Peltierove prvky alebo elektrina bez ohňa

Obsah článku

• Návrh termoelektrického modulu
• Zhromažďujeme TEM pre 5 V
• Energetická pec

Pomocou jednoduchých zariadení môžete využiť tepelné straty z ohrevu vzduchu alebo tekutín. V tomto článku vám ukážeme, ako využiť odpadovú energiu z kachlí, kotlov a otvoreného ohňa jeho premenou na malý jednosmerný elektrický prúd..

Akýkoľvek chemický proces prebieha s uvoľňovaním rôznych druhov energie. Taký silný zdroj, ako je spaľovanie, sa používa vždy. Môže sa nazývať primárny zdroj tepla a svetla. Takmer všetky látky na Zemi horia, pričom vyžarujú teplo a svetlo v rôznych množstvách. Premena tepelnej energie na elektrickú energiu nie je zložitá, ak máte po ruke pracovnú parnú turbínu, ktorá je podobná tej, ktorá je nainštalovaná v KVET. Jedná sa o objemné a zložité zariadenie, ktoré pravdepodobne nebude mať miesto v kotolni vidieckeho domu. Pokúsime sa ťažiť z tepla generovaného kúrením alebo ohrevom vody.

Peltierov jav je jav teplotného rozdielu, keď termočlánky dvoch rôznych typov vodičov (typu p a typu n) interagujú, keď nimi prechádzajú jednosmerný prúd. Seebeckov efekt je dôsledkom Peltierovho efektu, keď sa pri zahrievaní jedného z termočlánkov generuje elektrický prúd. Nebudeme podrobne opisovať termodynamiku procesu – tieto informácie, ktoré je ťažké pochopiť, možno ľahko nájsť v referenčnej literatúre. Zaujíma nás výsledok a možnosti jeho praktického využitia..

Návrh termoelektrického modulu

Termoelektrický modul (TEM) pozostáva z mnohých termočlánkov spojených medenou doskou. Termočlánkové pole je zlepené medzi dvoma keramickými doskami. Takýto modul je možné zostaviť iba v továrni. Doma však bude možné zostaviť niekoľko TEM pre vaše vlastné potreby. Prvky Peltier-Seebeck sú voľne dostupné v špecializovaných predajniach (a na webových stránkach), ktoré predávajú technologické vybavenie.

Zhromažďujeme TEM pre 5 V

Čo potrebuješ:

• Peltierov modul TEC1-12705 (40×40) – 2 ks;
• stupňový prevodník s konštantným napätím EK-1674;
• duralový plech hrúbky 3 mm;
• nádrž na vodu s dokonale rovným dnom (vedro);
• horúce lepidlo;
• spájkovačka.

Vystrihli sme dve identické platne z vrstvy dura- línu, trochu cez dva moduly ležiace vedľa seba. Dosky pripevníme na moduly na oboch stranách pomocou lepidla taveného za horúca. Výsledný „sendvič“ pripevníme (horúcim lepidlom) na spodnú časť vedra. Takýto návrh už môže byť zapálený, na výstupe však zostaneme zbytočné 1,5 V. Na zlepšenie charakteristík potrebujeme stupňovitý prevodník, ktorý do obvodu zapojíme. Zvýši napätie na 5 V, čo už stačí na nabíjanie mobilného telefónu..

Pozor! Prevodník má rozmery 1,5 x 1,5 cm. Ak nie sú k dispozícii profesionálne zručnosti, zverte spájkovanie špecialistovi.

Rozdiel teplôt v našej konštrukcii je získaný zohriatím jednej strany (z pece alebo plameňa) a ochladením druhej strany (voda v panve). Čím väčší je rozdiel, tým účinnejšie bude modul fungovať. Preto na fungovanie v mikrogenerátorovom režime je potrebná pomerne nízka teplota vody v panve (je lepšie ju pravidelne vymieňať). Na vytvorenie vyhľadávaného 5 V stačí položiť štruktúru na pohár so horiacou sviečkou.

Úmernou kombináciou viacerých modulov získame efektívnejší systém výroby energie. V súlade s tým zvyšovaním štruktúry úmerne zvyšujeme výmenník tepla. V tomto prípade musí byť povrch, ktorý sa má ochladiť, úplne pokrytý nádobou s vodou (najjednoduchšia a najdostupnejšia možnosť).

Všetko je také jednoduché, že okamžite existuje potreba zostaviť viac modulov do jedného systému a generovať 220 V z ohňa. Potom zapojte olejový ohrievač alebo klimatizáciu. Takýto jednoduchý systém má svoje nevýhody a hlavným je nízka účinnosť. Toto číslo obvykle nepresahuje 5%. To vedie k relatívne nízkej prúdovej sile 0,5 – 0,8 A a veľmi nízkemu výkonu – až 4 W.

Pre čerpadlo alebo žiarovku je to zanedbateľné, ale úplne postačujúce pre:

• nabíjanie batérií až do motocyklov (vo verziách primeraných požiadavkám);
• prevádzka LED (LED) žiaroviek;
• rádiový prijímač.

V zime bude systém umiestnený na vonkajšom zdroji tepla fungovať čo najefektívnejšie.

Náklady na montáž termoelektrického mikrogenerátora na 5 V:

názov	Cena, rub.	Poznámka
Peltierov modul TEC1-12705 (40×40) * – 2 ks..	600	Cena za 2 ks.
Prevodník jednosmerného napätia EK-1674	320
dural	300	List pre vedierko
Tavné lepidlo Radial	150	2 ml
naberačka	sto	Nový
Spolu za materiály	1470

* – tento model položky bol vybraný z cenových dôvodov. Rozsah TEM od dodávateľských spoločností je pomerne široký, čo vám umožňuje vybrať si efektívnejšie modely (do 8 V) (sú podstatne drahšie).

Výrobné výrobky tohto dizajnu sa začínajú objavovať už v predaji. Sériová výroba sa vykonáva v malých dávkach a rozsah je malý. Náklady na takúto „vedierku“ sa začínajú od 2 500 rubľov.

Továrenský termogenerátor je zariadenie založené na Peltierovom-Seebeckovom efekte, ktorý je možné pripevniť priamo na vyhrievaný povrch. Od vyššie opísaného dizajnu sa vyznačuje dizajnom závodu (čo znamená spoľahlivosť), neprítomnosťou kvapalného výmenníka tepla (namiesto neho rebrá na chladenie vzduchu) a vyššou cenou..

Štandardný „cestovný“ termogenerátor má tieto vlastnosti:

Napätie	13,5V
Aktuálna sila	0,16 A
Moc	2,2 wattov
závažia	1,6 – 2 kg
Pancierový kábel	Áno
ochrana pred prehriatím	Áno
Sada štandardných konektorov	Áno
Rozmery (približne)	150 x 150 x 200 mm
cena	Od 7 000 rub.

Ako vidíte z tabuľky, spoľahlivosť a užitočnosť továrne nie sú lacné. Zároveň nemožno povedať, že je funkčne nadradená domácej verzii s vedrom. Pôsobivý 13,5 voltu urýchli nabíjanie mobilného telefónu, ale na túru budete potrebovať so sebou 2 kg váhy, čo je vzhľadom na veľkosť zariadenia neprístupný luxus. A samozrejme, cena vás núti myslieť. Pri tejto sume nemôžete zbierať „teplotné vedro“, ale „tepelné panvicu“ a pokojne nabíjať svoj laptop. A ešte jedna nuansa – v prípade použitia otvoreného ohňa je stále potrebné zariadenie pripevniť na kovovú platňu.

Všeobecne je to príjemný a pohodlný doplnok pre tých, ktorí nemajú problém s peniazmi a voľný priestor v kufri..

Energetická pec

Energetická pec je doteraz apoteózou na použitie TEM v každodennom živote. Toto je výrobný produkt, v skutočnosti kachle, pre akýkoľvek druh pevného paliva s integrovaným termoelektrickým modulom. Ideálne pre poľovnícke chaty, letné chaty, vzdialené zimoviská a všeobecne pre akýkoľvek druh života mimo civilizácie. Určené pre autonómne použitie (bez periférnych chladičov), má iba krb a komín. Poskytuje varenie. V tejto peci sú inštalované najsilnejšie prvky Peltier-Seebeck..

Vlastnosti energetickej pece:

výstupný výkon	25 – 50 W
Výstupné napätie	12 palcov
Objem ohniska	30 – 60 litrov
závažia	30 – 60 kg
Tepelná energia	4-6 kW
stabilizátor	Áno
Výrobné konektory	Áno
ochrana pred prehriatím	Áno
cena	23 000 – 40 000 rubľov.

Aj keď je rúra prenosná, je určite medzi domácimi spotrebičmi „trieda s vysokou hmotnosťou“. Rozsah úloh pre energetickú pec je však pomerne široký – dokáže nabíjať aj autobatérie, osvetľovať celé miestnosti LED žiarovkami. Svoje miesto nájde vo výpravnom vagóne a v poľovníckom terénnom vozidle, v technickej miestnosti a na vidieku. Inými slovami, v tomto prípade vždy máme u nás zdroj tepla, zostáva nám nájsť palivo.

Energetická pec je vo svojom výklenku nenahraditeľná, hoci životnosť deklarovaná výrobcom – 10 rokov je trochu alarmujúca. Je potrebné poznamenať, že rovnako ako v termogenerátore existuje možnosť preventívnej (alebo núdzovej) výmeny všetkých častí až po telo..

Termoelektrické moduly sú mimoriadne zaujímavé objekty. Okrem opísaných spôsobov použitia sa používajú aj na úpravu vody a vzduchu. V tomto prípade je jednosmerný prúd dodávaný do toho istého prvku a funguje „v opačnom smere“ – ochladzuje vzduch. Táto technológia sa úspešne používa v klimatizačných zariadeniach a chladičoch automobilov, v automobilovom priemysle a pri výrobe mikroprocesorov. Tieto zariadenia opíšeme v nasledujúcom článku..