Indholdet af artiklen
Ved hjælp af enkle enheder kan du bruge varmetabet fra opvarmning af luft eller væsker. I denne artikel viser vi dig, hvordan du bruger affaldsenergi fra komfurer, kedler og åben ild ved at konvertere det til en lille jævnstrøm..
Enhver kemisk proces finder sted med frigivelse af forskellige slags energi. En så kraftig kilde som forbrænding er brugt på alle tidspunkter. Det kan kaldes den primære kilde til varme og lys. Næsten alle stoffer på Jorden brænder, mens de udsender varme og lys i forskellige mængder. Det er ikke vanskeligt at konvertere termisk energi til elektrisk energi, hvis du har en fungerende dampturbine til rådighed, svarende til dem, der er installeret i CHP. Dette er en voluminøs og kompleks enhed, som sandsynligvis ikke finder et sted i kedlerummet i et landsted. Vi vil forsøge at drage fordel af den varme, der genereres ved komfuropvarmning eller vandopvarmning.
Peltier-effekten er fænomenet temperaturforskel, når termoelementer i to forskellige typer af ledere (p-type og n-type) samvirker, når en jævnstrøm passerer gennem dem. Seebeck-effekten er en konsekvens af Peltier-effekten, når der genereres en elektrisk strøm, når et af termoelementerne opvarmes. Vi vil ikke beskrive termodynamikken i processen i detaljer – denne information, som er vanskelig at forstå, kan let findes i referencelitteraturen. Vi er interesseret i resultatet og mulighederne for dets praktiske brug..
Termoelektrisk moduldesign
Termoelektrisk modul (TEM) består af mange termoelementer forbundet med en kobberplade. Termoelementfeltet limes mellem to keramiske plader. Det er kun muligt at samle et sådant modul på fabrikken. Men det vil være muligt at samle flere TEM’er til dine egne behov derhjemme. Peltier-Seebeck-elementer er let tilgængelige i specialforretninger (og websteder), der sælger teknologisk udstyr.
Vi samler TEM til 5 V
Hvad du har brug for:
- Peltier-modul TEC1-12705 (40×40) – 2 stk .;
- step-up converter af konstant spænding EK-1674;
- duraluminplade 3 mm tyk;
- en vandtank med en perfekt flad bund (spand);
- varm lim;
- loddekolbe.
Vi skærer to identiske plader ud fra et ark duralumin, lidt over to moduler, der ligger side om side. Vi fastgør pladerne på modulerne på begge sider med smeltelim. Vi fastgør (varm lim) den resulterende “sandwich” til bunden af spanden. Et sådant design kan allerede tændes, men vi får ubrugelig 1,5 V. ved udgangen. For at forbedre egenskaberne har vi brug for en step-up-konverter, som vi lodder ind i kredsløbet. Det øger spændingen til 5 V, hvilket allerede er nok til at oplade en mobiltelefon..
Opmærksomhed! Konverteren har dimensioner på 1,5×1,5 cm. I mangel af faglige færdigheder skal du lodde lodningen til en specialist.
Temperaturdifferencen i vores design opnås ved at opvarme den ene side (fra en ovn eller en flamme) og afkøle den anden (vand i en øse). Jo større forskel, jo mere effektivt fungerer modulet. For at arbejde i mikrogenerator-tilstand kræves det derfor en relativt lav vandtemperatur i skiven (det er bedre at udskifte det med jævne mellemrum). For at generere den eftertragtede 5 V er det nok at sætte strukturen på et glas med et brændende stearinlys.
Ved proportionalt at kombinere flere moduler får vi et mere effektivt strømproduktionssystem. Følgelig øger vi varmeveksleren proportionalt ved at øge strukturen. I dette tilfælde skal den afkølede overflade være helt dækket med en beholder med vand (den enkleste og mest overkommelige mulighed).
Alt er så enkelt, at der straks er et ønske om at samle flere moduler i ét system og generere 220 V fra ilden. Sæt derefter en olievarmer eller klimaanlæg i. Et sådant simpelt system har sine ulemper, og det vigtigste er lav effektivitet. Normalt overstiger dette tal ikke 5%. Dette fører til en relativt lav strømstyrke på 0,5 – 0,8 A og en meget lav effekt – op til 4 W.
For en pumpe eller glødelampe er dette ubetydelig, men ganske tilstrækkelig til:
- opladning af batterier op til motorcykel (i versioner, der er proportionale med kravene);
- betjening af LED (LED) lamper;
- radiomodtager.
Om vinteren fungerer systemet, der er placeret på en varmekilde uden for, så effektivt som muligt.
Omkostningerne ved materialer til samling af en termoelektrisk mikrogenerator til 5 V:
Navn Pris, gnid. Bemærk Peltier-modul TEC1-12705 (40×40) * – 2 stk.. 600 Pris for 2 stk. DC-spænding boost-konverter EK-1674 320 duralumin 300 Ark til spandversion Varmsmeltelim Radial 150 2 ml slev et hundrede Ny I alt for materialer 1470 * – denne varemodel blev valgt af prisårsager. Udvalget af TEM’er fra leverandørvirksomheder er ret bredt, hvilket giver dig mulighed for at vælge mere effektive (op til 8 V) modeller (de er betydeligt dyrere).
Fabriksprodukter af dette design er lige begyndt at vises på salg. Seriel produktion udføres i små partier, og rækkevidden er lille. Omkostningerne ved en sådan “spand” starter fra 2500 rubler.
En termogenerator fra fabrikken er en enhed, der er baseret på Peltier-Seebeck-effekten, der kan fastgøres direkte på en opvarmet overflade. Fra det ovenfor beskrevne design er det kendetegnet ved dets fabriksdesign (og derfor pålidelighed), fraværet af en flydende varmeveksler (i stedet for det – finner til luftkøling) og en højere pris.
En standard “rejse” termogenerator har følgende egenskaber:
Spænding 13.5V Nuværende styrke 0,16 A Strøm 2,2 watt Vægt 1,6-2 kg Pansret kabel Ja overophedning beskyttelse Ja Sæt af standardstik Ja Dimensioner (ca.) 150x150x200 mm Pris Fra 7000 gnide. Som du kan se fra tabellen, er fabrikspålideligheden og værktøjet ikke billig. På samme tid kan det ikke siges, at den funktionelt er overlegen i forhold til den hjemmelavede version med en spand. En imponerende 13,5 volt fremskynder opladning af mobiltelefon, men du bliver nødt til at bære 2 kg vægt med dig på vandreturen, hvilket er en uoverkommelig luksus (i betragtning af enhedens størrelse). Og selvfølgelig får prisen dig til at tænke. For dette beløb kan du ikke samle en “termisk spand”, men en “termisk pan” og roligt oplade din bærbare computer. Og endnu en nuance – enheden skal stadig fastgøres på en metalplade i tilfælde af åben ild.
Generelt er dette en behagelig og praktisk tilføjelse for dem, der ikke har problemer med penge og fri plads i bagagerummet..
Energiovn
Hidtil er energiovnen apotheosen for brugen af TEM i hverdagen. Dette er et fabriksprodukt, faktisk en komfur, til enhver form for fast brændstof med et integreret termoelektrisk modul. Ideel til jagt på hytter, sommerhuse, fjerntliggende vinterområder og generelt til enhver form for liv væk fra civilisationen. Designet til autonom brug (uden perifere køleplader), har kun en ildsted og skorsten. Sørger for madlavning. De mest kraftfulde Peltier-Seebeck-elementer er installeret på denne ovn..
Energiovnsegenskaber:
udgangseffekt 25-50 W Udgangsspænding 12 ind Brændkammervolumen 30-60 liter Vægt 30-60 kg Termisk kraft 4-6 kW Stabilisator Ja Fabriksstik Ja overophedning beskyttelse Ja Pris 23.000-40.000 rubler. Selvom ovnen er bærbar, er den bestemt ”tungvægtklassen” blandt husholdningsapparater. Imidlertid er rækkevidden af opgaver til energiovnen ganske bred – den kan endda oplade bilbatterier, oplyse hele rum med LED-lamper. Hun vil finde et sted i ekspeditionstoget og i det jagtende terrænkøretøj, i det tekniske rum og i landet. Med andre ord, i dette tilfælde har vi altid en varmekilde med os, det gjenstår at finde brændstof.
I sin niche er energiovnen uerstattelig, skønt den af producenten erklærede levetid er erklæret – 10 år er lidt alarmerende. Det skal bemærkes, at der som i termogeneratoren er en mulighed for forebyggende (eller nødsituation) udskiftning af alle dele op til kroppen..
Termoelektriske moduler er ekstremt interessante genstande. Ud over de beskrevne anvendelser bruges de også til vand og aircondition. I dette tilfælde leveres en jævn strøm til det samme element, og det fungerer “i modsat retning” – det afkøler luften. Denne teknologi bruges med succes i bilkonditioneringsanlæg og vandkøler, i bilindustrien og til fremstilling af mikroprocessorer. Vi beskriver disse enheder i den næste artikel..
Hvordan fungerer disse peltierelementer, og hvordan kan de give gratis elektricitet fra en brand? Er det muligt at udnytte energien fra brande på en sikker og lovlig måde? Jeg er nysgerrig efter at høre mere om denne teknologi og dens potentiale for at generere elektricitet uden omkostninger.