Treść artykułu
Za pomocą prostych urządzeń można wykorzystać straty ciepła z ogrzewania powietrza lub cieczy. W tym artykule pokażemy, jak wykorzystać energię odpadową z pieców, kotłów i otwartych kominków, przekształcając ją w mały prąd elektryczny prądu stałego..
Każdy proces chemiczny zachodzi z uwolnieniem różnych rodzajów energii. Zawsze używano tak potężnego źródła jak spalanie. Można go nazwać podstawowym źródłem ciepła i światła. Prawie wszystkie substancje na Ziemi płoną, emitując ciepło i światło w różnych ilościach. Przekształcenie energii cieplnej w energię elektryczną nie jest trudne, jeśli masz pod ręką działającą turbinę parową, podobną do tych zainstalowanych w elektrociepłowni. Jest to nieporęczne i złożone urządzenie, które jest mało prawdopodobne, aby znaleźć miejsce w kotłowni wiejskiego domu. Postaramy się wykorzystać ciepło generowane przez ogrzewanie piecem lub ogrzewanie wody.
Efekt Peltiera to zjawisko różnicy temperatur, gdy termopary dwóch różnych typów przewodników (typu p i typu n) oddziałują na siebie, gdy przepływa przez nie prąd stały. Efekt Seebecka jest konsekwencją efektu Peltiera, kiedy prąd elektryczny jest generowany podczas podgrzewania jednej z termopar. Nie będziemy szczegółowo opisywać termodynamiki procesu – te trudne do zrozumienia informacje można łatwo znaleźć w literaturze przedmiotu. Interesuje nas wynik i możliwości jego praktycznego zastosowania..
Konstrukcja modułu termoelektrycznego
Moduł termoelektryczny (TEM) składa się z wielu termopar połączonych miedzianą płytką. Pole termopary jest wklejone między dwie płytki ceramiczne. Montaż takiego modułu możliwy jest tylko w fabryce. Ale możliwe będzie zmontowanie kilku TEM na własne potrzeby w domu. Elementy Peltier-Seebeck są ogólnodostępne w wyspecjalizowanych sklepach (i na stronach internetowych) sprzedających wyposażenie technologiczne.
Zbieramy TEM dla 5 V.
Czego potrzebujesz:
- Moduł Peltiera TEC1-12705 (40×40) – 2 szt.;
- przetwornica podwyższająca napięcie stałe EK-1674;
- arkusz duraluminium o grubości 3 mm;
- zbiornik na wodę z idealnie płaskim dnem (wiadro);
- gorący klej;
- lutownica.
Z arkusza duraluminium wycięliśmy dwie identyczne płyty, nieco więcej niż dwa moduły leżące obok siebie. Płytki mocujemy na modułach po obu stronach klejem topliwym. Mocujemy (topi się) powstałą „kanapkę” na dnie wiadra. Taką konstrukcję można już podpalić, ale na wyjściu otrzymamy bezużyteczne 1,5 V. Do poprawienia charakterystyk potrzebujemy przetwornika podwyższającego napięcie, który wlutujemy w obwód. Podniesie napięcie do 5 V, co wystarczy już do naładowania telefonu komórkowego..
Uwaga! Konwerter ma wymiary 1,5×1,5 cm W przypadku braku umiejętności zawodowych powierz lutowanie specjaliście.
Różnicę temperatur w naszym projekcie uzyskujemy poprzez ogrzewanie jednej strony (z paleniska lub płomienia) a chłodzenie drugiej (woda w kadzi). Oczywiście im większa różnica, tym wydajniej moduł będzie działał. Dlatego do pracy w trybie mikrogeneratora wymagana będzie stosunkowo niska temperatura wody w kadzi (lepiej ją okresowo wymieniać). Aby wytworzyć pożądane 5 V wystarczy postawić konstrukcję na szkle z płonącą świecą.
Łącząc proporcjonalnie więcej modułów, otrzymujemy wydajniejszy system wytwarzania energii. W związku z tym, zwiększając strukturę, proporcjonalnie zwiększamy wymiennik ciepła. W takim przypadku powierzchnia do schłodzenia musi być całkowicie przykryta pojemnikiem z wodą (najprostsza i najtańsza opcja).
Wszystko jest na tyle proste, że od razu pojawia się chęć zebrania większej liczby modułów w jeden system i generowania 220 V z ognia. A następnie podłącz grzejnik olejowy lub klimatyzator. Taki prosty system ma swoje wady, a głównym z nich jest niska wydajność. Zwykle liczba ta nie przekracza 5%. Prowadzi to do stosunkowo niskiego natężenia prądu 0,5 – 0,8 A i bardzo małej mocy – do 4 W..
W przypadku pompy lub żarówki jest to pomijalne, ale wystarczające w przypadku:
- ładowanie akumulatorów do motocykla (w opcjach proporcjonalnych do wymagań);
- działanie lamp z diodami elektroluminescencyjnymi (LED);
- odbiornik radiowy.
Zimą system umieszczony na źródle ciepła znajdującym się na zewnątrz będzie działał maksymalnie wydajnie..
Koszt materiałów do montażu mikrogeneratora termoelektrycznego na 5 V:
Imię Cena, rub. Uwaga Moduł Peltiera TEC1-12705 (40×40) * – 2 szt.. 600 Cena za 2 szt. Konwerter podwyższający napięcie DC EK-1674 320 Duraluminium 300 Arkusz dla wersji kubełkowej Klej topliwy Radial 150 2 ml Chochla sto Nowy Razem za materiały 1470 * – ten model pozycji został wybrany ze względu na cenę. Gama TEM od firm dostawców jest dość szeroka, co pozwala na wybór bardziej wydajnych (do 8 V) modeli (są one znacznie droższe).
Produkty fabryczne tego projektu dopiero zaczynają pojawiać się w sprzedaży. Produkcja seryjna odbywa się w małych partiach, a asortyment jest niewielki. Koszt takiego „wiadra” zaczyna się od 2500 rubli.
Fabryczny termogenerator to urządzenie oparte na efekcie Peltiera-Seebecka, które można przymocować bezpośrednio do nagrzanej powierzchni. Od konstrukcji opisanej powyżej wyróżnia się konstrukcją fabryczną (co oznacza niezawodność), brakiem ciekłego wymiennika ciepła (zamiast lameli do chłodzenia powietrzem) oraz wyższą ceną.
Standardowy termogenerator „podróżny” ma następujące właściwości:
Napięcie 13,5V Aktualna siła 0,16 A Moc 2,2 watów Waga 1,6-2 kg Kabel pancerny tak ochrona przed przegrzaniem tak Zestaw standardowych złączy tak Wymiary (w przybliżeniu) 150x150x200 mm Cena £ Od 7000 rub. Jak widać z tabeli, fabryczna niezawodność i użyteczność nie są tanie. Jednocześnie nie można powiedzieć, że jest funkcjonalnie lepszy od domowej wersji z wiadrem. Imponujące 13,5 V przyspieszy ładowanie telefonu komórkowego, ale podczas wędrówki będziesz musiał nosić ze sobą 2 kg ciężaru, co jest luksusem nieosiągalnym (biorąc pod uwagę rozmiary urządzenia). I oczywiście cena skłania do myślenia. Za tę kwotę można zebrać nie „wiaderko termiczne”, a „miskę termiczną” i spokojnie naładować laptopa. I jeszcze jeden niuans – urządzenie nadal wymaga mocowania na metalowej płycie w przypadku korzystania z otwartego ognia.
Ogólnie jest to przyjemny i wygodny dodatek dla tych, którzy nie mają problemów z pieniędzmi i wolną przestrzenią w bagażniku..
Piec energetyczny
Do tej pory piec energetyczny jest apoteozą stosowania TEM w życiu codziennym. Jest to produkt fabryczny, w rzeczywistości piec piecowy na wszelkiego rodzaju paliwo stałe ze zintegrowanym modułem termoelektrycznym. Idealny do domków myśliwskich, domków letniskowych, odległych zimowisk i ogólnie do wszelkiego rodzaju życia z dala od cywilizacji. Zaprojektowany do samodzielnego użytku (bez zewnętrznych radiatorów), posiada tylko palenisko i komin. Zapewnia przygotowanie posiłków. Najpotężniejsze elementy Peltiera-Seebecka są instalowane na tym piecu..
Charakterystyka pieca energetycznego:
moc wyjściowa 25-50 W Napięcie wyjściowe 12 w Objętość paleniska 30-60 litrów Waga 30-60 kg Moc cieplna 4-6 kW Stabilizator tak Złącza fabryczne tak ochrona przed przegrzaniem tak Cena £ 23 000–40 000 rubli. Chociaż piekarnik jest przenośny, z pewnością należy do „klasy ciężkiej” wśród urządzeń gospodarstwa domowego. Jednak zakres zadań pieca energetycznego jest dość szeroki – może nawet ładować akumulatory samochodowe, oświetlać całe pomieszczenia lampami LED. Znajdzie miejsce w wagonie ekspedycyjnym i myśliwskim pojeździe terenowym, w pomieszczeniu technicznym oraz na wsi. Innymi słowy, w tym przypadku zawsze mamy przy sobie źródło ciepła, pozostaje znaleźć paliwo.
W swojej niszy piec energetyczny jest niezastąpiony, choć deklarowana przez producenta żywotność – 10 lat jest trochę niepokojąca. Należy zaznaczyć, że podobnie jak w termogeneratorze istnieje możliwość prewencyjnej (lub awaryjnej) wymiany wszystkich części aż do korpusu.
Moduły termoelektryczne to niezwykle interesujące obiekty. Oprócz opisanych zastosowań służą one również do wody i klimatyzacji. W tym przypadku do tego samego elementu doprowadzany jest prąd stały, który działa „w przeciwnym kierunku” – chłodzi powietrze. Technologia ta jest z powodzeniem stosowana w klimatyzatorach samochodowych i chłodnicach wody, w przemyśle samochodowym oraz w produkcji mikroprocesorów. Opiszemy te urządzenia w następnym artykule..
Bądź pierwszy, który skomentuje ten wpis