Sadržaj članka
Uz pomoć jednostavnih uređaja možete koristiti gubitak topline od grijanja zraka ili tekućina. U ovom ćemo vam članku pokazati kako iskoristiti otpadnu energiju peći, kotlova i otvorenih požara pretvarajući je u malu izravnu električnu struju..
Bilo koji se kemijski proces odvija s oslobađanjem različitih vrsta energije. Tako moćan izvor kao izgaranje korišten je u svako doba. Može se nazvati primarnim izvorom topline i svjetlosti. Gotovo sve tvari na Zemlji sagorijevaju, dok emitiraju toplinu i svjetlost u različitim količinama. Pretvaranje toplinske energije u električnu energiju nije teško ako imate pri ruci radnu parnu turbinu, sličnu onoj instaliranu na CHP. Ovo je glomazan i složen uređaj, koji vjerojatno neće pronaći mjesto u kotlovnici seoske kuće. Pokušat ćemo imati koristi od topline stvorene grijanjem peći ili grijanjem vodom.
Peltierov efekt je pojava razlike u temperaturi kada termoparovi dvije različite vrste vodiča (p-tipa i n-tipa) djeluju u interakciji kada kroz njih prolazi istosmjerna struja. Seebeckov efekt posljedica je Peltierovog efekta, kada se tijekom zagrijavanja jednog od termoelemera stvara električna struja. Nećemo detaljno opisivati termodinamiku postupka – ove informacije, koje je teško razumjeti, lako se mogu naći u referentnoj literaturi. Zanimaju nas rezultat i mogućnosti njegove praktične uporabe..
Dizajn termoelektričnog modula
Termoelektrični modul (TEM) sastoji se od više termoparova međusobno povezanih bakrenom pločom. Polje termoelementa zalijepljeno je između dvije keramičke ploče. Takav modul moguće je sastaviti samo u tvornici. Ali kod kuće će biti moguće sastaviti nekoliko TEM-ova za vlastite potrebe. Peltier-Seebeck elementi su besplatno dostupni u specijaliziranim prodavaonicama (i web stranicama) koje prodaju tehnološku opremu.
Prikupljamo TEM za 5 V
Što trebaš:
- Peltier modul TEC1-12705 (40×40) – 2 kom .;
- pojačani pretvarač konstantnog napona EK-1674;
- lim duralumin debljine 3 mm;
- spremnik za vodu s savršeno ravnim dnom (kanta);
- vruće ljepilo;
- lemilica.
Iz listova duralumina izrezali smo dvije identične ploče, malo više od dva modula koji leže jedan pored drugog. Ploče na module s obje strane popravimo vrućim ljepilom. Popravimo (vruće rastopljenje) rezultirajući “sendvič” na dno kante. Takav dizajn se već može zapaliti, ali na izlazu ćemo dobiti beskorisnih 1,5 V. Da bismo poboljšali karakteristike, potreban nam je pretvarač za povećanje, koji lemimo u krug. Povećat će napon na 5 V, što je već dovoljno za punjenje mobilnog telefona..
Pažnja! Pretvarač ima dimenzije 1,5×1,5 cm. Zbog nedostatka profesionalnih vještina, lemljenje povjerite stručnjaku.
Temperaturna razlika u našem dizajnu dobiva se zagrijavanjem jedne strane (iz peći ili plamena) i hlađenjem druge (voda u posudi). Naravno, što je veća razlika, to će modul učinkovitije djelovati. Stoga je za rad u mikrogeneracijskom pogonu potrebna relativno niska temperatura vode u loncu (bolje je povremeno je zamijeniti). Da biste stvorili zaželjenih 5 V, dovoljno je staviti strukturu na čašu s gorućom svijećom.
Proporcionalno kombinirajući više modula, dobivamo učinkovitiji sustav proizvodnje energije. U skladu s tim, povećavajući strukturu, proporcionalno povećavamo izmjenjivač topline. U tom slučaju površina koja se hladi mora biti u potpunosti prekrivena spremnikom vode (najjednostavnija i najpovoljnija opcija).
Sve je tako jednostavno da se odmah pojavljuje želja za spajanjem više modula u jedan sustav i generiranjem 220 V iz vatre. A zatim spojite grijač ulja ili klima uređaj. Takav jednostavan sustav ima svoje nedostatke, a glavni je niska učinkovitost. Obično ta brojka ne prelazi 5%. To dovodi do relativno niske jakosti struje od 0,5 – 0,8 A i vrlo male snage – do 4 W.
Za pumpu ili žarulju sa žarnom niti je to zanemarivo, ali sasvim dovoljno za:
- punjenje baterija do motocikla (u mogućnostima proporcionalnim zahtjevima);
- rad svjetiljki s diodama (LED);
- radio prijemnik.
Zimi će sustav, smješten na izvoru topline smještenom vani, raditi što je moguće efikasnije..
Troškovi materijala za sastavljanje 5 V termoelektričnog mikrogeneratora:
Ime Cijena, rub. Bilješka Peltier modul TEC1-12705 (40×40) * – 2 kom.. 600 Cijena za 2 kom. Pretvarač istosmjernog napona EK-1674 320 Duraluminijum 300 List za verziju kante Vruće ljepilo Radial 150 2 ml kutlača jedna stotina Novi Ukupno za materijale 1470 * – ovaj je artikl odabran zbog cijena. Paleta TEM-ova od dobavljača tvrtki je prilično širok, što vam omogućuje odabir produktivnijih (do 8 V) modela (oni su značajno skuplji).
Tvornički proizvodi ovog dizajna tek se počinju pojavljivati u prodaji. Serijska proizvodnja se vrši u malim serijama, a asortiman je mali. Trošak takve “kante” počinje od 2500 rubalja.
Tvornički termogenerator je uređaj zasnovan na Peltier-Seebeck efektu koji se može fiksirati izravno na grijanu površinu. Od gore opisanog dizajna razlikuje se tvornički dizajn (što znači pouzdanost), odsutnost tekućeg izmjenjivača topline (umjesto njega – peraje za hlađenje zraka) i viša cijena.
Standardni “putni” termogenerator ima sljedeće karakteristike:
napon 13.5V Trenutna snaga 0,16 A Vlast 2,2 vata Težina 1,6-2 kg Blindirani kabel Da zaštita od pregrijavanja Da Skup standardnih konektora Da Dimenzije (cca) 150x150x200 mm Cijena Od 7000 rub. Kao što možete vidjeti iz tablice, tvornička pouzdanost i korisnost nisu jeftini. U isto vrijeme, ne može se reći da je funkcionalno superiorna u odnosu na domaću verziju s kantama. Impresivnih 13,5 volti ubrzat će punjenje mobitela, ali na pohodu ćete morati nositi 2 kg težine, što je nepristupačan luksuz (s obzirom na veličinu uređaja). I, naravno, cijena vas tjera na razmišljanje. Za taj iznos možete prikupiti ne “termalnu kantu”, već “termalnu posudu” i mirno napuniti prijenosno računalo. I još jedna nijansa – uređaj i dalje zahtijeva pričvršćivanje na metalnu ploču u slučaju korištenja otvorene vatre.
Općenito, ovo je ugodan i prikladan dodatak za one koji nemaju problema s novcem i slobodnim prostorom u prtljažniku..
Energetska peć
Do danas je energetska peć apoteoza upotrebe TEM-a u svakodnevnom životu. To je tvornički proizvod, u stvari peć na štednjak bilo koje vrste krutog goriva s integriranim termoelektričnim modulom. Idealno za lovačke domove, vikendice, zabačene zimske četvrti i općenito bilo kakav život daleko od civilizacije. Dizajniran za autonomnu uporabu (bez perifernih hladnjaka), ima samo ognjište i dimnjak. Omogućuje pripremu hrane. Na ovoj su peći instalirani najmoćniji Peltier-Seebeckovi elementi..
Karakteristike energetske peći:
izlazna snaga 25-50 W Izlazni napon 12 in Glasnoća vatrogasne kutije 30-60 litara Težina 30-60 kg Toplinska snaga 4-6 kW Stabilizator Da Tvornički priključci Da zaštita od pregrijavanja Da Cijena 23.000–40.000 rubalja. Iako je pećnica prijenosna, to je definitivno „najteža kategorija težine“ među kućanskim aparatima. Međutim, raspon zadataka energetske peći prilično je širok – može čak puniti baterije automobila, osvjetljavati cijele prostorije LED svjetiljkama. Pronaći će mjesto u ekspedicijskom voznom vagonu i u lovačkom terenskom vozilu, u tehničkoj sobi i u zemlji. Drugim riječima, u ovom slučaju uvijek imamo izvor topline sa sobom, ostaje pronaći gorivo.
Energetska peć je u svojoj niši nezamjenjiva, iako je vijek trajanja koji je proizvođač proglasio – 10 godina malo alarmantno. Treba napomenuti da, kao i u termogeneratoru, postoji mogućnost preventivne (ili hitne) zamjene svih dijelova do tijela.
Termoelektrični moduli izuzetno su zanimljivi objekti. Osim opisanih metoda primjene, koriste se i za vodu i klimatizaciju. U tom se slučaju istoj elementu dovodi istosmjerna struja i ona djeluje “u suprotnom smjeru” – hladi zrak. Ova se tehnologija uspješno primjenjuje u automobilskim klima uređajima i hladnjacima za vodu, u automobilskoj industriji i proizvodnji mikroprocesora. Opisati ćemo ove uređaje u sljedećem članku..
Zanima me kako Peltier elementi funkcioniraju i kako ih mogu koristiti za besplatnu proizvodnju električne energije iz požara? Jesu li ti elementi ekonomski održivi i koliko su pouzdani?
Koji je bolji izbor za dobivanje električne energije – Peltier elementi ili besplatna električna energija dobivena od požara?
Koje je bolje rješenje za dobivanje električne energije – korištenje Peltierovih elemenata ili iskorištavanje besplatne električne energije od požara?
Kako Peltierovi elementi pretvaraju toplinu u električnu energiju?
Peltierovi elementi koriste Peltierov efekt koji se javlja kada se struja prolazi kroz spoj dva različita poluvodiča. Kada struja teče kroz spoj, dolazi do apsorpcije toplinske energije na jednom spoju, a oslobađanja na drugom spoju, stvarajući temperaturnu razliku između njih. Ova temperaturna razlika stvara električnu energiju koja se može koristiti za napajanje drugih uređaja. Peltierovi elementi se mogu koristiti za hlađenje ili grijanje različitih uređaja i sustava.