Для понимания законов электродинамики, электрики и физики, нужно знать, что такое элемент, модуль Пельтье как генератор электрической энергии. О понятии, технических характеристиках, принципе работы и правильном применении модуля для генератора рассказано далее.
Что такое элемент и термогенератор Пельтье
Элементом Пельтье называется термоэлектрический тип преобразователя, который базируется на температурной разности при протекании электричества. Суть открытого в 1834 г. эффекта в том, что тепло выделяется или поглощается в участке контактирования разнородных проводников, подключенных к электричеству.
Что собой представляет элемент Пельтье
К сведению! По этой теории электрический ток осуществляет перенос электронов между металлами. Если увеличить кинетическую энергию, то она превратится в тепловую.
Устройство, преобразующее кинетическую энергию в тепловую
Элемент Пельтье в качестве генератора энергии
Термоэлектрический модуль Pelty может выступать как электрогенератор Пельтье при принудительном нагревании одной из его частей. Чем больше показатель температурной разности, тем выше показатель тока источника.
Предельный температурный показатель ограничен, но может быть выше, чем точка припойного плавления, используемая в конструкции модуля. Несоблюдение данного требования приводит к тому, что элемент Пельтье ломается.
Для термогенераторного производства применяют специальный тип модулей, где есть тугоплавкий припой. Их можно подогревать до температурного показателя 300 °С. По сравнению с обычным генератором эта температура в два раза больше. Потому коэффициент полезного действия в подобных устройствах невысок, их используют лишь тогда, когда невозможно применить результативный электроисточник.
Генератор электроэнергии популярен среди путешественников
Обратите внимание! Генераторы с мощностью 10 В популярны у туристов, путешествующих на дальние расстояния. Крупные, мощные постоянные устройства, которые работают от высокого температурного топлива, применяют, чтобы питать газораспределительные узлы, метеорологическую аппаратуру.
Технические характеристики элемента Пельтье
Термические электрические модули обладают следующими характеристиками:
- производительность холода;
- максимальный температурный перепад;
- допустимая сила тока, которая нужна, чтобы обеспечить максимальный температурный перепад;
- предельное напряжение в киловаттах, которое необходимо току для достижения пиковой разницы;
- внутренний показатель сопротивления модуля resestance, указываемый в Омах;
- коэффициент эффективности или КПД устройства, которое показывает отношения охлаждения к мощности.
Вам это будет интересно Как подключить реле напряжения
Усредненные технические характеристики
Обратите внимание! Подобные характеристики распространяются и на миниатюрные установки, малые электрогенераторы, холодильные системы охлаждения персональных компьютеров, охлаждающие/нагревающие водные кулеры и осушители воздуха.
Принцип работы элемента Пельтье
Любой термоэлектрический модуль работает на разности электронной энергии, то есть один проводник — область, где есть высокая проводимость, а второй — место, где низкая проводимость.
Если соединить такие источники вместе и пропустить через них заряд, то электрону для прохождения низкоэнергетической области в высокую, нужно подкопить электроэнергии.
Та область, где осуществляется энергопоглощение электроном, охлаждается.
Принцип работы
Важно! При изменении полярности подключения элемента вместо охлаждения будет происходить нагревание. Данный эффект наблюдается у любого элемента, но конкретные следы элемента Пельтье будут видны на полупроводниках.
Как правильно применять модуль Пельтье для генератора
Применять модуль Пельтье можно, как термоэлектрогенератор Teksan Colorful, для охлаждения процессора, комнаты, воды. Используется он нередко как кислородный осушитель. Подключить модуль несложно.
На провода нужно осуществить подачу постоянного напряжения, значение которого есть на элементе. Красный проводник следует подключить к полюсу, а черный — к нулевому проводнику. Таким образом прибор начнет работу на охлаждение.
Если поменять полярность оборудования, то поменяется местами охлаждаемая и нагреваемая поверхности.
Правильное применение модуля для генератора
Обратите внимание! Проверить, функционирует элемент или нет, несложно. До него нужно прикоснуться к нему с разных сторон. Работающий аппарат будет иметь одну горячую, а вторую — холодную область.
Таким образом, элементом Пельтье называется термоэлектрический преобразователь, который работает на температурной разности при протекании электрической энергии. Термогенератор, построенный на технических характеристиках и принципе его функционирования, имеет широкое применение на производстве и в жизни. Использовать его можно по приведенной выше инструкции.
Элементы Пельтье или бесплатное электричество от костра
Любой химический процесс проходит с выделением разного рода энергии. Такой мощный источник, как горение использовался во все времена. Его можно назвать первичным источником тепла и света. Горят практически все вещества на Земле, выделяя при этом тепло и свет в разных количествах.
Преобразовать тепловую энергию в электрическую — дело несложное, если под рукой есть рабочая паротурбина, подобная тем, что установлены на ТЭЦ. Это громоздкое и сложное устройство, которому вряд ли найдётся место в котельной загородного дома.
Мы попробуем извлечь пользу из выделения тепла при печном отоплении или нагревании воды.
Эффект Пельтье — это явление перепада температур при взаимодействии термопар двух различных типов проводников (p-типа и n-типа) при прохождении через них постоянного тока.
Эффект Зеебека — следствие эффекта Пельтье, когда при нагревании одной из термопар образуется электрический ток.
Мы не будем подробно описывать термодинамику процесса — эту сложную для восприятия информацию можно легко найти в справочной литературе. Нас интересует результат и варианты его практического использования.
Конструкция термоэлектрического модуля
Термоэлектрический модуль (ТЭМ) состоит из множества термопар, соединённых между собой медной пластиной. Поле термопар вклеивается между двух керамических пластин.
Собрать такой модуль возможно только в заводских условиях. Но скомпоновать несколько ТЭМ для собственных нужд получится и дома.
Элементы Пельтье-Зеебека имеются в свободной продаже в специализированных магазинах (и на сайтах) по продаже технологического оборудования.
Собираем ТЭМ на 5 В
Что понадобится:
- модуль Пельтье TEC1–12705 (40×40) — 2 шт.;
- повышающий преобразователь постоянного напряжения ЕК-1674;
- лист дюралюминия толщиной 3 мм;
- ёмкость для воды с идеально ровным дном (ковш);
- термоклей;
- паяльник.
Вырезаем из листа дюралюминия две одинаковые пластины, размерами чуть более двух модулей, лежащих рядом. Укрепляем термоклеем пластины на модулях с обеих сторон. Фиксируем (термоклеем) получившийся «сэндвич» на дно ковша.
Такую конструкцию уже можно ставить на огонь, но мы получим на выходе бесполезные 1,5 В. Для улучшения характеристик нам и нужен повышающий преобразователь, который мы впаиваем в цепь.
Он повысит напряжение до 5 В, а этого уже достаточно для зарядки мобильного телефона.
Внимание! Преобразователь имеет размеры 1,5х1,5 см. При отсутствии профессиональных навыков доверьте пайку специалисту.
Разность температур в нашей конструкции получается за счёт нагрева одной стороны (от печи или пламени) и охлаждения другой (вода в ковше). Разумеется, чем больше разница, тем эффективнее работа модуля.
Поэтому, для работы в режиме микрогенератора понадобится сравнительно низкая температура воды в ковше (её лучше периодически заменять).
Для выработки заветных 5 В достаточно поставить конструкцию на стакан с горящей свечой.
Пропорционально комбинируя большее количество модулей, мы получим более эффективную систему выработки энергии. Соответственно, увеличивая конструкцию, пропорционально увеличиваем теплообменник. При этом охлаждаемая поверхность должна быть полностью покрыта ёмкостью с водой (самый простой и доступный вариант).
Всё так просто, что сразу возникает желание собрать побольше модулей в одну систему и вырабатывать 220 В из костра. А потом подключить масляный обогреватель или кондиционер. Такая простая система имеет свои недостатки, и главный из них — низкий КПД. Обычно этот показатель не превышает 5%. Это обуславливает сравнительно малую силу тока 0,5 — 0,8 А и очень малую мощность — до 4 Вт.
Для насоса или лампы накаливания это ничтожно мало, но вполне достаточно для:
- зарядки аккумуляторов вплоть до мотоциклетных (в вариантах, пропорциональных требованиям);
- работы светодиодных (LED) ламп;
- радиоприёмника.
В зимнее время система, помещённая на источник тепла, находящийся на улице, будет работать максимально эффективно.
Затраты на материалы для сборки термоэлектрического микрогенератора на 5 В:
| Наименование | Цена, руб. | Примечание |
| Модуль Пельтье TEC1–12705 (40×40)* — 2 шт. | 600 | Цена за 2 шт. |
| Повышающий преобразователь постоянного напряжения ЕК-1674 | 320 | |
| Дюралюминий | 300 | Лист для варианта с ковшом |
| Термоклей Radial | 150 | 2 мл |
| Ковш | 100 | Новый |
| Итого на материалы | 1470 |
*- данная модель элемента выбрана из соображений цены. Ассортимент ТЭМ у фирм-поставщиков довольно широк, что позволяет подобрать более производительные (до 8 В) модели (они ощутимо дороже).
Заводские изделия подобной конструкции только начинают появляться в продаже. Серийное производство ведётся мелкими партиями, да и ассортимент невелик. Стоимость такого «ковшика» стартует с 2500 руб.
Заводской термогенератор — устройство, основанное на эффекте Пельтье-Зеебека, которое можно закрепить прямо на разогретую поверхность. От конструкции, описанной выше, его отличает заводское исполнение (а значит, надёжность), отсутствие жидкостного теплообменника (вместо него — рёбра для воздушного охлаждения) и более высокая цена.
Стандартный «походный» термогенератор имеет следующие характеристики:
| Напряжение | 13,5 В |
| Сила тока | 0,16 А |
| Мощность | 2,2 Вт |
| Вес | 1,6–2 кг |
| Кабель в бронерукаве | Да |
| Защита от перегрева | Да |
| Набор стандартных разъемов | Да |
| Размеры (примерно) | 150х150х200 мм |
| Цена | От 7000 руб. |
Как видно из таблицы, заводская надёжность и утилитарность обходится недёшево. При этом нельзя сказать, что он функционально превосходит самодельный вариант с ковшом.
Впечатляющие 13,5 В ускорят зарядку мобильника, но для этого будет нужно носить с собой 2 кг веса в походе, а это непозволительная роскошь (с учётом размеров прибора). Ну и, конечно, цена заставляет задуматься.
На эту сумму можно собрать уже не «термоковшик», а «термокастрюлю» и спокойно заряжать ноутбук. И ещё один нюанс — прибор всё равно требует закрепления на металлической пластине в случае использования открытого огня.
В целом это приятное и удобное дополнение для тех, у кого нет проблем с деньгами и свободным местом в багажнике.
Энергопечь
На сегодняшний день энергопечь — апофеоз применения ТЭМ в быту. Это заводское изделие, по сути дела топка-«буржуйка», для любого вида твёрдого топлива с интегрированным теплоэлектрическим модулем.
Идеальный вариант для охотничьих домиков, дач, отдалённых зимовок и вообще любого вида жизни вдали от цивилизации. Рассчитана на автономное использование (без периферических теплоотводов), имеет только очаг и дымоход. Предусматривает приготовление пищи.
На эту печь устанавливают самые мощные элементы Пельтье-Зеебека.
Характеристики энергопечей:
| Выходная мощность | 25–50 Вт |
| Выходное напряжение | 12 В |
| Объём топки | 30–60 литров |
| Вес | 30–60 кг |
| Тепловая мощность | 4–6 кВт |
| Стабилизатор | Да |
| Заводские разъёмы | Да |
| Защита от перегрева | Да |
| Цена | 23000–40000 руб. |
Хотя печь и переносная, безусловно, это «супертяжёлая весовая категория» среди бытовых приборов.
Однако и спектр задач у энергопечи довольно широк — она может заряжать даже автомобильные аккумуляторы, освещать LED лампами целые комнаты.
Ей найдётся место в экспедиционном обозе и в охотничьем вездеходе, в техническом помещении и на даче. Иными словами, в этом случае источник тепла у нас всегда с собой, осталось найти топливо.
В своей нише энергопечь незаменима, хотя и немного настораживает заявленный производителем срок службы — 10 лет. Следует отметить, что, как и в термогенераторе, есть возможность профилактической (или аварийной) замены всех деталей вплоть до корпуса.
Термоэлектрические модули — крайне занятные объекты. Помимо описанных методов применения их также используют для кондиционирования воды и воздуха.
При этом на такой же элемент подаётся постоянный ток и он работает «в обратную сторону» — охлаждает воздух.
Эта технология с успехом применяется в автомобильных кондиционерах и кулерах для воды, в автомобилестроении и при производстве микропроцессоров. Мы опишем эти устройства в следующей статье.
Виталий Долбинов, рмнт.ру
04.09.14
Термогенераторы: как «сварить» электричество на газовой плите
Сколько ни пользуйся, платить все равно фиксированную сумму, и почему же не превратить уже оплаченный, но не использованный газ в халявную электроэнергию? Так на форуме появилась новая тема, которая была подхвачена остальными участниками: задушевная беседа помогает не только сократить рабочий день, но еще и убить свободное время.
Было предложено множество вариантов. Просто купить бензиновый генератор, а заправлять его бензином, полученным перегонкой бытового газа, либо переделать генератор для работы сразу на газу, как автомобиль.
Вместо двигателя внутреннего сгорания предлагался двигатель Стирлинга, известный также как двигатель внешнего сгорания.
Вот только топикстартер (тот, который создал новую тему) претендовал на мощность генератора не менее 1 киловатта, но его урезонили, мол, такой стирлинг не поместится даже в кухне небольшой столовой.
Кроме того немаловажно, чтобы генератор был бесшумным, иначе, ну, сами знаете что.
После множества предложений кто-то вспомнил, как видел в какой-то книжке рисунок, где показана керосиновая лампа с приспособлением в виде многолучевой звезды для питания транзисторного приемника. Но об этом будет сказано чуть дальше, а пока…
Термогенераторы. История и теория
Для того, чтобы получить электричество непосредственно от газовой горелки или другого источника тепла, применяются термогенераторы. Так же, как и у термопары, их принцип действия основан на эффекте Зеебека, открытом в 1821 году.
Упомянутый эффект состоит в том, что в замкнутой цепи из двух разнородных проводников появляется э.д.с., если места спаев проводников находятся при разных температурах. Например, горячий спай находится в сосуде с кипящей водой, а другой в чашке с тающим льдом.
Эффект возникает от того, что энергия свободных электронов зависит от температуры.
При этом электроны начинают перемещаться от проводника, где они имеют более высокую энергию в проводник, где энергия зарядов меньше.
Если один из спаев нагрет больше другого, то разность энергий зарядов на нем, больше, чем на холодном. Поэтому, если цепь замкнута, в ней возникает ток, именно та самая термоэдс.
Приблизительно величину термоэдс можно определить по простой формуле:
E = α * (T1 – T2). Здесь α – коэффициент термоэдс, который зависит только от металлов, из которых составлена термопара или термоэлемент. Его значение обычно выражается в микровольтах на градус.
Разность температур спаев в этой формуле (T1 – T2): T1 – температура горячего спая, а T2, соответственно, холодного. Приведенную формулу достаточно наглядно иллюстрирует рисунок 1.
Рисунок 1. Принцип работы термопары
Рисунок этот классический, его можно найти в любом учебнике физики. На рисунке показано кольцо, составленное из двух проводников А и Б. Места соединения проводников называются спаями.
Как показано на рисунке, в горячем спае T1 термоэдс имеет направление из металла Б в металл А. А в холодном спае Т2 из металла А в металл Б.
Указанное на рисунке направление термоэдс справедливо для случая, когда термоэдс металла А положительна по отношению к металлу Б.
Как определить термоэдс металла
Термоэдс металла определяется по отношению к платине. Для этого термопара, одним из электродов которой является платина (Pt), а другим испытуемый металл, нагревается до 100 градусов Цельсия. Полученное значение в милливольтах для некоторых металлов, показано ниже. Причем следует обратить внимание на то, что изменяется не только величина термоэдс, но и ее знак по отношению к платине.
- Платина в этом случае играет такую же роль, как 0 градусов на температурной шкале, а вся шкала величин термоэдс выглядит следующим образом:
- Сурьма +4,7, железо +1,6, кадмий +0,9, цинк +0,75, медь +0,74, золото +0,73, серебро +0,71, олово +0,41, алюминий +0,38, ртуть 0, платина 0.
- После платины идут металлы с отрицательным значением термоэдс:
- Кобальт -1,54, никель -1,64, константан (сплав меди и никеля) -3,4, висмут -6,5.
Пользуясь этой шкалой очень просто определить значение термоэдс развиваемое термопарой, составленной из различных металлов. Для этого достаточно подсчитать алгебраическую разность значений металлов, из которых изготовлены термоэлектроды.
Например, для пары сурьма – висмут это значение будет +4,7 – ( – 6,5) = 11,2 мВ. Если в качестве электродов использовать пару железо – алюминий, то это значение составит всего +1.6 – (+0,38) = 1,22 мВ, что меньше почти в десять раз, чем у первой пары.
Если холодный спай поддерживать в условиях постоянной температуры, например 0 градусов, то термоэдс горячего спая будет пропорциональна изменению температуры, что и используется в термопарах.
Как создавались термогенераторы
Уже в середине 19 века делались многочисленные попытки для создания термогенераторов – устройств для получения электрической энергии, то есть для питания различных потребителей. В качестве таких источников предполагалось использовать батареи из последовательно соединенных термоэлементов. Конструкция такой батареи показана на рисунке 2.
Рисунок 2. Термобатарея, схематическое устройство
Первую термоэлектрическую батарею создали в середине 19 века физики Эрстед и Фурье. В качестве термоэлектродов использовались висмут и сурьма, как раз та самая пара из чистых металлов, у которой максимальная термоэдс. Горячие спаи нагревались газовыми горелками, а холодные помещались в сосуд со льдом.
В процессе опытов с термоэлектричеством позднее были изобретены термобатареи, пригодные для использования в некоторых технологических процессах и даже для освещения.
В качестве примера можно привести батарею Кламона, разработанную в 1874 году, мощности которой вполне хватало для практических целей: например для гальванического золочения, а также применения в типографии и мастерских гелиогравюры.
Примерно в то же время исследованием термобатарей занимался и ученый Ноэ, его термобатареи в свое время также были распространены достаточно широко.
Но все эти опыты, хотя и удачные, были обречены на провал, поскольку термобатареи, созданные на основе термоэлементов из чистых металлов, имели весьма низкий КПД, что сдерживало их практическое применение. Чисто металлические пары имеют КПД лишь несколько десятых долей процента. Намного большим КПД обладают полупроводниковые материалы: некоторые окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.
Полупроводниковые термоэлементы
Подлинную революцию в создании термоэлементов произвели труды академика А.И. Иоффе.
В начале 30 – х годов XX столетия он выдвинул идею, что с помощью полупроводников возможно превращение тепловой энергии, в том числе и солнечной, в электрическую.
Благодаря проведенным исследованиям уже в 1940 году был создан полупроводниковый фотоэлемент для преобразования световой солнечной энергии в электрическую.
Первым практическим применением полупроводниковых термоэлементов следует считать, по-видимому, «партизанский котелок», позволявший обеспечить питанием некоторые портативные партизанские радиостанции.
Основой термогенератора служили элементы из константана и SbZn. Температура холодных спаев стабилизировалась кипящей водой, в то время как горячие спаи нагревались пламенем костра, при этом обеспечивалась разница температур не менее 250…300 градусов.
КПД такого устройства был не более 1,5…2,0 %, но мощности для питания радиостанций вполне хватало. Конечно, в те военные времена конструкция «котелка» была государственным секретом, и даже сейчас на многих форумах в интернете обсуждается его устройство.
Бытовые термогенераторы
Уже в послевоенные пятидесятые годы советская промышленность начала выпуск термогенераторов ТГК – 3.
Основное его назначение состояло в питании батарейных радиоприемников в неэлектрифицированной сельской местности.
Мощность генератора составляла 3 Вт, что позволяло питать батарейные приемники, такие как «Тула», «Искра», «Таллин Б-2», «Родина – 47», «Родина – 52» и некоторые другие.
Внешний вид термогенератора ТГК-3 показан на рисунке 3.
Рисунок 3. Термогенератор ТГК-3
Конструкция термогенератора
Как уже было сказано, термогенератор предназначался для использования в сельской местности, где для освещения использовались керосиновые лампы «молния». Такая лампа, оснащенная термогенератором, становилась не только источником света, но и электричества.
При этом дополнительных затрат топлива не требовалось, ведь в электричество превращалась именно та часть керосина, которая просто улетала в трубу.
К тому же, такой генератор был всегда готов к работе, конструкция его была такова, что ломаться в нем просто нечему. Генератор мог просто лежать без дела, работать без нагрузки, не боялся коротких замыканий.
Срок службы генератора, по сравнению с гальваническими батареями, казался просто вечным.
Роль вытяжной трубы у керосиновой лампы «молния» играет удлиненная цилиндрическая часть стекла. При использовании лампы совместно с термогенератором стекло делалось укороченным, и в него вставлялся металлический теплопередатчик 1, как показано на рисунке 4.
Рисунок 4. Керосиновая лампа с термоэлектрическим генератором
Внешняя часть теплопередатчика имеет форму многогранной призмы, на которой установлены термобатареи. Чтобы увеличить эффективность теплоотдачи теплопередатчик внутри имел несколько продольных каналов. Проходя по этим каналам горячие газы уходили в вытяжную трубу 3, попутно нагревая термобатарею, точнее, ее горячие спаи.
Для охлаждения холодных спаев использовался радиатор воздушного охлаждения. Он представляет собой металлические ребра, прикрепленные к внешним поверхностям блоков термобатарей.
Термогенератор – ТГК3 состоял из двух независимых секций. Одна из них вырабатывала напряжение 2В при токе нагрузки до 2А. Эта секция использовалась для получения анодного напряжения ламп с помощью вибропреобразователя. Другая секция при напряжении 1,2В и токе нагрузки 0,5А использовалась для питания нитей накала ламп.
Нетрудно подсчитать, что мощность данного термогенератора не превышала 5 Ватт, но для приемника ее вполне хватало, что позволяло скрашивать долгие зимние вечера. Сейчас, конечно, это кажется просто смешным, но в те далекие времена такое устройство было, несомненно, чудом техники.
В 1834 году француз Жан Шарль Атаназ Пельтье открыл эффект, противоположный эффекту Зеебика. Смысл открытия в том, что при прохождении тока через спай из разнородных материалов (металлов, сплавов, полупроводников) выделяется или поглощается тепло, что зависит от направления тока и типов материалов. Об этом подробно рассказано здесь: Эффект Пельтье: магическое действие электрического тока
Термоэлектрический генератор(ТЭГ) на модулях Пельтье
Приветствую всех читателей. В предыдущей теме:Автономная солнечная система в Подмосковье я упомянул про свой ТЭГ, который помогает при отсутствии солнца. В х люди просили на этом остановиться подробнее. Вот, вспомнил, что да как. И отвечаю. Сперва идут мои материалы с Форумхауса многолетней давности. Не все, а для понимания.
Итак, год назад, перед ноябрьским отключением электричества, я сваял примитивный термоэлектрический агрегат из одного модуля Пельтье из Вольтмастера, самый дешёвый на 127 ватт холода. Особенности таких модулей – эффективность в генерации 2-3%, максимальная температура нагрева – 150 градусов Цельсия. Из разнообразных обрезков(см. фото)
алюминия склеил/скрутил вокруг модуля два радиатора – один(нижний) на печку для уменьшения температуры, поступающей к модулю, второй – сверху для быстрейшего охлаждения холодной стороны модуля. Оговорюсь, что в охлаждении не силён совсем, посему лепил алюминь, как попало.
Весь агрегат ставился на печку( печь-шведка), точнее на её чугунную плиту, перед растопкой(температура чугунины максимум-до 250 градусов). Эффективная температура на плите держится около 3 часов, средняя выработка энергии в эти часы – 2-2.5 ватт/час. За одну топку получается около 6 ватт энергии кошкины слёзы. Печь топилась каждый день, поэтому в месяц выходило что то около 200 ватт.
К выводам агрегата крокодилами подключался простой стабилизатор( из набора e-kits) и потом заряжались пальчиковые батарейки.
В таком виде, в силу маломощности, перспектив я не увидел
Были приобретены модули Пельтье американские от Thermal Enterprises ( вот такие: Model CP1-1273062mm x 62mm x 3.
8mmMaxiumu power consumption 545 WattsOperates from 0-16 volts DC and 0-32 ampsOperates from -60 deg C to +180 deg CEach device is fully inspected and testedFitted with 6-inch insulated leadsPerimeter sealed for moisture protection)Блок из 4 шт этих Гигантиков, соединённых последовательно. Общая тепловая мощность 2180Вт. Радиатор снизу и сверху алюминий+ вентилятор большой.
Подключены были первый год к большому контроллеру (на фото), во второй год – к малому (на фото 30А), все подключения шли через ваттметры (на фото), люблю я их, удобно. Вот мощность с них и снимал – правый нижний угол – мощность на данный момент, левый нижний общая выработка.
0ватт – когда печь холодная, потом постепенное увеличение до прим 30ватт (максимум, что наблюдал, без записи это 37ватт), потом остывание и опять 0 ватт.
Все что выше – это цитаты с Форумхауса 2011-2014 годов.Теперь о том, что есть сейчас. И о опыте.
Маленький и маломощный ТЭГ на одном элементе Пельтье сгорел на второй год. Не предназначены они все таки для печки. А вот большой блок из мерканцев вполне живой
Хотя года два я его и не доставал. Расчехлил его только в декабре 19-го. Солнца было мало и в качестве малой поддержки покатил.Итак конструкция: четыре элемента, последовательно соединённых, между двумя ал.радиаторами. Нижний радиатор для того, чтобы немного снизить температуру чугунины, а верхний, чтобы рассеять побыстрей максимум. Сверху ручка. Снял-поставил обратно. Провода на автомат
А с него, через DC-DC преобразователь, на аккумуляторы.В первые года крепилась еще стойка с вентилятором для обдува радиатора, но потом выкинул ее. Не нужна. Проще передвинуть по чугунине печки куда нибудь на край. Там где похолодней. Этой зимой топлюсь осиной и липой в основном, а от них жара мало.
И чугунина особо и не разогревается. Почти нужные 180 градусов и есть.Теперь по выработке. Жить на такой выработке невозможно. Только в качестве хобби или для малой подзарядки аккумуляторов.Реальный КПД на производство энергии с них, при дельте в 60градусов – 2,4%.
То есть от 2 с лишним штатных киловатт остается 52 ватт в час. У меня при средней топке в 2.5-3 часа, идет выработка энергии до 5 часов(вместе с остыванием). И суточная выработка от 140 до 190 ватт. В месяц около 5квт.
Последние года я забросил эту игрушку, потому как и ветряк и солнечные батареи даже зимой дают на порядок больше, но в этом году как-то звезды неудачно сошлись. И контроллер ветряка полетел. Пришлось две недели новый ждать. И солнца до нового года почти не было. Поэтому и вытащил с антресоли этот агрегат.
Но на 21 января он опять закинут на антресоль.PS стоили 8 лет назад такие штатовские элементы на ебэе 25$. Сейчас таких не видел, только гонконгские.
PPS есть у меня почти со школьных лет приятель Витя. Человек очень сложной судьбы. Сейчас он вроде как бомж. И живет в основном рядом или под или над тепломагистралями. Вот ему я подарил пять лет назад такую установку. Бочины трубы больше 100 градусов, и 24 часа в сутки. Теперь Он с нотебуком не расстается. И лампочка светит постоянно.
[моё] Автономность Рукожоп Замкадье Длиннопост Похожие посты закончились. Возможно, вас заинтересуют другие посты по тегам:
Мощный генератор на 12 модулях Пельтье
Лучшее время для работы термогенератора на основе элементов пельтье, это конечно же зима. Потому что их нужно хорошо охлаждать, чтобы хоть что-то получить.
В эксперименте с испытанием мощного генератора использованы 12 модулей Пельтье TEC1-12706. Самые дешевые и популярные, продаются в этом китайском магазине. Для него есть кулер охлаждения.
Охлаждение в показанном примере осуществлялось вентилятором мощностью 5,4 ватта, 12 вольт.
О том, что это такое элемент Пельтье, какие у него характеристики и как работает, конструкции рабочих моделей, описано в нескольких статьях на нашем сайте, которые вы легко сможете найти через строку удобного поиска.
Товары для изобретателей Ссылка на магазин.
Цель эксперимента узнать, какую максимальную мощность может выдать обычный китайский самый дешевый термоэлемент в зимнее время года.
Итак, с началом эксперимента печь растоплена, когда дрова немного разгорелись, термогенератор начал работать и запустился вентилятор. Он охлаждает холодную сторону термоэлементов. Схема простейшая. В конце видео показано, как собирается такой термогенератор.
В ходе эксперимента будет достигнуто максимальное напряжение холостого хода этого генератора. Потом при помощи потенциометра это напряжение будет понижено ровно вполовину. Тем самым уровняется сопротивление генератора и сопротивление нагрузки. Тогда в генераторе и в нагрузке рассеивается одна и та же величина мощности. Это даст 50 процентную мощность, точнее кпд 50% отдаваемой мощности. Это соответствует эффективности всего лишь 50%. Но зато выход такой мощности будет максимальным в таком соотношении. Но передача максимальной мощности имеет место только при таком соотношении!
По мере разогрева печи растет напряжение, выдаваемое электрогенератором. Вентилятор набрал обороты, это довольно мощный вентилятор мощностью 5,5 ватт. Поэтому часть мощности он будет отбирать на себя. Та мощность, которую сейчас будет определена, это будет полезная мощность. Больше 26 вольт напряжение не поднимается. Подключаем потенциометр и начинаем добавлять сопротивление.
Электроника для самоделок в китайском магазине.
Теперь плавно доводим напряжение до 13 вольт. Зафиксирована мощность 9 ватт. Пока шли настройки, генератор прогрелся и мощность упала на 1,5 ватт.
Кратковременно удалось получить до 9 ватт. Но потом мощность упала и остановилась в пределах 7,5 ватт. Но этот показатель держался стабильно. Этой мощности хватит для зарядки любого телефона, смартфона или планшета.
Из 12 элементов пельтье получается 0,5 ватт и более на один элемент. При температуре воздуха ноль градусов это неплохой показатель на воздушном охлаждении. При температуре -20 результат был бы на порядок выше.
Поэтому вполне возможно получить даже до одного ватта на один элемент пельтье, но при большом морозе.
Теперь вентилятор будет подключен через ваттметр для того, чтобы посмотреть, сколько полезной энергии расходуется на его работу. Прибор показал 6 ватт.
Если бы не этот вентилятор, можно было бы добавить еще 5-6 ватт к мощности этого термогенератора.
В продолжение эксперимента вентилятор планировалось отключить, чтобы охлаждение делать с помощью снега. После того, как вентилятор сброшен, радиатор будет обильно покрыт снегом. Однако, в эксперименте произошла неожиданная авария.
После того, как был снят вентилятор, печка перегрелась и вышел из строя какой-то из элементов пельтье, расплавившись без охлаждения. В системе произошло разъединение контактов. Поэтому вентилятор является в данном устройстве полезным элементом.
Для безопасности же необходимо использовать защитные решетки.
Вывод следующий: порядка 1 ватта на элемент пельтье можно получить при хорошем морозе. Есть места, например якутия или дальний север, температура доходит до минус 50 градусов цельсия. Так что там 1 ватт с элемента получить будет просто.
Представьте, в юрте печка, а за ней стена размером 1 x 2 м. Теплый стороной внутрь печки, а холодный наружу, где мороз и ветер. С одного квадратного метра таких элементов можно снять до 0,5 киловатта электричества.
То есть, с 2 квадратных метров можно получить до одного киловатта электроэнергии.
Такие мощные печи на основе элементов Пельтье производятся в России. Называются они «Электрогенерирующая печь Индигирка». Купить их можно в этом магазине, скидочный промокод 11920924.
Конструкция такого термогенератора предельно проста. 12 самых дешевых китайских элементах пельтье зажимаются между двумя алюминиевыми радиаторами, которые должны иметь ровные, в идеале полированные, поверхности.
Естественно, на каждую сторону термоэлемента наносится термопаста. Скручиваем радиаторы болтами и соединяем проводами. Крепим кулер, желательно мощнее. Ну и сама печка. Это кусок оцинковки, лучше нержавейки. Крепится к горячему радиатору болтами.
Потом делается дно с отверстиями 7-8 миллиметров для забора воздуха.
Есть продолжение этого эксперимента. Чтобы найти его, напишите в поиске по сайту: Пельтье на воздушном охлаждении.
Как получить бесплатное электричество (мы нашли четыре способа)
Pixabay
Как получить электричество от батареи отопления
Для того чтобы получить бесплатное электричество от радиаторов отопления, нам понадобится дополнительное оборудование в виде термоэлектрического элемента Пельтье. Элемент Пельтье представляет собой две керамические пластины, между которыми заключено большое количество полупроводников в виде термопар.
Принцип действия основан на возникновении разности температур при протекании электрического тока. Обычно такие устройства используют для создания мобильных холодильных установок, но можно добиться и обратного эффекта. Достаточно изменить полярность подключения элемента, и эффект охлаждения сменится на нагревание.
Элемент Пельтье. aliexpress.ru
Если с одной стороны подвести тепло к этому элементу, а с другой, наоборот, охлаждать его, то благодаря созданию разности температур на его поверхностях, можно снимать с него электроэнергию, которой вполне хватит, например для работы светодиодной лампы.
Чтобы закрепить конструкцию на трубе отопления, можно воспользоваться алюминиевым уголком. А для повышения плотности контакта образовавшиеся зазоры можно уплотнить алюминиевой фольгой.
1- Труба отопления
2- Алюминиевый уголок
3- Радиатор от старого ПК
4- Элемент Пельтье (40*40 мм)
5- Повышающий преобразователь
6- Алюминиевая фольга
( Youtube / Игорь Белецкий)
Также потребуется преобразователь напряжения, который повышает создаваемое элементом Пельтье напряжение 0,5 В до 3–5 В, необходимых для работы светодиодной лампы.
Повышающий преобразователь напряжения. aliexpress.ru
С одной стороны мы нагреваем элемент Пельтье теплом от радиатора отопления, а с другой стороны охлаждаем его окружающим воздухом. Чтобы увеличить площадь поверхности охлаждения, можно использовать обычный радиатор охлаждения от старого компьютера. Чем больше будет его площадь, тем лучше.
Такое устройство может пригодиться в качестве бесплатного дежурного освещения, например, в подъезде. Конечно, этот метод получения электричества можно назвать лишь условно бесплатным, ведь за отопление вы так или иначе платите деньги, но почему бы не использовать кэшбек в виде бесплатной электроэнергии?
Электроэнергия из водопровода
Второй не менее интересный способ — врезка минигенератора в водопровод. Получение электричества от энергии движения потока воды само по себе не ново. Гидроэлектростанции, использующие подобный принцип, работают по всему миру. А плотины для их использования являются одними из самых сложных технических устройств.
Интересный факт: При возведении плотины Гувера было израсходовано 600 тыс. тонн цемента и 3,44 млн м³ специального наполнителя. Бетон, залитый в 1933 году до сих пор окончательно не застыл.
В процессе строительства участвовали более 5 тыс. рабочих, 96 человек погибло.
Небольшие генераторы, которые можно установить непосредственно в домашний водопровод, можно приобрести в интернет-магазинах. Генератор, подключают к небольшому аккумулятору и используют накопленную таким образом электроэнергию для освещения.
aliexpress.ru
Некоторые умельцы делают такие генераторы своими руками, собирая их из старого водяного счетчика и помпы от стиральной машины. Подключают такие генераторы даже к бачкам унитаза. Расчеты показывают, что выработки электричества от одного смыва бачка унитаза хватит на 12 минут непрерывного свечения светодиодной лампы мощностью 5 ватт.
Youtube / Дмитрий Компанец
Электричество от самодельных элементов питания
Электроэнергию можно получить от импровизированных батареек, собранных буквально «на коленке». Как известно любая батарея использует в своей основе заряженные частицы образующиеся в процессе взаимодействия металлов, помещенных в токопроводящую жидкость.
Достаточно взять две пластины различных металлов, например, цинка и меди, и поместить их в стаканчик с водой, а затем замкнуть эту цепь, используя в качестве нагрузки светодиодную лампу. Такая конструкция позволит вам получить порядка 0,8 В.
Причем это напряжение не будет зависеть от площади пластин.
Если подсоединить несколько таких пар пластин последовательно, то вы получите довольно емкую батарею, которой хватит на работу хорошего светодиодного фонаря.
classtube.ru
Электричество из земли
В 1896 году Натан Беверли Стаблфилд изготовил батарею, используя для этого энергию земли и получил патент на своё устройство.
Для него нужны два провода, один металлический без изоляции – чтобы он мог активизировать магнитное поле, которое создается и поддерживается в пределах и вокруг тела катушки. Второй – медный в обмотке, который наматывается на стальной сердечник.
Youtube / Lidmotor
После каждого витка укладывается слой изолирующего материала. Такую конструкцию помещают во влажную землю, провода выводят наружу и батарея улавливает естественные электрические токи, позволяя использовать электричество в своих целях. Такие батареи можно использовать, например, на своем участке для декоративной подсветки дорожек.
Youtube / Lidmotor
Как видите, электрическая энергия окружает нас и находится буквально повсюду. Главное – это знать основные принципы и законы, по которым она извлекается и тогда извлечь ее не составит труда даже в домашних условиях с минимальными затратами.
document.addEventListener('DOMContentLoaded', function () { const smotriSdk = new window.SmotriSdk.Sdk(); smotriSdk.initPlayer(['playerSmotriFirst']); });Во время загрузки произошла ошибка.
Загрузка...
