Nieprzerwane zasilanie w prywatnym domu. Wybór generatora

Odmiany urządzeń

W łańcuchu odmiennych przewodników o zmiennej temperaturze w punktach styku może wystąpić termo-EMF. Na tej podstawie opracowano i stworzono tzw. Moduł Peltiera. Składa się z 2 płytek ceramicznych, między którymi jest zainstalowany bimetal. Pod wpływem prądu elektrycznego jedna z płyt stopniowo zaczyna się nagrzewać, podczas gdy druga jednocześnie stygnie. Ta zdolność umożliwia wykonanie lodówek z takich elementów.

Ale można również zaobserwować odwrotny proces, gdy różnica temperatur będzie utrzymywana w punktach kontaktu. W takim przypadku płytki zaczną generować prąd elektryczny. Taki moduł można wykorzystać do wytworzenia niewielkiej ilości energii elektrycznej.

Działanie modułu

Termogeneratory energii elektrycznej działają zgodnie z pewną zasadą. Tak więc, w zależności od kierunku prądu, w zetknięciu różnych przewodników obserwuje się absorpcję lub wydzielanie ciepła. To zależy od kierunku prądu. W tym przypadku gęstość prądu jest taka sama, a energia jest inna.

Ogrzewanie sieci krystalicznej obserwuje się, gdy wypływająca energia jest mniejsza niż ta, która wchodzi w kontakt. Gdy zmienia się kierunek prądu, zachodzi proces odwrotny. Energia w sieci krystalicznej spada, więc urządzenie się ochładza.

Najpopularniejszym jest moduł termoelektryczny, składający się z przewodników typu pi n, które są połączone ze sobą analogami miedzi. W każdym z elementów znajdują się 4 przejścia, które są chłodzone i podgrzewane. Ze względu na różnicę temperatur istnieje możliwość stworzenia generatora termoelektrycznego.

Zalety i wady

Niezależnie od tego, czy jest kupowany, czy wykonywany ręcznie, generator termoelektryczny ma szereg zalet. Tak więc do najważniejszych z nich należą:

1. Małe wymiary.
2. Możliwość pracy zarówno w urządzeniach grzewczych jak i chłodniczych.
3. Kiedy zmienia się biegunowość, proces jest odwracalny.
4. Brak ruchomych elementów, które szybko się zużywają.

Pomimo istniejących znaczących zalet takie urządzenie ma pewne wady:

1. Nieznaczna wydajność (tylko 2-3%).
2. Konieczność stworzenia źródła odpowiedzialnego za różnicę temperatur.
3. Znaczne zużycie energii.
4. Wysoka cena.

Opierając się na powyższych negatywnych i pozytywnych cechach, możemy powiedzieć, że takie urządzenie jest wskazane, jeśli konieczne jest naładowanie telefonu komórkowego, tabletu lub zapalenie żarówki LED.

Funkcje

Elektrownia opalana drewnem jest daleka od nowego wynalazku, ale nowoczesne technologie pozwoliły nieco ulepszyć opracowane wcześniej urządzenia. Ponadto do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystuje się kilka różnych technologii.

Ponadto pojęcie „na drewnie” jest nieco niedokładne, ponieważ każde paliwo stałe (drewno, zrębki, palety, węgiel, koks), ogólnie wszystko, co może się spalić, nadaje się do pracy takiej stacji.

Od razu zauważamy, że drewno opałowe, a raczej proces ich spalania, działa tylko jako źródło energii, które zapewnia funkcjonowanie urządzenia, w którym wytwarzana jest energia elektryczna.

Główne zalety takich elektrowni to:

• Możliwość wykorzystania szerokiej gamy paliw stałych i ich dostępność;
• Dostęp do prądu w dowolnym miejscu;
• Zastosowanie różnych technologii pozwala na otrzymanie energii elektrycznej o szerokiej gamie parametrów (wystarczającej tylko do regularnego ładowania telefonu i przed zasileniem urządzeń przemysłowych);
• Może również działać jako alternatywa, jeśli przerwy w dostawie prądu są powszechne, a także jest głównym źródłem energii elektrycznej.

Zrób to sam

Możesz sam zrobić generator termoelektryczny. W tym celu wymagane są pewne elementy:

• Moduł odporny na temperatury do 300-400 ° C
• Przetwornica podwyższająca napięcie, której zadaniem jest otrzymywanie ciągłego napięcia 5 V.
• Grzejnik w postaci ognia, świecy lub jakiegoś miniaturowego pieca.
• Chłodnica. Woda lub śnieg to najpopularniejsze dostępne opcje.
• Elementy łączące. W tym celu możesz użyć kubków lub garnków o różnych rozmiarach.

Przewody pomiędzy przetwornikiem a modułem muszą być zaizolowane masą żaroodporną lub tradycyjną masą uszczelniającą. Konieczne jest zmontowanie urządzenia w następującej kolejności:

1. Zostaw tylko obudowę z zasilacza.
2. Przyklej moduł Peltiera do chłodnicy stroną zimną.
3. Po uprzednim wyczyszczeniu i wypolerowaniu powierzchni, element należy przykleić z drugiej strony.
4. Od wejścia przetwornika napięcia konieczne jest przylutowanie przewodów do wyjść płytki.

W takim przypadku termogenerator do poprawnej pracy musi posiadać następującą charakterystykę: napięcie wyjściowe - 5 woltów, rodzaj wyjścia do podłączenia urządzenia - USB (lub dowolne inne w zależności od preferencji), minimalna moc obciążenia powinna wynosić 0,5 A W takim przypadku możesz użyć dowolnego rodzaju paliwa.

Sprawdzenie mechanizmu jest dość proste. Do środka można włożyć kilka suchych i cienkich gałązek. Podpal je, a po kilku minutach podłącz jakieś urządzenie, na przykład telefon w celu naładowania. Montaż termogeneratora nie jest trudny. Jeśli wszystko zostanie wykonane poprawnie, potrwa to dłużej niż rok na wycieczkach i wędrówkach.

Energia elektryczna z ciepła

Kategoria alternatywna energia materiały w kategorii

Już na początku ubiegłego wieku wynalazcy i naukowcy doskonale zdawali sobie sprawę z korzyści, jakie może przynieść powszechne wykorzystanie energii elektrycznej. Jednak przez długi czas nie było możliwości uzyskania go tanio w wystarczających ilościach. Jednak w 1821 roku niemiecki naukowiec Seebeck odkrył ciekawe zjawisko.

Jeśli weźmiesz zamknięty obwód dwóch odmiennych przewodników zlutowanych razem i podgrzejesz jedno złącze, a drugie ochłodzisz, w obwodzie pojawi się prąd. W tym zaskakująco prostym urządzeniu (nazwali je termoelementem) energia cieplna jest niejako bezpośrednio zamieniana na energię elektryczną.

W znanym długo przed nim ogniwie galwanicznym energię pozyskiwano rozpuszczając metal w elektrolicie. Substancje te są dość drogie, a energia nie była tania. Termopara to inna sprawa. Sama nie jest zużywana, a paliwo jest łatwo dostępne. Co więcej, może być ogrzewany czymkolwiek: słońcem, ciepłem wulkanicznym, produktami spalania wylatującymi przez rurę pieca itp.

Przyjrzyjmy się bliżej niektórym jego właściwościom. Pojedynczy termoelement wytwarza małe pole elektromagnetyczne - dziesiąte, setne części wolta. Jednak jego opór wewnętrzny jest bardzo mały, dlatego generowany prąd może być bardzo duży.

Taki piękny eksperyment jest znany od dawna. Elektromagnes z żelaznym rdzeniem i uzwojeniem składającym się z ... jednego obrotu. Ale cewka to klamra wykonana z miedzi o grubości palca, zamknięta lutowanym mostkiem bizmutowym. Jeden koniec skrzyżowania ogrzewamy zwykłą latarką laboratoryjną, drugi - schładzamy wodą. Powstaje prąd o natężeniu tysięcy amperów, a magnes (za jednym obrotem!) Trzyma żeliwne żeliwo babci.

Niskie pole elektromagnetyczne nie stanowi problemu, termopary można łatwo podłączyć do baterii za pomocą połączenia szeregowego setek lub tysięcy źródeł.Wygląda jak taki akordeon wykonany z naprzemiennych pasm dwóch metali. Silny prąd przy umiarkowanym napięciu 2-3 woltów najlepiej nadawał się do stosowania w małych warsztatach galwanotechnicznych. Został wyprodukowany przez generatory termoelektryczne, przypominające mały piec opalany drewnem, węglem lub gazem.

Były używane przez rzemieślników na początku wieku. Podejmowano próby rozwiązania jeszcze większych problemów. Na przykład pod koniec lat 80. ubiegłego wieku w Paryżu Clouet zbudował generator termoelektryczny, który dostarczał energię dla 80 „świec” Jabłoczkowa. Sprawność instalacji w tym czasie nie przekraczała 0,3%. Wydawałoby się, że bardzo mało, ale całe utracone ciepło mogłoby zostać wykorzystane do ogrzewania domu, podgrzewania wody lub gotowania. Zaproponowano również piece grzewcze z wbudowanymi generatorami termoelektrycznymi. Ciekawe, że ich instalacja w żaden sposób nie zwiększa zużycia paliwa do ogrzewania. W końcu energia elektryczna, jeśli zostanie zużyta w tym samym pomieszczeniu, ponownie zamieni się w ciepło!

Historia postanowiła inaczej. Okazało się, że dużo bardziej opłaca się wytwarzać energię elektryczną w elektrowniach i dystrybuować ją centralnie do odbiorców. Nawet w ostatnim stuleciu sprawność elektrowni była dziesięciokrotnie wyższa niż termoelementów. Jednak pełna wdzięku prostota, niezawodność wynikająca z braku ruchomych części fascynowała wielu. Próby zwiększenia wydajności bez głębokiego wnikania w teorię nie doprowadziły do ​​poważnego sukcesu. EMF powstaje w wyniku podgrzania nóg termoelementu, ale jednocześnie powstaje pasożytniczy strumień ciepła, który bezużytecznie przepływa z gorącego złącza do zimnego. Próbując go wykorzystać, zaczęli montować kaskady termoelementów, w których zimniejsze złącze jednego ogrzewa gorące złącze drugiego. Temperatura gorących złączy spada na każdym etapie kaskady. Jednak dobierając materiały, które najlepiej sprawdzają się w danym zakresie temperatur, można znacznie zwiększyć wydajność całego układu.

Jest też inna możliwość. Nazywa się to odzyskiem ciepła. Skierujmy przepływ powietrza wzdłuż kaskady termoelektrycznej od końca zimnego do gorącego. Jednocześnie będzie czerpać z elementów część przepływającego przez nie ciepła i nagrzewać się. Następnie skierujemy gorące powietrze do pieca i zaoszczędzimy część paliwa. Cała ta procedura jest równoznaczna ze spadkiem przewodnictwa cieplnego materiałów termoelementowych i będzie korzystna tylko wtedy, gdy z każdego elementu zostanie usunięta ściśle określona część ciepła. Jednak regeneracja jest odczuwalna tylko wtedy, gdy same termoelementy wchodzące w skład kaskady są dostatecznie doskonałe.

W latach 30. prace teoretyczne z zakresu termoelektryczności były prowadzone w naszym kraju szczególnie intensywnie. Mówią, że nie ma nic bardziej praktycznego niż dobra teoria. Akademik A.F. Ioffe stworzył nową teorię procesów zachodzących w bryle. Niektórzy szanowani naukowcy przyjęli to z wrogością, nazywając to „podświadomością mechaniki kwantowej”. Ale w 1940 roku, na podstawie jej ustaleń, możliwe było 10-krotne zwiększenie wydajności termoelementu. Stało się to na skutek zastąpienia metali półprzewodnikami - substancjami o wyższym termoEMF i niskim przewodnictwie cieplnym.

Na początku wojny w laboratorium Ioffe powstał „bojler partyzancki” - termoelektryczny generator do zasilania radiostacji przenośnych. Był to garnek, na dnie którego na zewnątrz znajdowały się termoelementy. Ich palne złącza płonęły, a zimne, przymocowane do dna garnka, zostały schłodzone przez wlaną do niego wodę.

Staranny dobór materiałów, zastosowanie regeneracji sprawiło, że w naszych czasach udało się podnieść efektywność termoelementu do 15%. Na początku wieku konwencjonalne elektrownie miały taką sprawność, ale teraz wzrosła ponad trzykrotnie. W energetyce wielkiej wciąż nie ma miejsca na termoelement. Ale jest też mała energia. Do zasilania radiowej stacji przekaźnikowej na szczycie góry lub morskiej boi sygnałowej potrzeba kilkudziesięciu watów. Istnieją również odległe miejsca, w których mieszkają ludzie potrzebujący energii elektrycznej i ciepła.W takich przypadkach stosuje się termoelementy ogrzewane gazem lub paliwem płynnym. Szczególnie cenne jest to, że urządzenia te można umieścić w małym podziemnym bunkrze i pozostawić całkowicie bez opieki, tylko raz w roku lub rzadziej w celu uzupełnienia zapasu paliwa. Ze względu na małą moc jego zużycie przy dowolnej wydajności jest akceptowalne, a poza tym ... nie ma wyboru.

Lekarze znaleźli ciekawe zastosowanie dla generatorów termoelektrycznych. Od ponad dwóch dekad tysiące ludzi nosi wszczepiony rozrusznik serca umieszczony pod skórą. Źródłem energii dla niej jest malutka (z naparstkiem) bateria setek połączonych szeregowo termoelementów, nagrzewanych rozpadem nieszkodliwego izotopu. Prostą operację wymiany wykonuje się co 5-10 lat.

W Japonii produkuje się zegarek elektroniczny, którego energię z ciepła dłoni przekazuje termopara.

Niedawno włoska firma ogłosiła rozpoczęcie prac nad pojazdem elektrycznym z generatorem termoelektrycznym. To źródło zasilania jest znacznie lżejsze niż akumulatory, więc przebieg samochodu termoelektrycznego będzie nie mniejszy niż konwencjonalnego. (Przypomnijmy, że pojazdy elektryczne mogą przejechać 150 km na jednym ładowaniu). Uważa się, że za pomocą różnych poprawek można zadowalać zużycie paliwa. Główne zalety nowego typu załogi to absolutnie nieszkodliwy wydech, cichy ruch, użycie najtańszego paliwa płynnego (i możliwie stałego) oraz bardzo duża niezawodność.

W latach 30. szeroko znana była praca nad termoelementami prowadzona w naszym kraju. Zapewne dlatego pisarz G. Adamov w swojej powieści „Tajemnica dwóch oceanów” opisał łódź podwodną „Pioneer”, która otrzymywała energię z kabli akumulatorowych. Nazwał więc generatory termoelektryczne wykonane w postaci długich kabli. Ich gorące węzły za pomocą boi wznosiły się do górnych warstw oceanu, gdzie temperatura dochodzi do 20-25 ° C, a zimne zostały schłodzone przez wodę głębinową o temperaturze 1-2 ° C. fantastyczny „Pioneer” to łódka zdolna dawać sto punktów przed obecnym atomem, naładowała moje akumulatory.

Czy to jest prawdziwe? W prasie nie ma doniesień o tego rodzaju bezpośrednich eksperymentach. Jednak przemknęło coś dziwnego. Powstał generator termoelektryczny o mocy 1000 kW, który wytwarza energię dzięki ciepłu gorących źródeł podziemnych. Różnica temperatur między gorącym i zimnym węzłem wynosi 23 ° C, ponieważ w oceanie ciężar właściwy 6 kg na 1 kW jest znacznie niższy niż w elektrowniach konwencjonalnych okrętów podwodnych. Czy jesteśmy u progu nowej rewolucji energetycznej, nowej ery elektryczności?

A. SAVELIEV Młody technik 1992 N7