserstoff müssen Sicherheitsregeln unbedingt beachtet werden: Bei unsachgemäßer Verwendung des Gases oder bei Kontakt mit einer offenen Flamme kann es zu einer zerstörerischen Explosion kommen

Zu den Nachteilen gehört die erhöhte Explosivität von Wasserstoff, insbesondere wenn er mit Luft oder Sauerstoff vermischt wird, was zur Bildung von Knallgas führt.

Vor- und Nachteile von Wasserstoffkesseln

Die Stärken solcher Geräte sind:

1. Absolut umweltfreundlich. Wasserzersetzungsprodukte schädigen die Atmosphäre nicht; sie sind völlig unbedenklich für die Gesundheit von Menschen und Haustieren.
2. Hohe Effizienz, die 96 % erreichen kann. Dies ist deutlich höher als der Wirkungsgrad von Diesel, Erdgas oder Kohle.
3. Natürliche Ressourcen schonen Durch Gebrauch von Alternative Energiequellen.
4. Niedriger Preis Kalorien erhalten. Für solche Geräte reichen Wasser und etwas Strom.

Gleichzeitig weisen solche Geräte aber auch Schwächen auf.

Zu den Nachteilen zählen folgende Nuancen:

1. Wartungsanforderungen. Für die höchstmögliche H-Produktion₂, müssen die Metallplatten jedes Jahr ausgetauscht werden. Zusätzlich zum Austausch der Elektroden muss regelmäßig ein Katalysator hinzugefügt werden, um die geplante Energiemenge zu erzeugen. Die Häufigkeit dieses Vorgangs hängt von der Leistung sowie von den Merkmalen eines bestimmten Modells ab.
2. Hohe Kosten — Die Werksinstallation kostet nicht weniger als 35-40.000 Rubel.
3. Explosionsgefahr wenn der normalisierte Druck im Kessel ansteigt.
4. Mangel an Wasserstoffflaschen - Sie sind ziemlich selten im Angebot zu finden.
5. Begrenzte Auswahl. Da solche Heizgeräte auf dem russischen Markt nicht sehr verbreitet sind, ist es nicht immer möglich, schnell ein passendes Modell zu finden und kompetente Spezialisten für die Installation und Reparatur von Geräten zu finden.
6. Das Bedürfnis nach Kommunikation. Für den Betrieb des Geräts benötigen Sie eine ständige Verbindung zur Stromversorgung zur Durchführung der Elektrolysereaktion sowie zu einer Wasserquelle, deren Durchfluss von der Leistung des Geräts abhängt.

Es muss erwähnt werden, dass die Hersteller neuen Technologien große Aufmerksamkeit schenken und sich bemühen, Wasserstoffkessel zu verbessern, um Nachteile zu beseitigen oder zu minimieren.

Funktionsprinzip der Heizeinheit

Aufgrund seiner Aktivität H₂ Es kommt in der Natur nicht in reiner Form vor, lässt sich aber ganz einfach durch Elektrolyse aus gewöhnlichem Wasser isolieren, wobei auch Sauerstoffgas freigesetzt wird.

Im dargestellten Bild sehen Sie einen schematischen Aufbau einer mit Wasserstoff betriebenen Heizanlage mit Angabe aller Strukturelemente (+)

Damit das Heizgerät funktioniert, ist es zunächst notwendig, H zu erhalten₂. Dies geschieht in einem speziellen Fach, das für eine solche Reaktion reserviert ist. Flüssigkeit wird in den Behälter gegossen, in den Metallplatten eingetaucht werden.

Sie werden mit einem elektrischen Strom speziell ausgewählter Reinheit versorgt, unter dessen Einfluss H freigesetzt wird₂ und über₂sowie Wasserdampf als Nebenprodukt.

Die resultierende Mischung wird durch ein spezielles Gerät geleitet – einen chemischen Separator, mit dessen Hilfe Wasserstoff isoliert und von anderen Verunreinigungen getrennt werden kann. Das gereinigte Gas wird dem Brenner zugeführt, an dem ein Ventil installiert ist.

Es verhindert Bewegung H₂ in die andere Richtung, was eine Explosion verhindert. Dabei werden Sauerstoff und Wasserdampf über ein anderes System in einen speziellen Behälter abgegeben.

Anschließend strömt Wasserstoffgas durch die Schutzeinheit und gelangt in die Brennkammer. Hier reagiert es in Gegenwart eines Katalysators mit Gas, wodurch Wärme entsteht, die über einen Wärmetauscher in das Heizsystem des Hauses gelangt.

Der in der Kammer freigesetzte Wasserdampf wird über einen speziell dafür vorgesehenen Kanal zum Reservoir mit dem Elektrolyten zurückgeführt und nutzt so den Recyclingprozess.

Die Leistungsanpassung erfolgt über speziell ausgestattete Kanäle, deren Anzahl bis zu sechs erreichen kann. Jedes dieser Geräte enthält im Inneren einen Katalysator, durch den beim Einschalten der Prozess der Wärmeerzeugung beginnt.

Der auf eine Temperatur von 40 °C erhitzte Gasstrom beginnt sich in Richtung des in der Brennkammer befindlichen Wärmetauschers zu bewegen.

Dank separater Designs können die Kanäle unabhängig voneinander betrieben werden, sodass Sie nur einen Teil davon einschalten können.

Der Prozess der Wasserstofferzeugung in modernen Elektrolysegeräten ist vollständig automatisiert. Der einzige manuelle Vorgang ist das Einfüllen von Wasser in das System

Moderne Modelle sind außerdem mit verschiedenen Geräten ausgestattet, beispielsweise Wasserstandsanzeigen und Drucksensoren, wodurch sie automatisch arbeiten und in unvorhergesehenen Situationen dringend reagieren können.

Komponenten einer Wasserstoffanlage

Der Aufbau einer mit Wasserstoff betriebenen Heizungsanlage ist recht einfach.

Kessel, das die Rolle eines Wärmetauschers spielt, ist das Hauptelement, in dem die Wasserstoffproduktion stattfindet.

Ein mit Wasserstoff betriebener Kessel kann aus verfügbaren Elementen zusammengestellt werden und für seinen Betrieb ist nur normales oder destilliertes Wasser erforderlich (+)

Elektrolyseur - der wichtigste aktive Teil des Kessels, in dem die elektrolytische Reaktion stattfindet, die zur Zersetzung von Wasser in H führt₂ und über₂. Das Element ist ein mit Wasser gefülltes Reservoir, in das Metallelektroden mit maximaler Stromleitfähigkeit eingesetzt werden.

Die Platten sind mit Drähten verbunden, über die Strom zugeführt wird.

Brenner - ein Gerät, das dabei hilft, das Kühlmittel im Heizsystem zu erwärmen. Im Brennraum befindet sich ein Funke, der ihn entzündet.

Brennerventil - ein spezieller Teil oben am Gerät. Dank dieses Details hat H₂, steigt nach oben, überwindet leicht die Barriere, die für andere freigesetzte Stoffe unzugänglich ist, und gelangt direkt in den Brenner.

Werkseigene Wasserstoffkessel sind mit einer Steuereinheit ausgestattet. Das Bedienfeld zeigt Spannungs- und Stromanzeigen, einen Leistungsregler und Hebel zum Einstellen anderer Betriebsparameter an

Pipeline - Kommunikation, die vom Gerät ausgeht und zur Wärmeversorgung aller Räume des Hauses dient. Wird zum Umreifen verwendet Heizungsrohre Durchmesser 25-32 mm. Beim Verlegen gilt die Grundregel: Der Durchmesser jedes nachfolgenden Astes sollte kleiner sein als der des vorherigen.

Auswahlkriterien für Generatoren

Bei der Kaufentscheidung für ein solches Gerät ist es wichtig, auf die folgenden Kriterien zu achten.

Leistung. Bei modernen Geräten kann der Wert dieses Indikators erheblich variieren, sodass Sie sowohl für ein kleines Haus als auch für ein zwei- oder dreistöckiges Gebäude die beste Option auswählen können.

Der durchschnittliche Wasserverbrauch moderner Generatormodelle ist nicht allzu hoch. Innerhalb von 24 Stunden benötigt das Gerät zum Betrieb ca. 5,5 Liter, wodurch 1,2-2 Liter Kraftstoff erzeugt werden

Anzahl der Kreisläufe. Bei Geräten, die mit Wasserstoff betrieben werden, ist in der Regel ein Heizkreislauf installiert. Einige Modelle bieten zusätzlich die Installation eines zweiten (Heiz-)Kreises.

Stromverbrauchsniveau. Heutige Technologien ermöglichen es, bei minimalem Stromverbrauch eine hervorragende Wärmeleistung zu erzielen. Der Energieverbrauch verschiedener Generatortypen variiert zwischen 1,2 und 3 kW pro Stunde.

Ein geringer Energieverbrauch wird dadurch erreicht, dass der Wasserstoffkessel nicht kontinuierlich arbeitet, sondern nur zur Aufrechterhaltung einer bestimmten Temperatur im Raum.

Stromversorgung. Alle Arten von Wasserstoffgeneratoren lassen sich in zwei große Kategorien einteilen: Einer wird mit Gas betrieben, der andere wird mit Strom betrieben.

Hersteller. Es ist besser, bewährte Hersteller (Italien, USA) zu bevorzugen. Seien Sie vorsichtig bei minderwertigen Produkten, die von unseriösen Unternehmen zu extrem niedrigen Preisen angeboten werden.

Tipps zur Verwendung des Heizkessels

Um die Funktionalität des Geräts zu verbessern, ist es wichtig, die mitgelieferten Anweisungen zu befolgen. Sie können die Funktion des Geräts verbessern, indem Sie zusätzliche Teile hinzufügen (Sie müssen die Sicherheitsregeln strikt befolgen).

Ein am Brenner installierter Flammensensor erhöht die Sicherheit der Anlage.Wenn das Feuer erlischt, unterbricht das Gerät automatisch den Zufluss brennbaren Gases zum Brenner und verhindert so, dass dieses in den Raum gelangt

Sie können spezielle Sensoren im Inneren des Wärmetauschers installieren, um den Anstieg der Wassererwärmungsraten zu überwachen, und die Brennerkonstruktion durch Absperrventile ergänzen.

Schließen Sie es einfach direkt an TemperatursensorDamit schaltet sich der Kessel automatisch ab, sobald die Heizung den eingestellten Wert erreicht.

Es ist auch sinnvoll, ein Gerät zur normalisierten Kesselkühlung zu installieren.

Wasserstoffgeräte können nicht nur als einzige Heizgeräte im Haus, sondern auch in Kombination mit anderen Heizsystemen eingesetzt werden. In diesem Fall können die Hauptheizgeräte im Niedertemperaturmodus betrieben werden.

Wenn die Betriebsstandards eingehalten werden, wird ein wasserstoffbetriebenes Gerät jahrzehntelang funktionieren. Obwohl die Garantiezeit für solche Geräte 15 Jahre beträgt, können sie in der Praxis 20 bis 30 Jahre lang effizient arbeiten.

Die Reparatur solcher Geräte wird für einen erfahrenen Techniker nicht schwierig sein, da sich der Grundaufbau eines Wasserstoffkessels nicht allzu sehr von Analoggeräten unterscheidet, die mit anderen Brennstoffarten betrieben werden.

Die 5 besten Wasserstoffgeneratoren ab Werk

Das erste Unternehmen, das die Technologie zur Herstellung eines Wasserstoffkessels herstellte und patentierte, war ein italienisches Unternehmen Giacomini. Es ist auf Geräte spezialisiert, die auf umweltfreundlichen Methoden der Energieerzeugung basieren: Erdwärmepumpen, Sonnenkollektoren und andere.

H2ydroGEM ist eine katalytische Brennkammer, deren jedes Horn eine Substanz enthält, die die Verbrennungsreaktion von Wasserstoff beschleunigt.Aus diesem Grund findet der Prozess bei einer relativ niedrigen Temperatur statt

Derzeit werden ähnliche Modelle von amerikanischen, chinesischen und europäischen Unternehmen hergestellt, ihr Angebot ist jedoch im Vergleich zu Kesseln, die mit anderen Brennstoffarten betrieben werden, nicht sehr groß.

Die besten Fabrikmodelle von Wasserstoffsystemen

Zu den beliebtesten Modellen zählen:

1. MegaTank100 – ein Generator, der mit Strom aus dem Netz betrieben wird. Es verfügt über ein zuverlässiges mehrstufiges Schutzsystem gegen Überhitzung und Kurzschluss, das einen sicheren und produktiven Betrieb gewährleistet. Die Kosten des Modells hängen von seiner Konfiguration ab.
2. STAR-2000 – Ein teures Gerät (>200.000 Rubel) verfügt über hervorragende technische Eigenschaften. Obwohl dieser Generator nur minimale Energie verbraucht, kann er einen Raum von 251 bis 300 Quadratmetern heizen.
3. Kingkar – ein netzbetriebenes Gerät mit hervorragenden Leistungseigenschaften. Die Kosten für das Modell sind recht hoch - etwa 100.000 Rubel, werden aber durch einen sparsamen Energieverbrauch ausgeglichen.
4. H2-2 – Italienische „Extra“-Klasse-Ausrüstung zu einem hohen Preis (ca. 250.000 Rubel). Ermöglicht die Lufterwärmung in großen Räumen (ab 300 m³ und höher) bei minimalem Stromverbrauch.
5. Freie Energie – hochwertige Geräte zu einem erschwinglichen Preis im Bereich von 15.000 bis 35.000 Rubel (der Preis hängt von der Leistung und anderen Eigenschaften ab). Ausgestattet mit einer Steuereinheit, die viele Prozesse automatisiert, einem mehrstufigen Spannungs- und Druckregelungssensor.

Darüber hinaus gibt es weitere Modelle in unterschiedlichen Preiskategorien.

So bauen Sie selbst einen Kessel

Heizgeneratoren haben eine relativ leichte Bauweise. Mit einem gewissen Geschick ist das möglich Montieren Sie das Gerät selbst. Gleichzeitig erfordern solche Arbeiten aufgrund der Explosivität des Wasserstoffgemisches ein hohes Maß an Verantwortung, Kenntnis der Sicherheitsvorkehrungen und Erfahrung bei der Installation solcher Geräte.

Wenn Sie das Gerät selbst herstellen, können Sie erhebliche finanzielle Kosten nicht vermeiden, da es besser ist, einige Komponenten fertig zu kaufen. Ein hohes Risiko lässt Sie an Werksinstallationen denken, für die die Hersteller langfristige Garantien gewähren

Der Prozess der Herstellung eines Wasserstoffkessels mit eigenen Händen kann in mehrere Phasen unterteilt werden.

Schritt 1 — Ausführung der Zeichnung und Vorbereitung der Materialien. Zunächst sollte man im Internet nach ähnlichen Projekten suchen, um sich anhand dieser über ein Gerät Gedanken zu machen, das allen Bedingungen und Möglichkeiten gerecht wird.

Es ist notwendig, alle Indikatoren und vor allem die erforderliche Leistung genau zu berechnen und auch über die Materialien zu entscheiden, aus denen der Kessel hergestellt wird. Ferromagnetische Legierungen gelten als die beste Option, ein Behälter aus Edelstahl ist jedoch durchaus geeignet.

Auch wenn Heizwasserstoffgeneratoren unterschiedlich aufgebaut sein können, bleiben folgende Details unverändert:

• 12-Volt-Stromquelle;
• der Tank, in dem sich die Struktur befinden wird;
• PWM-Controller mit einer Leistung von mindestens 30 A;
• mehrere Rohre unterschiedlichen Durchmessers aus Edelstahl;
• Stahlblech;
• Bügelsäge für Metall;
• Gasbrenner - besser vorbereitet, im Laden gekauft.

Schritt 2 — Bildung von Elektrolyten. Um die Platten herzustellen, mit denen der Elektrolyseur ausgestattet wird, müssen Sie ein Stahlblech mittlerer Dicke verwenden.Mit einer Metallschere, einer Metallsäge oder einem anderen Werkzeug wird es in gleich große Streifen zu je 18 oder mehr Teilen geschnitten (die Anzahl muss gerade sein).

Andererseits müssen in jedem von ihnen Löcher für die Schrauben gebohrt werden, die benötigt werden, um diese Elemente völlig bewegungslos im Elektrolyten zu halten.

Wir unterteilen alle Platten in Anoden und Kathoden; abhängig von dieser Unterteilung sind mit ihnen Drähte verbunden, die jeweils positive und negative Ladungen übertragen.

Die Verwendung von Gleichstrom ist effizienter als die Verwendung von Wechselstrom. Als Quelle eignet sich am besten ein PWM-Generator.

Schritt 3 — Elektrolyseur-Baugruppe. Das beste Material für die Herstellung dieses Elements ist Edelstahl. Aus Metall wird eine zuverlässige rechteckige oder quadratische Struktur geschweißt, wonach Wasser oder eine Mischung aus H hineingegossen wird₂O mit dem Katalysator und vorbereitete Platten mit angeschlossener Verkabelung werden ebenfalls platziert.

Schritt 4 — Brenneranschluss. An der Oberseite des Geräts ist ein Brenner montiert. Verwenden Sie besser ein gekauftes Modell, das Sie in einem Fachgeschäft erwerben können.

Schritt #5 — Installation und Anschluss des Abscheiders, die notwendig ist, um Wasserstoffgase aus einem Gemisch zu trennen.

Abschließend wird ein Schlauch verlegt, durch den H₂ zum Brenner aufsteigen, außerdem sind Elemente angeschlossen, die die Wärme abführen und im ganzen Haus verteilen.

Welches Wasser ist besser – normales oder destilliertes?

Eine der Fragen, die Besitzer von Wasserstoffkesseln häufig stellen, betrifft das Wasser, mit dem die Geräte betrieben werden.

Destilliertes Wasser für den Betrieb eines Wasserstoffkessels kann im Handel erworben oder mit einer einfachen Installation selbst hergestellt werden

Laut Experten zeigen Fabrik- oder Selbstbaugeräte die beste Leistung bei der Arbeit mit destilliertem Wasser, dem nur sehr wenig Natriumhydroxid zugesetzt wurde (ein Esslöffel pro 10 Liter H2O).

Ein Wasserstoffkessel kann jedoch auch mit Leitungswasser erfolgreich betrieben werden, Hauptsache, er enthält keine Schwermetallsalze.

Schlussfolgerungen und nützliches Video zum Thema

Im Video unten sehen Sie einen Überblick über ein Modell eines mit Wasserstoff betriebenen Gaskessels, der von der berühmten koreanischen Firma DAEWOO hergestellt wird.

Wasserstoff wird nicht ohne Grund als Kraftstoff der Zukunft bezeichnet: Dieses Gas kann zu einer nahezu unbegrenzten Ressource an billigem, umweltfreundlichem Kraftstoff werden, der in verschiedenen Anlagen verwendet werden kann.

Mit einem in einer Fabrik oder unabhängig hergestellten Wasserstoffbrennstoffkessel können Sie ein autonomes Heizsystem erstellen. Dies wird dazu beitragen, die Zahlungen für Wohnraum und kommunale Dienstleistungen deutlich zu reduzieren und das Problem der Aufrechterhaltung einer angenehmen Temperatur in Wohn- und Wirtschaftsräumen zu lösen.

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