Пелетни елементи или без електричество от пожар

Съдържанието на статията

• Дизайн на термоелектрически модул
• Събираме ТЕМ за 5 V
• Енергийна пещ

С помощта на прости устройства можете да използвате загубата на топлина от нагряване на въздух или течности. В тази статия ще ви покажем как да използвате отпадъчната енергия на печки, котли и открити пожари, като я преобразувате в малък директен електрически ток..

Всеки химичен процес протича с освобождаването на различни видове енергия. Такъв мощен източник като изгарянето е бил използван по всяко време. Може да се нарече основен източник на топлина и светлина. Почти всички вещества на Земята изгарят, като същевременно отделят топлина и светлина в различни количества. Преобразуването на топлинната енергия в електрическа енергия не е трудно, ако имате работеща парна турбина под ръка, подобна на тази, инсталирана в когенерацията. Това е обемисто и сложно устройство, което е малко вероятно да намери място в котелното помещение на селска къща. Ще се опитаме да се възползваме от топлината, генерирана от печката или отоплението с вода.

Ефектът на Пелтие е феноменът на разликата в температурата, когато термодвойките на два различни типа проводници (p-тип и n-тип) взаимодействат, когато постоянен ток преминава през тях. Ефектът на Зеебек е следствие от ефекта на Пелтие, когато при загряване на една от термодвойките се генерира електрически ток. Няма да описваме подробно термодинамиката на процеса – тази информация, която е трудна за разбиране, може лесно да се намери в справочниците. Интересуваме се от резултата и възможностите за практическото му използване..

Дизайн на термоелектрически модул

Термоелектрическият модул (TEM) се състои от множество термодвойки, свързани помежду си с медна плоча. Полето на термодвойката е залепено между две керамични плочи. Възможно е да се сглоби такъв модул само във фабриката. Но ще бъде възможно да се съберат няколко ТЕМ за вашите собствени нужди у дома. Елементите на Peltier-Seebeck са свободно достъпни в специализирани магазини (и уебсайтове), които продават технологично оборудване.

Събираме ТЕМ за 5 V

От какво имаш нужда:

• Модел Peltier TEC1-12705 (40×40) – 2 бр .;
• повишаващ преобразувател с постоянно напрежение EK-1674;
• дуралуминов лист с дебелина 3 мм;
• резервоар за вода с идеално плоско дъно (кофа);
• горещо лепило;
• поялник.

Изрязваме две еднакви плочи от лист дуралумин, малко повече от два модула, разположени един до друг. Ние фиксираме плочите върху модулите от двете страни с горещо лепило. Фиксираме (гореща стопилка) получения „сандвич“ на дъното на кофата. Такъв дизайн вече може да бъде подпален, но на изхода ще получим безполезни 1,5 В. За да подобрим характеристиките, се нуждаем от преобразувател за увеличаване, който спояваме във веригата. Той ще увеличи напрежението до 5 V, което вече е достатъчно за зареждане на мобилен телефон..

Внимание! Преобразувателят е с размери 1,5х1,5 см. При липса на професионални умения поверете запояването на специалист.

Температурната разлика в нашия дизайн се получава чрез загряване на едната страна (от пещ или пламък) и охлаждане на другата (вода в черпак). Разбира се, колкото по-голяма е разликата, толкова по-ефективно ще работи модулът. Следователно, за да работи в режим на микрогенератор, е необходима сравнително ниска температура на водата в черпака (по-добре е периодично да се заменя). За да генерирате заветното 5 V, достатъчно е да поставите конструкцията върху чаша с горяща свещ.

Чрез пропорционално комбиниране на повече модули получаваме по-ефективна система за генериране на енергия. Съответно, увеличавайки структурата, ние пропорционално увеличаваме топлообменника. В този случай охладената повърхност трябва да бъде изцяло покрита с контейнер с вода (най-простият и достъпен вариант).

Всичко е толкова просто, че веднага възниква желание да се съберат повече модули в една система и да се генерират 220 V от огъня. И след това свържете маслен нагревател или климатик. Такава проста система има своите недостатъци, а основният е ниската ефективност. Обикновено тази цифра не надвишава 5%. Това води до сравнително ниска сила на тока от 0,5 – 0,8 A и много ниска мощност – до 4 W.

За помпа или лампа с нажежаема жичка това е нищожно, но напълно достатъчно за:

• зареждане на батерии до мотоциклет (в опции, пропорционални на изискванията);
• работа на светодиодни лампи;
• радиоприемник.

През зимата системата, поставена на източник на топлина, разположен отвън, ще работи максимално ефективно..

Цената на материалите за сглобяване на 5 V термоелектрически микрогенератор:

име	Цена, търкайте.	Забележка
Модел Peltier TEC1-12705 (40×40) * – 2 бр..	600	Цена за 2 бр.
Преобразувател за усилване на постоянен ток EK-1674	320
дуралуминиум	300	Лист за версия на кофата
Термо лепило Радиал	150	2 мл
черпак	сто	нов
Общо за материали	1470

* – този модел на артикул е избран поради ценови причини. Обхватът на ТЕМ от компаниите доставчици е доста широк, което ви позволява да изберете по-продуктивни (до 8 V) модели (те са значително по-скъпи).

Фабричните продукти на този дизайн едва сега започват да се появяват в продажба. Серийното производство се извършва на малки партиди, а асортиментът е малък. Цената на такава „кофа“ започва от 2500 рубли.

Фабричен термогенератор е устройство, основано на ефекта на Пелтие-Зеебек, което може да бъде фиксирано директно към нагрята повърхност. От описания по-горе дизайн се отличава с фабричния дизайн (което означава надеждност), отсъствието на течен топлообменник (вместо него – перки за охлаждане на въздуха) и по-високата цена.

Стандартният „пътуващ“ термогенератор има следните характеристики:

Волтаж	13.5V
Сила на тока	0,16 A
мощност	2,2 вата
тегло	1.6-2 кг
Брониран кабел	да
защита от прегряване	да
Комплект стандартни конектори	да
Размери (приблизително)	150x150x200 мм
Цена	От 7000 rub.

Както можете да видите от таблицата, фабричната надеждност и полезност не са евтини. Не може да се каже обаче, че той функционално превъзхожда домашната версия с кофа. Впечатляващите 13,5 волта ще ускорят зареждането на мобилния телефон, но ще трябва да носите 2 кг тегло със себе си в похода, което е недостъпен лукс (предвид размера на устройството). И, разбира се, цената ви кара да мислите. За тази сума можете да съберете не „термична кофа“, а „термичен тиган“ и спокойно да зареждате вашия лаптоп. И още един нюанс – устройството все още изисква фиксиране върху метална плоча в случай на използване на открит огън.

Като цяло това е приятно и удобно допълнение за тези, които нямат проблеми с парите и свободното пространство в багажника..

Енергийна пещ

Към днешна дата енергийната пещ е апотеозата на използването на ТЕМ в ежедневието. Това е фабричен продукт, всъщност печка за всякакъв вид твърдо гориво с интегриран термоелектрически модул. Идеален за ловни хижи, летни къщи, отдалечени зимни места и като цяло всякакъв живот далеч от цивилизацията. Проектиран за автономна употреба (без периферни радиатори), има само огнище и комин. Осигурява приготвяне на храна. На тази пещ са инсталирани най-мощните елементи на Peltier-Seebeck..

Характеристики на енергийната пещ:

изходяща мощност	25-50 W
Изходно напрежение	12 инча
Обем на камината	30-60 литра
тегло	30-60 кг
Термична мощност	4-6 кВт
стабилизатор	да
Фабрични конектори	да
защита от прегряване	да
Цена	23 000–40 000 рубли.

Въпреки че фурната е преносима, това със сигурност е „класът на тежка категория“ сред домакинските уреди. Обхватът на задачите на енергийната пещ обаче е доста широк – той може дори да зарежда акумулатори за кола, да осветява цели стаи с LED лампи. Тя ще намери място в експедиционния вагонен влак и в ловното превозно средство за цял терен, в техническото помещение и в страната. С други думи, в този случай винаги имаме източник на топлина при себе си, остава да намерим гориво.

В своята ниша енергийната пещ е незаменима, въпреки че експлоатационният живот, обявен от производителя – 10 години, е малко тревожен. Трябва да се отбележи, че както в термогенератора, съществува възможност за превантивна (или аварийна) подмяна на всички части до тялото.

Термоелектрическите модули са изключително интересни обекти. В допълнение към описаните методи за приложение, те се използват и за вода и климатизация. В този случай към същия елемент се подава постоянен ток и той работи „в обратна посока“ – охлажда въздуха. Тази технология се прилага успешно в автомобилни климатици и водни охладители, в автомобилната индустрия и в производството на микропроцесори. Ще опишем тези устройства в следващата статия..