Для отопления жилых домов применяются котлы, рассчитанные на использование углеводородного горючего, твердого топлива или электроэнергии. Применение водорода ограничивается сложностью получения газа, который образует с воздухом взрывоопасные смеси. Но высокая теплотворная способность топлива способствует появлению на рынке водонагревателей, предназначенных для отопления жилых домов.
Конструктивные особенности оборудования
Внутри котла находится генератор газа, расщепляющий воду на кислород и водород под высоким напряжением. Электролиз возможен только в присутствии катализатора реакции. После очистки водород поступает в камеру окисления, одновременно осуществляется подвод кислорода. Каталитическая реакция сопровождается выделением тепловой энергии и воды, которая может заново использоваться в цикле электролиза. В камере окисления находится наполнитель из гранитной гальки, способствующей равномерному нагреву радиатора с теплоносителем.
Поскольку водопроводная вода содержит примеси, то в конструкции котла имеется блок подготовки жидкости. Контейнеры заполнены щелочными растворами с добавлением соединений ванадия, что обеспечивает повышение электропроводности. В процессе работы котла реагенты не подвергаются электролизу и не вступают в химические реакции. Конструкция блока подготовки воды зависит от производителя водородного котла.
Установленный в камере каталитического окисления радиатор с развитой поверхностью обеспечивает нагрев теплоносителя. Жидкость циркулирует по трубам и теплообменникам, поддерживая комфортные условия в помещениях. Котлы оборудованы регуляторами производительности с ручным или автоматическим управлением.
Установленные в комнатах и на улице датчики температуры используются для непрерывной настройки интенсивности выработки водорода и окисления топлива.
Преимущества и недостатки
Основные достоинства водородных котлов:
- уровень шума низкий благодаря отсутствию открытого пламени;
- в процессе работы не выделяются вещества, наносящие вред экологии, и не формируются продукты сгорания, которые необходимо отводить в атмосферу;
- для работы котла требуются только электричество, катализатор и вода;
- обслуживание агрегата заключается в сезонной замене катализатора.
Недостатки нагревательного оборудования на водороде:
- возможное взрывное разрушение камеры каталитического окисления при резком росте давления;
- высокие затраты электроэнергии на электролиз;
- сложности с монтажом и техническим обслуживанием из-за отсутствия специализированных компаний;
- проблемы с приобретением и доставкой водорода в баллонах (они используются при отказе от установки в доме блока электролиза).
Безопасность и рентабельность оборудования
Водородные котлы промышленного производства оборудованы системами защиты, предотвращающими неконтролируемый рост давления и взрыв. Камера окисления выполнена из легированной стали с повышенной прочностью. Самодельные или переделанные газовые агрегаты не соответствуют нормам безопасности, эксплуатация подобного оборудования сопряжена с рисками взрыва и пожара.Экономическая эффективность котлов с электролизным разложением воды является низкой и уступает таковой у оборудования, оснащенного электрическими нагревателями.
Из-за низкой плотности водорода на выработку газа затрачивается электроэнергия, стоимость которой в 20–25 раз превышает затраты на работу газового котла. Использование баллонов позволяет повысить рентабельность, но стандартной емкости на 40 л хватает для отопления дома площадью 60 м² на несколько часов (при средней цене резервуара около 2 тыс. руб.).
Водородные котлы можно устанавливать в дома как дополнительные отопительные приборы. Полностью полагаться на оборудование, работающее на альтернативном топливе, не следует. В случае поломки электролизного блока или внезапного окончания запаса газа отопление отключается. Водородный котел можно подключить к солнечным батареям или ветряному генератору, что позволит снизить затраты на электроэнергию, но полной автономности системы отопления добиться не получится.
Дальнейшее развитие отопительного оборудования и внедрение новых технологий получения водорода с пониженной энергоемкостью позволят сократить отставание от электрических или газовых котлов. Но, учитывая медленный прогресс и отсутствие государственного финансирования проектов, не следует ожидать появления экономичных водородных агрегатов в ближайшие 3–5 лет. Установка в жилых домах водородного котла в 2021 г. носит экспериментальный характер и не позволит возместить затраты на покупку, установку и содержание оборудования.
Подписывайтесь на наш Telegram - канал