Které Peltierovy prvky je nejlepší vzít? Tipy: Jak vytvořit elektřinu zdarma

No, všechny grafy jsou nakreslené, všechny tabulky vyplněné, teď můžete snít. Obecně, pokud odhadnete spotřebu energie na túru na maximum, dostanete následující:
GPS navigátor - 0,3 W x 10 h = 3 W*h za den;
fotoaparát (Canon DSLR) - 8 Wh baterie na 4 dny = 2 Wh za den;
videokamera (videorekordér pro zachycení zajímavých momentů cesty, cca 1 hodina videa denně) - 1,6 Wh za den;
mobilní telefon - asi 0,2 Wh za den;
LED svítilna pro večerní osvětlení parkoviště - 2 Wh denně.
Celkem dostaneme: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Wh za den. Vezmeme-li v úvahu ztráty při nabíjení baterií těchto zařízení a neočekávané výdaje, můžete toto číslo snadno zaokrouhlit na 10 Wh za den, což se přibližně rovná třem AA NiMH bateriím (3,2 Wh každá). Předpokládejme, že toto je množství elektřiny, které vám umožní pohodlně cestovat po předem naplánované trase, aniž byste omezili své kreativní pudy. Tento výpočet je víceméně správný pro sólový výstup nebo skupinu dvou lidí. Pokud je lidí více, pak se za každou osobu přidá další spotřebitel, ať už jde o mobilní telefon nebo jiný fotoaparát. Myslím, že za každého účastníka „navíc“ můžete klidně přidat 1 Wh, tedy pro skupinu 6 osob bude pohodlná úroveň spotřeby energie 14 Wh nebo cca 4,5 AA baterií. Předpokládejme, že túra trvá 10 dní, pak pro skupinu 2 lidí budete potřebovat 100 Wh energie, to je 31 NiMH baterií o celkové hmotnosti 31 x 31,5 = 976,5 g, tedy téměř 1 kg baterií. Pokud vezmete alkalické baterie, ty nejlepší vydají 2,2 Wh a budete jich potřebovat 45. Neznám jejich váhu, ale i když mají každý 25 g, celkový součet je více než kilogram. Pro skupinu 6 osob je celkové množství elektřiny 140 Wh, což je téměř 44 baterií o hmotnosti 1386 g nebo 64 baterií o hmotnosti ještě více. Pokud si s sebou vezmete LiPo baterie, jaké používají modeláři, tak pro dvě osoby to bude baterie o hmotnosti 100 Wh ÷ 160 Wh/kg = 0,625 kg nebo 625 g Pro skupinu 6 osob hmotnost LiPo baterie bude 875 g.
Nyní pojďme zjistit, jak to jde s termogenerátorem. Řekněme, že máme modul (nebo moduly) TEC1-12709, zahřejeme jej maximálně na 150 °C, ochladíme v proudu o teplotě 15 °C, tedy na studené straně bude 20 °C, rozdíl teplot je 150 - 20 = 130 °C. Nemám ukazatel účinnosti pro takový teplotní rozdíl, budu muset provést nějaké výpočty. Vezmeme dvě maximální hodnoty na grafu účinnosti versus proud pro TEC1-12709, například 13,6 mW/°C pro průměrný teplotní rozdíl 71 °C a 15,7 mW/°C pro 87 °C a vypočítáme, o jakou hodnotu účinnost se zvýšila při zvýšení teplotního rozdílu o 87 - 71 = 16 °C. Ukazuje se, že je to 2,1 mW/°C. A pak úměrně: pokud zvýšení rozdílu o 16 °C vedlo ke zvýšení účinnosti o 2,1 mW/°C, pak zvýšení rozdílu o 130 - 87 = 43 °C povede ke zvýšení účinnosti o (43 x 2,1) ÷ 16 = 5,6 mW/°C. To znamená, že účinnost při rozdílu teplot 130 °C bude rovna 15,7 + 5,6 = 21,3 mW/°C. Výsledkem je 21,3 x 130 = 2769 mW nebo 2,8 W. Tato hodnota je velmi blízká skutečnosti, soudě podle skutečnosti, že v některých video experimentech dva moduly produkovaly 4...6 W. Pro získání 10 Wh energie pomocí jednoho modulu musí generátor pracovat 10 ÷ 2,8 = 3,57 hodin a 14 Wh - 5 hodin. To znamená, že pokud použijete termogenerátor sestávající ze 2 Peltierových článků, pak výroba elektřiny i pro velkou skupinu netrvá příliš dlouho.
Jediným větším problémem při výrobě elektřiny při kempování pomocí této metody je odvod tepla na studené straně. Nejlepší a nejoptimálnější je vodní chlazení, protože voda má vysokou tepelnou kapacitu. V tomto ohledu mají vodní turisté větší štěstí než cyklisté: jejich způsob dopravy je spojen konkrétně s vodou, a pokud se zamyslíte nad návrhem generátoru (je velmi zvláštní, proč ještě nebyl promyšlen a implementován v průmyslovém měřítku) , pak mohou vyrábět elektřinu za jízdy. Generátor je částečně ponořen ve vodě a částečně plave na hladině. Palivo se vkládá do pece tak, jak je spotřebováno, a vše se chladí vodou zvenčí. Na odpočívadle se sbírá a připravuje palivo.
Pokud se nechcete obtěžovat sbíráním palivového dřeva a šišek, můžete přemýšlet o designu plynového sporáku. Stojí za to si zde trochu spočítat. Takže máme:
láhev na zkapalněný plyn pro plynové hořáky s palivem o hmotnosti 450 g;
složení: isobutan - 72%, propan - 22%, butan - 6% hmotnostně je to 324 g, 99 g a 27 g;
výhřevnost těchto plynů je 49,22 MJ/kg, 48,34 MJ/kg a 49,34 MJ/kg.
Po vynásobení a sečtení máme v jedné láhvi na zkapalněný plyn 22,07 MJ. Účinnost našeho generátoru bereme na 1%, získáme tedy 220 kJ jako elektřinu, což je 61,3 Wh. K čemu to můžete přirovnat? No třeba s 19 NiMH AA bateriemi. Ne moc a docela drahý, plyn není levný.
Vzhledem k tomu, že použití plynu je drahé, můžete přijít s něčím pomocí kapalného paliva, jako je například benzín. Trochu jsem hledal na internetu levný katalyzátor pro katalytické hořáky, ale nenašel jsem nic jiného než oxid chromitý (VI) získaný z dichromanu amonného. Ano, a ne všechno je s ním tak hladké, ale pokud si přejete, s určitým množstvím experimentů můžete i zde dosáhnout stabilních pozitivních výsledků. Katalytické topné podložky vyrobené v Číně s největší pravděpodobností používají stopová množství prvků platinové skupiny. Kdyby tam byl katalyzátor jako v této topné podložce, ale větší pro Peltierovy články. Výsledkem by byl kompaktní a lehký generátor. Výhřevnost benzinu je 44,5 MJ/kg, hustota 0,74 kg/l, z jednoho litru benzinu máme 33 MJ energie, při 1% účinnosti to je 330 kJ neboli 91,6 Wh elektřiny (28 AA baterií). Rozpočtovější varianta, ale přesto sbírejte a připravujte to, co je v přírodě k dispozici uvolnit palivo je přirozeně výnosnější a zásobám, které se kupují v obchodě, nemá jednu velmi nepříjemnou vlastnost – nedojde v tu nejnevhodnější chvíli.

Chladicí zařízení se v našich životech tak pevně usadilo, že je dokonce těžké si představit, jak bychom se bez něj obešli. Klasická provedení chladiva však nejsou vhodná pro mobilní použití, například jako cestovní chladicí taška.

K tomuto účelu se používají instalace, ve kterých je princip činnosti založen na Peltierově jevu. Pojďme si o tomto fenoménu krátce povědět.

Co je to?

Tento termín označuje termoelektrický jev objevený v roce 1834 francouzským přírodovědcem Jeanem-Charlesem Peltierem. Podstatou efektu je uvolňování nebo absorpce tepla v oblasti, kde jsou v kontaktu různé vodiče, kterými prochází elektrický proud.

V souladu s klasickou teorií existuje pro tento jev následující vysvětlení: elektrický proud přenáší elektrony mezi kovy, které mohou urychlovat nebo zpomalovat jejich pohyb v závislosti na rozdílu kontaktních potenciálů ve vodičích z různých materiálů. V souladu s tím se s nárůstem kinetické energie přeměňuje na tepelnou energii.

Na druhém vodiči je pozorován opačný proces vyžadující doplnění energie v souladu se základním fyzikálním zákonem. K tomu dochází v důsledku tepelné vibrace, která způsobuje ochlazování kovu, ze kterého je vyroben druhý vodič.

Moderní technologie umožňují vyrábět polovodičové prvky-moduly s maximálním termoelektrickým účinkem. Má smysl krátce mluvit o jejich designu.

Konstrukce a princip činnosti

Moderní moduly jsou konstrukce sestávající ze dvou izolačních desek (obvykle keramických), mezi nimiž jsou umístěny sériově spojené termočlánky. Zjednodušené schéma takového prvku lze nalézt na obrázku níže.

Označení:

• A – kontakty pro připojení ke zdroji energie;
• B – horký povrch prvku;
• C – studená strana;
• D – měděné vodiče;
• E – polovodič na bázi p-přechodu;
• F – polovodič typu n.

Konstrukce je provedena tak, že každá strana modulu je v kontaktu buď s p-n nebo n-p přechody (v závislosti na polaritě). Kontakty p-n jsou vyhřívané, kontakty n-p chlazeny (viz obr. 3). V souladu s tím vzniká na stranách prvku teplotní rozdíl (DT). Pro pozorovatele bude tento efekt vypadat jako přenos tepelné energie mezi stranami modulu. Je pozoruhodné, že změna polarity napájení vede ke změně horkých a studených povrchů.

Rýže. 3. A – horká strana termočlánku, B – studená strana

Specifikace

Vlastnosti termoelektrických modulů jsou popsány následujícími parametry:

• chladicí výkon (Q max), tato charakteristika je určena na základě maximálního přípustného proudu a teplotního rozdílu mezi stranami modulu, měřeno ve Wattech;
• maximální teplotní rozdíl mezi stranami prvku (DT max), parametr je uveden pro ideální podmínky, jednotkou měření jsou stupně;
• přípustný proud potřebný k zajištění maximálního teplotního rozdílu – I max;
• maximální napětí U max potřebné k tomu, aby proud I max dosáhl špičkového rozdílu DT max ;
• vnitřní odpor modulu – Odpor, udávaný v Ohmech;
• koeficient účinnosti - COP (zkratka z angličtiny - koeficient výkonu), v podstatě se jedná o účinnost zařízení, ukazující poměr chlazení ke spotřebě energie. U levných prvků se tento parametr pohybuje v rozmezí 0,3-0,35, u dražších modelů se blíží 0,5.

Označení

Podívejme se, jak jsou dešifrována typická označení modulů na příkladu na obrázku 4.

Obrázek 4. Peltierův modul označený TEC1-12706

Označení je rozděleno do tří smysluplných skupin:

1. Označení prvku. První dvě písmena jsou vždy nezměněna (TE), což znamená, že se jedná o termočlánek. Další označuje velikost, mohou tam být písmena „C“ (standardní) a „S“ (malá). Poslední číslo udává, kolik vrstev (kaskád) je v prvku.
2. Počet termočlánků v modulu zobrazený na fotografii je 127.
3. Jmenovitý proud je v ampérech, u nás je to 6 A.

Stejným způsobem se čtou i označení ostatních modelů řady TEC1, např.: 12703, 12705, 12710 atd.

Aplikace

Navzdory poměrně nízké účinnosti jsou termoelektrické prvky široce používány v měřicích, výpočetních a domácích spotřebičích. Moduly jsou důležitým provozním prvkem následujících zařízení:

• Mobilní chladicí jednotky;
• malé generátory na výrobu elektřiny;
• chladicí systémy v osobních počítačích;
• Chladiče pro chlazení a ohřev vody;
• odvlhčovače atd.

Uveďme podrobné příklady použití termoelektrických modulů.

Chladnička využívající Peltierovy články

Termoelektrické chladicí jednotky mají výrazně horší výkon než jejich kompresorové a absorpční protějšky. Mají však významné výhody, proto je jejich použití za určitých podmínek vhodné. Mezi tyto výhody patří:

• jednoduchost designu;
• odolnost proti vibracím;
• nepřítomnost pohyblivých prvků (kromě ventilátoru foukajícího chladič);
• nízká hladina hluku;
• malé rozměry;
• schopnost pracovat v jakékoli pozici;
• dlouhá životnost;
• nízká spotřeba energie.

Tyto vlastnosti jsou ideální pro mobilní instalace.

Peltierův článek jako generátor elektřiny

Termoelektrické moduly mohou fungovat jako generátory elektřiny, pokud je jedna z jejich stran vystavena nucenému ohřevu. Čím větší je teplotní rozdíl mezi stranami, tím vyšší je proud generovaný zdrojem. Bohužel maximální teplota pro tepelný generátor je omezena, nemůže být vyšší než bod tání pájky použité v modulu. Porušení této podmínky povede k poruše prvku.

Pro hromadnou výrobu tepelných generátorů se používají speciální moduly s žáruvzdornou pájkou, které lze zahřát na teplotu 300°C. V běžných prvcích, například TEC1 12715, je limit 150 stupňů.

Protože účinnost takových zařízení je nízká, používají se pouze v případech, kdy není možné použít efektivnější zdroj elektrické energie. Mezi turisty, geology a obyvateli odlehlých oblastí jsou však žádané tepelné generátory 5-10 W. Velké a výkonné stacionární instalace na vysokoteplotní palivo se používají k napájení plynových rozvodů, zařízení meteorologických stanic atd.

K chlazení procesoru

Relativně nedávno se tyto moduly začaly používat v systémech chlazení CPU osobních počítačů. Vzhledem k nízké účinnosti termoprvků jsou výhody takových konstrukcí spíše pochybné. Například pro chlazení zdroje tepla s výkonem 100-170 W (odpovídající většině moderních modelů CPU), budete muset utratit 400-680 W, což vyžaduje instalaci výkonného napájecího zdroje.

Druhé úskalí spočívá v tom, že nezatížený procesor uvolní méně tepelné energie a modul jej dokáže ochladit pod rosný bod. V důsledku toho se začne tvořit kondenzát, který zaručeně poškodí elektroniku.

Ti, kteří se rozhodnou vytvořit takový systém sami, budou muset provést řadu výpočtů, aby vybrali výkon modulu pro konkrétní model procesoru.

Na základě výše uvedeného není použití těchto modulů jako systému chlazení CPU nákladově efektivní, navíc mohou způsobit selhání počítačového vybavení.

Zcela jiná situace je u hybridních zařízení, kde se využívají tepelné moduly ve spojení s vodním nebo vzduchovým chlazením.

Hybridní chladicí systémy prokázaly svou účinnost, ale vysoká cena omezuje okruh jejich obdivovatelů.

Klimatizace založená na Peltierových prvcích

Teoreticky bude takové zařízení konstrukčně mnohem jednodušší než klasické klimatizační systémy, ale to vše souvisí s nízkým výkonem. Jedna věc je chladit malý objem ledničky, druhá věc je chladit místnost nebo interiér auta. Klimatizační jednotky využívající termoelektrické moduly spotřebují více elektřiny (3-4krát) než zařízení běžící na chladivo.

Pokud jde o použití jako systém klimatizace automobilu, výkon standardního generátoru nebude k provozu takového zařízení stačit. Jeho výměna za účinnější zařízení povede ke značné spotřebě paliva, což není nákladově efektivní.

Na tematických fórech se pravidelně objevují diskuse na toto téma a zvažují se různé domácí návrhy, ale plnohodnotný funkční prototyp ještě nevznikl (nepočítám-li klimatizaci pro křečka). Je docela možné, že se situace změní, až budou široce dostupné moduly s přijatelnější účinností.

Pro chladicí vodu

Termoelektrický prvek se často používá jako chladicí kapalina pro vodní chladiče. Konstrukce obsahuje: chladicí modul, termostatem řízený regulátor a ohřívač. Tato implementace je mnohem jednodušší a levnější než kompresorový okruh, navíc je spolehlivější a snadněji se ovládá. Existují však také určité nevýhody:

• voda neochlazuje pod 10-12°C;
• chlazení trvá déle než jeho kompresorový protějšek, proto není takový chladič vhodný do kanceláře s velkým počtem zaměstnanců;
• zařízení je citlivé na vnější teplotu v teplé místnosti se voda neochladí na minimální teplotu;
• Instalace v prašných místnostech se nedoporučuje, protože může dojít k ucpání ventilátoru a selhání chladicího modulu.

Stolní vodní chladič s Peltierovým prvkem

Vysoušeč vzduchu na bázi Peltierových prvků

Na rozdíl od klimatizace je implementace odvlhčovače pomocí termoelektrických prvků docela možná. Design je poměrně jednoduchý a levný. Chladicí modul snižuje teplotu chladiče pod rosný bod, v důsledku čehož se na něm usazuje vlhkost obsažená ve vzduchu procházejícím zařízením. Usazená voda je vypouštěna do speciální akumulační nádrže.

I přes nízkou účinnost je v tomto případě účinnost zařízení vcelku uspokojivá.

Jak se připojit?

S připojením modulu nebude problém, na výstupní vodiče musí být přivedeno konstantní napětí, jeho hodnota je uvedena v datovém listu prvku. Červený vodič musí být připojen ke kladnému pólu, černý vodič k zápornému pólu. Pozor! Obrácením polarity se obrátí pozice chlazených a vyhřívaných povrchů.

Jak zkontrolovat funkčnost Peltierova prvku?

Nejjednodušší a nejspolehlivější metoda je hmatová. Je nutné připojit modul k příslušnému zdroji napětí a dotýkat se jeho různých stran. U pracovního prvku bude jeden z nich teplejší, druhý chladnější.

Pokud nemáte po ruce vhodný zdroj, budete potřebovat multimetr a zapalovač. Proces ověření je poměrně jednoduchý:

1. připojte sondy ke svorkám modulu;
2. přiveďte zapálený zapalovač na jednu ze stran;
3. Sledujeme hodnoty přístroje.

V pracovním modulu se při zahřívání jedné ze stran generuje elektrický proud, který se zobrazí na displeji zařízení.

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama?

Je téměř nemožné vyrobit domácí modul doma, zejména proto, že to nemá smysl, vzhledem k jejich relativně nízké ceně (asi 4 až 10 $). Můžete si ale sestavit zařízení, které se vám bude hodit na túru, například termoelektrický generátor.

Pro stabilizaci napětí je nutné na IC čip L6920 sestavit jednoduchý převodník.

Vstup takového převodníku je napájen napětím v rozsahu 0,8-5,5 V a na výstupu bude produkovat stabilních 5 V, což je docela dost na dobití většiny mobilních zařízení. V případě použití klasického Peltierova článku je nutné omezit rozsah provozních teplot vyhřívané strany na 150 °C. Abyste se vyhnuli potížím se sledováním, je lepší jako zdroj tepla použít hrnec s vroucí vodou. V tomto případě je zaručeno, že se prvek nezahřeje nad 100 °C.

> Generátory > Termoelektrický generátor

Obrovské množství elektronických zařízení pohlcuje elektrickou energii, která se musí neustále obnovovat. Na cestách musíte vozit chemické zdroje proudu nebo vyrábět elektřinu z mechanické energie pomocí složitých a objemných zařízení.

Typ termoelektrického generátoru

Ještě dříve Seebeck objevil výskyt termo-EMF v obvodu rozdílných vodičů při udržování různých teplot v místě kontaktu.

Na základě termoelektrických jevů byl vytvořen tzv. Peltierův prvek nebo modul, který se skládá ze 2 keramických desek s bimetalem umístěným mezi nimi.

Když je skrze ně přiváděn elektrický proud, jedna strana desky se zahřívá a druhá ochlazuje, což umožňuje vytvářet z nich ledničky. Obrázek níže ukazuje moduly různých velikostí používané v technologii.

Peltierovy moduly různých velikostí

Proces je reverzibilní: pokud udržíte teplotní rozdíl mezi prvky na obou stranách, budou generovat elektrický proud, což umožňuje použití zařízení jako termoelektrického generátoru pro výrobu malého množství elektřiny.

Peltierův jev je uvolňování tepla v místě kontaktu rozdílných vodičů, když jimi protéká elektrický proud.

Princip činnosti modulů

Při kontaktu různých vodičů se teplo uvolňuje nebo absorbuje v závislosti na směru elektrického proudu. Tok elektronů má potenciální a kinetickou energii. Hustota proudu v kontaktních vodičích je stejná, ale hustoty energetického toku jsou různé.

Pokud je energie proudící do kontaktu větší než energie z něj vytékající, znamená to, že elektrony jsou v místě přechodu z jedné oblasti do druhé zpomalovány a ohřívají krystalovou mřížku (elektrické pole zpomaluje jejich pohyb). Při změně směru proudu dochází k opačnému procesu urychlování elektronů, kdy se odebírá energie z krystalové mřížky a dochází k jejímu ochlazování (směry elektrického pole a pohyb elektronů se shodují).

Energetický rozdíl nábojů na hranici polovodičů je nejvyšší a tam se efekt projevuje nejsilněji.

Peltierův modul

Nejběžnější je termoelektrický modul (TEM), což jsou polovodiče typu p a n navzájem propojené měděnými vodiči.

Schéma principu činnosti modulu

V jednom prvku jsou 4 přechody mezi kovem a polovodiči. V uzavřeném okruhu se tok elektronů pohybuje od záporného pólu baterie ke kladnému a postupně prochází každým přechodem.

V blízkosti prvního polovodičového přechodu typu měď-p se teplo uvolňuje v polovodičové zóně, když se elektrony pohybují do stavu s nižší energií.

V blízkosti další hranice s kovem v polovodiči dochází k absorpci tepla v důsledku „vysávání“ elektronů ze zóny p-vodivosti vlivem elektrického pole.

Při třetím přechodu elektrony vstupují do polovodiče typu n, kde mají vyšší energii než v kovu. V tomto případě je energie absorbována a polovodič je ochlazen v blízkosti přechodové hranice.

Poslední přechod je doprovázen zpětným procesem uvolňování tepla v n-polovodiči v důsledku přechodu elektronů do zóny s nižší energií.

Protože přechody ohřevu a chlazení jsou v různých rovinách, bude Peltierův článek chlazen shora a ohříván zdola.

V praxi každý prvek obsahuje velké množství přechodů ohřevu a chlazení, což vede k vytvoření znatelného rozdílu teplot, což umožňuje vytvořit termoelektrický generátor.

Jak vypadá struktura modulu?

Peltierův článek obsahuje velké množství polovodičových rovnoběžnostěnů typu p a n, zapojených do série s kovovými propojkami - tepelnými kontakty, druhá strana v kontaktu s keramickou deskou.

Telurid vizmutu a germanid křemíku se používají jako polovodiče.

Výhody a nevýhody TEM

Mezi výhody termoelektrického modulu (TEM) patří:

• malé velikosti;
• schopnost provozovat jak chladiče, tak ohřívače;
• reverzibilita procesu při změně polarity, což umožňuje udržovat přesnou hodnotu teploty;
• absence pohyblivých prvků, které se obvykle opotřebovávají.

Nevýhody modulů:

• nízká účinnost (2-3 %);
• potřeba vytvořit zdroj, který poskytuje teplotní rozdíl;
• značná spotřeba energie;
• vysoké náklady.

Navzdory nevýhodám se TEM používají tam, kde nejsou důležité vysoké náklady na energii:

• chlazení čipů, částí digitálních fotoaparátů, diodových laserů, křemenných oscilátorů, infračervených detektorů;
• použití TEM kaskád k dosažení nízkých teplot;
• vytváření kompaktních chladniček, například pro automobily;
• termoelektrický generátor pro nabíjení mobilních zařízení.

Při nízké produktivitě je vhodné používat TEG v kempingových podmínkách, kde je potřeba získat elektřinu pro nabíjení mobilu nebo LED žárovky. Jednoduchost designu vám umožňuje vyrobit elektrický generátor vlastníma rukama.

Alternativními zdroji jsou také solární panely nebo větrný generátor. Ty první vyžadují speciální podmínky – přítomnost slunečního záření, které nemusí být vždy dostupné. Další zdroj je velký a vyžaduje vítr. Další nevýhodou je přítomnost pohyblivých částí, které snižují spolehlivost a jsou těžké.

Průmyslové termogenerátory

BioLite vyvinul nový model pro pěší turistiku, který vám umožní vařit jídlo v kompaktních přenosných kamnech na dřevo a zároveň nabíjet vaše mobilní zařízení z vestavěného TEG.

Kompaktní přenosná kamna na dřevo

Zařízení se vám bude hodit všude: rybaření, turistika, na chatě. Cokoli, co hoří, lze použít jako palivo.

Při hoření paliva v topeništi se teplo přenáší stěnou do modulu, který vyrábí elektřinu.

Při napětí 5V je výstupní výkon 2-4W, což je docela dost pro nabíjení mnoha typů mobilních zařízení a provoz LED osvětlení.

Červená šipka ukazuje směr pohybu tepla, modrá šipka ukazuje studený vzduch do topeniště, žlutá šipka ukazuje přívod elektřiny pro otáčení ventilátoru nasávání vzduchu a na výstup generátoru přes USB.

Schéma fungování BioLite TEG na dřevo

Generátorová pec Indigirka, vyvinutá petrohradskou společností Kryotherm, má následující vlastnosti:

• tepelný výkon – 6 kW;
• hmotnost – 56 kg;
• rozměry – 500x530x650 mm;
• e-mail výkon při napětí 5V – 60W.

Kamna jsou konvenční kamna na vytápění a vaření s termoelektrickými generátory připojenými na obou stranách.

Jak vypadá termoelektrická generátorová pec "Indigirka"?

Zařízení je docela pohodlné, ale cena je působivá - 50 tisíc rublů. Přestože je vařič určen do podmínek kempování, pro běžné myslivce a rybáře zjevně nebude cenově dostupný. Jako topný systém není o nic lepší než běžné a levnější modely.

Pokud připojíte TEG k jednoduchému sporáku, bude domácí zařízení fungovat perfektně.

DIY TEG

Chcete-li sestavit termoelektrický generátor vlastníma rukama, potřebujete následující prvky:

1. Modul. Ke generování elektrického proudu nelze použít všechny moduly, ale pouze ty, které vydrží zahřátí až na 300-4000C. Mít rezervu topení je nutné, protože i při mírném přehřátí prvek selže. Nejběžnějšími modely jsou typ TEC1-12712 ve formě čtvercových plátů o velikosti strany 40, 50 nebo 60 mm.

Pokud vezmete maximální velikost, stačí použít jeden prvek v DIY provedení. První 3 číslice označení - 127 - znamenají, kolik prvků je obsaženo v 1 štítku. Poslední čísla ukazují maximální přípustný proud, který je 12 A.

1. Boost konvertor. Je nutné získat konstantní napětí 5V. Generátor může produkovat menší napětí, které je třeba zvýšit. Přístroje jsou vyráběny zahraniční (typy 5V NCP1402 a MAX 756) a tuzemské (3,3V/5V EK-1674). Pro nabíjení mobilního telefonu byste měli zvolit zařízení s konektorem USB.
2. Ohřívač. Nejjednoduššími možnostmi jsou oheň, svíčka, domácí lampa nebo miniaturní sporák.
3. Chladič. Nejjednodušší je použít vodu nebo v zimě sníh.
4. Spojovací prvky. Zařízení je potřebné k vytvoření maximálního možného teplotního rozdílu mezi oběma stranami desky. Zde je výběr na řemeslnících, nejčastěji používají 2 různě velké hrnky nebo pánve, jejichž oušky jsou odpilované a jeden je vložen do druhého. Mezi ně je umístěn modul a zajištěn tepelnou pastou. Jsou k němu připájeny 2 vodiče a připojeny k měniči napětí.

Pro zvýšení účinnosti generátoru by měla být dna kovových povrchů hrnků nebo pánví v kontaktu s deskou generátoru vyleštěna. Do prostorů mezi dnem menšího a většího hrnku je navíc aplikován žáruvzdorný tmel. Poté bude teplo z vytápění lokalizováno v místě modulu.

Vodiče mezi modulem a převodníkem jsou chráněny tepelně odolnou izolací a tmelem.

Do vnitřního hrnku se nalije voda a celá konstrukce se zapálí. Po několika minutách můžete výstupní napětí zkontrolovat pomocí multimetru.

Abyste mohli sestavit termoelektrický generátor sami, budete potřebovat následující materiály:

1. Peltierův prvek;
2. pouzdro ze starého počítačového napájecího zdroje pro výrobu mini topeniště;
3. měnič napětí s USB výstupem na 5V se vstupem 1-5V;
4. chladič s chladičem procesoru;
5. teplovodivá pasta.

Náklady jsou zde malé a zařízení je docela schopné nabíjet mobilní telefon. Samostatně sestavený generátor je obdobou zahraničního modelu od BioLite. Pokud jej sestavíte pečlivě, bude zařízení fungovat spolehlivě po dlouhou dobu, protože zde není co rozbít. Důležité je pouze nepřehřát Peltierův článek, který by mohl způsobit jeho selhání.

Při použití chladiče k chlazení chladiče by měl být připojen ke generátoru, poté bude část vyrobené energie vynaložena na chlazení.

Navzdory dodatečné spotřebě energie se účinnost instalace zvýší. Pokud se radiátor během provozu velmi zahřívá, je nutné provést opatření k jeho ochlazení. V opačném případě bude provozní účinnost generátoru nízká.

Vlastnosti generátoru jsou následující:

• výstupní napětí – 5V;
• zátěžový výkon – 0,5A;
• typ výstupu – USB;
• palivo - jakékoliv.

Zařízení se vyrábí následovně:

• rozeberte napájecí zdroj a opusťte pouzdro;
• přilepte modul Peltier k radiátoru teplovodivou pastou. Je nutné lepit studenou stranou, kde je značení aplikováno;
• očistěte a vyleštěte vnější boční povrch pouzdra napájecího zdroje a přilepte k němu prvek druhou stranou (spolu s radiátorem);
• Připájejte vodiče ze vstupu měniče napětí na svorky desky.

TEG můžete zkontrolovat umístěním tenkých větví do topeniště a jejich zapálením. Po několika minutách můžete připojit svůj telefon, který vyžaduje pro nabití teplotní rozdíl 1000 C mezi stranami modulu. Níže uvedený obrázek ukazuje sestavený generátor.

DIY sestavený termoelektrický generátor

Při použití TEG je nutné dodržet polaritu připojení modulů.

. Termoelektrický generátor

Peltierův jev umožňuje vytvářet malé generátory a chladničky, které fungují bez pohyblivých částí. Zlepšení kvality modulů a snížení energetické náročnosti mobilních zařízení umožňuje vytvořit termoelektrický generátor vlastníma rukama pro nabíjení baterií a dodávání malého množství energie do různých zařízení, kde účinnost není zvlášť důležitá.

Zdroj: https://elquanta.ru/generatory/termoehlektricheskijj-generator.html

Abyste získali elektřinu, musíte najít rozdíl potenciálů a vodiče Lidé se vždy snažili šetřit a v době stále se zvyšujících účtů za energie to není vůbec překvapivé.

Dnes již existují způsoby, jak může člověk získat zdarma elektřinu, která je pro něj zdarma.

Zpravidla se jedná o určité kutilské instalace, které jsou založeny na elektrickém generátoru.

Termoelektrický generátor je zařízení, které umožňuje vyrábět elektrickou energii z tepla. Jedná se o vynikající parní zdroj elektřiny, i když s nízkou účinností.

Jako zařízení pro přímou přeměnu tepla na elektrickou energii se používají termoelektrické generátory, které využívají princip činnosti běžných termočlánků.

Termoelektřina je v podstatě přímá přeměna tepla na elektřinu v kapalných nebo pevných vodičích a poté opačný proces ohřevu a chlazení kontaktu různých vodičů pomocí elektrického proudu.

Zařízení generátoru tepla:

• Tepelný generátor má dva polovodiče, z nichž každý sestává z určitého počtu elektronů;
• Jsou také propojeny vodičem, nad kterým je vrstva schopná vést teplo;
• Je k němu připojen i termionický vodič pro přenos kontaktů;
• Dále následuje chladící vrstva a za ní polovodič, jehož kontakty vedou k vodiči.

Bohužel generátor tepla a elektřiny není vždy schopen pracovat s vysokým výkonem, takže se používá hlavně v každodenním životě, nikoli ve výrobě.

Dnes se termoelektrický měnič téměř nikde nepoužívá. „Vyžaduje“ mnoho zdrojů, také zabírá místo, ale napětí a proud, které může generovat a převádět, jsou velmi malé, což je extrémně nerentabilní.

Solární termální generátor elektřiny a rádiových vln

Zdroje elektrické energie mohou být velmi různé. V dnešní době je výroba solárních termoelektrických generátorů stále oblíbenější. Takové instalace lze použít na majácích, ve vesmíru, v autech a v jiných oblastech života.

Solární tepelné generátory jsou skvělým způsobem, jak šetřit energetické zdroje

RTG (což je zkratka pro radionuklidový termoelektrický generátor) funguje tak, že přeměňuje energii izotopů na elektrickou energii. Jedná se o velmi ekonomický způsob, který vám umožní získat elektřinu prakticky zdarma a možnost svícení v podmínkách bez elektřiny.

Vlastnosti RTG:

• Je snazší získat zdroj energie z rozpadů izotopů, než například udělat totéž zahřátím hořáku nebo petrolejky;
• Výroba elektřiny a rozpad částic je možný za přítomnosti speciálních izotopů, protože proces jejich rozpadu může trvat desítky let.

Při použití takové instalace musíte pochopit, že při práci se starými modely zařízení existuje riziko obdržení dávky záření a je velmi obtížné takové zařízení zlikvidovat. Při nesprávném zničení může fungovat jako radiační bomba.

Při výběru výrobce instalací je lepší zvolit firmy, které se již osvědčily. Jako Global, Altec, Tgm, Kryotherm, Termiona.

Mimochodem, dalším dobrým způsobem, jak získat elektřinu zdarma, je generátor, který sbírá rádiové vlny. Skládá se z párů filmových a elektrolytických kondenzátorů a také nízkopříkonových diod. Jako anténa se používá izolovaný kabel asi 10-20 metrů a další zemnící vodič je připojen k vodovodnímu nebo plynovému potrubí.

Jak vyrobit Peltierův prvek vlastníma rukama

Typickým Peltierovým prvkem je deska sestavená z částí různých kovů s konektory pro připojení k síti. Taková deska prochází proudem sama sebou, na jedné straně se zahřívá (například až na 380 stupňů) a na druhé pracuje ze studena.

Peltierův článek je speciální termoelektrický měnič, který funguje na stejném principu dodávání elektrického proudu

Tento termogenerátor má opačný princip:

• Jedna strana může být ohřívána spalováním paliva (například ohněm dřeva nebo jiné suroviny);
• Druhá strana je naopak chlazena kapalinovým nebo vzduchovým výměníkem tepla;
• Na vodičích je tak generován proud, který lze použít podle vašich potřeb.

Je pravda, že výkon zařízení není příliš vysoký a efekt není působivý, ale přesto může takový jednoduchý domácí modul snadno nabíjet telefon nebo připojit LED svítilnu.

Tento generátorový prvek má své výhody:

• Tichý provoz;
• Schopnost používat to, co je po ruce;
• Nízká hmotnost a mobilní.

Taková domácí kamna si začala získávat oblibu mezi těmi, kteří rádi tráví noc v lese u ohně, využívají darů země a kteří se neštítí získat elektřinu zdarma.

Peltierův modul se také používá k chlazení počítačových desek: prvek je připojen k desce a jakmile teplota překročí přípustnou hodnotu, začne ochlazovat obvody. Na jedné straně do zařízení vstupuje studený vzduch a na druhé straně horký vzduch. Oblíbený je model 50X50X4mm (270w). Takové zařízení si můžete koupit v obchodě nebo si ho vyrobit sami.

Mimochodem, připojení stabilizátoru k takovému prvku bude mít za následek vynikající nabíječku pro domácí spotřebiče, a nejen tepelný modul.

Chcete-li vyrobit Peltierův prvek doma, musíte vzít:

• Bimetalové vodiče (asi 12 kusů nebo více);
• Dvě keramické desky;
• Kabely;
• Páječka.

Výrobní schéma je následující: vodiče jsou připájeny a umístěny mezi desky, po kterých jsou pevně upevněny. V tomto případě si musíte pamatovat na vodiče, které budou poté připojeny k měniči proudu.

Rozsah použití takového prvku je velmi rozmanitý. Vzhledem k tomu, že jedna z jeho stran má tendenci ochlazovat, můžete si pomocí tohoto zařízení vyrobit malou kempinkovou ledničku, nebo například klimatizaci do auta.

Ale jako každé zařízení má tento termočlánek své klady a zápory. Mezi výhody patří:

• Kompaktní velikost;
• Možnost práce s chladicími nebo topnými tělesy společně nebo každý zvlášť;
• Tichý, téměř tichý chod.

nevýhody:

• Potřeba kontrolovat teplotní rozdíly;
• Vysoká spotřeba energie;
• Nízká úroveň účinnosti při vysokých nákladech.

Jednoduchý domácí generátor

Navzdory tomu, že tato zařízení nejsou nyní populární, v tuto chvíli není nic praktičtějšího než termogenerátor, který na cestách docela dobře dokáže nahradit elektrický sporák, žárovku nebo pomoci, když nabíječka mobilní telefon je rozbitý, elektrické ovládání oken. Taková elektřina pomůže i doma v případě výpadku proudu. Dá se získat zdarma, dalo by se říci, na míči.

Chcete-li tedy vyrobit termoelektrický generátor, musíte připravit:

• Stabilizátor napětí;
• Páječka;
• Jakékoli tělo;
• Chladiče pro chlazení;
• Termální pasta;
• Peltierova topná tělesa.

Sestava zařízení:

• Nejprve je vyrobeno tělo zařízení, které by mělo být bez dna, s otvory ve spodní části pro vzduch a nahoře se stojanem na nádobu (i když to není nutné, protože generátor nemusí fungovat na vodu) ;
• Dále se ke skříni připevní Peltierův prvek a na jeho studenou stranu se pomocí tepelné pasty připevní chladicí radiátor;
• Poté je třeba připájet stabilizátor a Peltierův modul podle jejich pólů;
• Stabilizátor by měl být velmi dobře izolován, aby se dovnitř nedostala vlhkost;
• Zbývá zkontrolovat jeho fungování.

Mimochodem, pokud není možné získat chladič, můžete místo něj použít počítačový chladič nebo generátor do auta. Z takové náhrady se nestane nic špatného.

Stabilizátor lze dokoupit s diodovým indikátorem, který dá světelný signál, když napětí dosáhne zadané hodnoty.

Takový generátor tepla se zahřeje asi za 30 sekund, ale napětí, které spotřebovává, již dosahuje několika voltů. Po několika minutách zahřívání bude generátor připraven k použití.

Udělej si sám termočlánek: procesní vlastnosti

Co je termočlánek? Termočlánek je elektrický obvod sestávající ze dvou různých prvků s elektrickým kontaktem.

TermoEMF termočlánku s teplotním rozdílem 100 stupňů na jeho okrajích je přibližně 1 mV. Pro zvýšení je možné zapojit několik termočlánků do série. Výsledkem je termočlánek, jehož termoEMF se bude rovnat celkovému součtu EMF termočlánků v něm obsažených.

Proces výroby termočlánku je následující:

• Je vytvořeno silné spojení mezi dvěma různými materiály;
• Vezme se zdroj napětí (například autobaterie) a na jeden konec se připojí vodiče z různých materiálů předem stočené do svazku;
• V tuto chvíli je potřeba přivést na druhý konec tuhu spojenou s grafitem (tady postačí obyčejná tuha).

Mimochodem, pro bezpečnost je velmi důležité nepracovat pod vysokým napětím! Maximální indikátor v tomto ohledu je 40-50 voltů. Ale je lepší začít s malými výkony od 3 do 5 kW a postupně je zvyšovat.

Existuje také „vodní“ způsob, jak vytvořit termočlánek. Spočívá v zajištění ohřevu připojených drátů budoucí konstrukce obloukovým výbojem, který se objeví mezi nimi a silným roztokem vody a soli.

Během této interakce „vodní“ páry spojují materiály dohromady, poté lze termočlánek považovat za připravený. V tomto případě je důležité, jaký průměr má kabelový svazek produktu.

Nemělo by být příliš velké.

Elektřina zdarma vlastníma rukama (video)

Získat elektřinu zdarma není tak těžké, jak se zdá. Díky různým typům generátorů, které pracují s různými zdroji, už není děsivé zůstat bez světla při výpadku proudu. Trochu zručnosti a už máte vlastní ministanici na výrobu elektřiny.

Zdroj: http://6watt.ru/elektrosnabzhenie/besplatnoe-elektrichestvo

Peltierův modul: technické vlastnosti

Tepelný konvertor (Peltierův modul) pracuje na opačném principu termočlánku - vznik teplotního rozdílu při protékání elektrického proudu.

Jak funguje Peltierův prvek?

Poměrně jednoduché je použití Peltierova modulu, jehož principem je uvolňovat nebo absorbovat teplo v okamžiku kontaktu různých materiálů, když jím prochází proud. Hustota energetického toku elektronů před a po kontaktu je různá.

Pokud je na výstupu méně, znamená to, že se tam vytváří teplo. Když jsou elektrony v kontaktu inhibovány elektrickým polem, přenášejí kinetickou energii do krystalové mřížky a zahřívají ji. Pokud se zrychlí, teplo se absorbuje.

K tomu dochází díky tomu, že část energie se odebírá z krystalové mřížky a ta se ochlazuje.

Tento jev je do značné míry vlastní polovodičům, což se vysvětluje velkým rozdílem v nábojích.

Peltierův modul, jehož aplikace je tématem našeho přehledu, se používá při vytváření termoelektrických chladicích zařízení (TEC). Nejjednodušší z nich se skládá ze dvou polovodičů typu p a n zapojených do série přes měděné kontakty.

Pokud se elektrony přesunou z polovodiče "p" do "n", na prvním spojení s kovovým můstkem se rekombinují a uvolňují energii.

Další přechod z polovodiče „p“ na měděný vodič je doprovázen „protahováním“ elektronů kontaktem elektrickým polem.

Tento proces vede k absorpci energie a ochlazování oblasti kolem kontaktu. Procesy probíhají podobným způsobem na následujících přechodech.

Umístěním vyhřívaných a chlazených kontaktů do různých rovnoběžných rovin bude dosaženo praktické implementace metody. Polovodiče jsou vyrobeny ze selenu, vizmutu, antimonu nebo teluru. Peltierův modul obsahuje velké množství termočlánků umístěných mezi keramickými deskami z nitridu hliníku nebo oxidu hliníku.

Faktory ovlivňující účinnost TEM

• Síla proudu.
• Počet termočlánků (až několik stovek).
• Druhy polovodičů.
• Rychlost chlazení.

Větších hodnot zatím nebylo dosaženo kvůli nízké účinnosti (5-8 %) a vysoké ceně. Pro úspěšnou práci TEM je nutné zajistit efektivní odvod tepla z ohřívané strany.

To vytváří potíže při praktické implementaci metody. Pokud je polarita obrácená, studená a horká strana se navzájem obrátí.

Výhody a nevýhody modulů

Potřeba TEM vznikla s příchodem elektronických zařízení vyžadujících miniaturní chladicí systémy. Výhody modulů jsou následující:

• kompaktnost;
• žádné pohyblivé spoje;
• Peltierův modul má reverzibilní princip činnosti při změně polarity;
• jednoduchost kaskádových zapojení pro zvýšení výkonu.

Hlavní nevýhodou modulu je nízká účinnost. To se projevuje vysokou spotřebou energie pro dosažení požadovaného chladicího efektu. Navíc má vysokou cenu.

Aplikace TEM

Peltierův modul se používá především pro chlazení mikroobvodů a malých dílů. Bylo zahájeno chlazení prvků vojenské techniky:

• mikroobvody;
• infračervené detektory;
• laserové prvky;
• krystalové oscilátory.

Peltierův termoelektrický modul se postupně začal používat v domácích spotřebičích: k výrobě ledniček, klimatizací, generátorů a termostatů. Jeho hlavním účelem je chlazení malých předmětů.

Chlazení CPU

Hlavní součásti počítačů se neustále zdokonalují, což vede ke zvýšení tvorby tepla. Společně s nimi jsou vyvíjeny chladicí systémy využívající inovativní technologie a moderní ovládání.

Peltierův modul našel v této oblasti uplatnění především v chladicích mikroobvodech a dalších rádiových součástkách. Tradiční chladiče si již neporadí s nuceným přetaktováním režimů mikroprocesorů.

A zvýšení pracovní frekvence procesorů umožňuje zvýšit jejich výkon.

Zvýšení otáček ventilátoru má za následek značný hluk. To je eliminováno použitím Peltierova modulu v kombinovaném chladicím systému. Přední společnosti si tak rychle osvojily výrobu účinných chladicích systémů, které začaly být velmi žádané.

Teplo je obvykle odváděno z procesorů chladiči. Proud vzduchu může být nasáván zvenčí nebo přicházet zevnitř systémové jednotky. problém je v tom, že teplota vzduchu je někdy nedostatečná pro odvod tepla.

Proto se TEM začaly používat k chlazení proudu vzduchu vstupujícího do systémové jednotky, čímž se zvýšila účinnost přenosu tepla.

Vestavěná klimatizace je tedy pomocníkem tradičního systému chlazení počítače.

Na obou stranách modulu jsou připevněny hliníkové radiátory. Ze strany studené desky je do procesoru pumpován chladicí vzduch. Poté, co odebere teplo, jej další ventilátor vyfoukne přes chladič horké desky modulu.

Moderní TEM je řízen elektronickým zařízením s teplotním čidlem, kde stupeň chlazení je úměrný zahřívání procesoru.

Určité problémy způsobuje také aktivace chlazení procesoru.

1. Jednoduché chladicí moduly Peltier jsou určeny pro nepřetržitý provoz. Nižší spotřeba také snižuje odvod tepla, který může způsobit přechlazení čipu a následné zamrznutí procesoru.
2. Pokud není provoz chladničky a chladničky správně sladěn, může se stát, že se chladnička přepne do režimu vytápění místo chlazení. Přídavný zdroj tepla způsobí přehřátí procesoru.

Moderní procesory tedy vyžadují pokročilé technologie chlazení, které řídí chod samotných modulů. K takovým změnám provozních režimů nedochází u grafických karet, které také vyžadují intenzivní chlazení. Proto je pro ně TEM ideální.

Autochladnička pro kutily

V polovině minulého století se domácí průmysl snažil ovládnout výrobu malých ledniček založených na Peltierově jevu. Stávající technologie té doby to neumožňovaly. Nyní je limitujícím faktorem především vysoká cena, ale pokusy pokračují a úspěch se již dostavil.

Široká výroba termoelektrických zařízení vám umožňuje vytvořit malou ledničku s vlastními rukama, vhodnou pro použití v automobilech. Jeho základem je „sendvič“, který se vyrábí následovně.

1. Na horní radiátor se nanese vrstva teplovodivé pasty typu KPT-8 a z jedné strany keramického povrchu se přilepí Peltierův modul.
2. Podobně je k němu ze spodní strany připevněn další radiátor určený pro umístění do komory chladničky.
3. Celé zařízení je pevně slisováno a sušeno po dobu 4-5 hodin.
4. Chladiče jsou instalovány na obou radiátorech: horní odvádí teplo a spodní vyrovnává teplotu v komoře chladničky.

Tělo chladničky je vyrobeno s tepelně izolačním těsněním uvnitř. Je důležité, aby se těsně uzavřel. K tomu můžete použít běžnou plastovou krabici na nářadí.

Napájení 12V je napájeno ze systému vozidla. Lze jej vyrobit i ze sítě 220 V AC, s napájením. Používá se nejjednodušší převodní obvod AC na DC.

Obsahuje usměrňovací můstek a kondenzátor vyhlazující zvlnění. Je důležité, aby na výstupu nepřesáhly 5% jmenovité hodnoty, jinak se snižuje účinnost zařízení. Modul má dva výstupy z barevných vodičů.

„Plus“ je vždy spojeno s červenou a „mínus“ s černou barvou.

Výkon TEM musí odpovídat objemu krabice. První 3 číslice označení udávají počet párů polovodičových mikroprvků uvnitř modulu (49-127 nebo více). Aktuální síla je vyjádřena posledními dvěma číslicemi označení (od 3 do 15 A). Pokud výkon nestačí, musíte na radiátory nalepit další modul.

Věnovat pozornost! Pokud proud překročí výkon prvku, zahřeje se na obou stranách a rychle selže.

Peltierův modul: generátor elektrické energie

TEM lze použít k výrobě elektřiny. K tomu je nutné vytvořit teplotní rozdíl mezi deskami a termočlánky umístěné mezi nimi budou generovat elektrický proud.

Pro praktické použití potřebujete TEM alespoň 5 V. Poté jej můžete použít k nabíjení mobilního telefonu. Vzhledem k nízké účinnosti Peltierova modulu bude zapotřebí DC-DC boost měnič. K sestavení generátoru budete potřebovat:

• 2 Peltierovy moduly TEC1-12705 s rozměrem desky 40x40 mm;
• převodník EK-1674;
• hliníkové desky tloušťky 3 mm;
• vodní pánev;
• tepelně odolné lepidlo.

Dva moduly jsou umístěny mezi desky s lepidlem a poté je celá konstrukce připevněna ke dnu pánve. Pokud jej naplníte vodou a zapálíte, získáte požadovaný teplotní rozdíl, který vytváří EMF řádově 1,5 V. Připojením modulů k boost měniči můžete zvýšit napětí na 5 V, což je nutné k nabití baterie telefonu.

Čím větší je teplotní rozdíl mezi vodou a nižší vyhřívanou deskou, tím je generátor účinnější. Proto se musíme snažit snížit ohřev vody různými způsoby: nechat ji běžet, častěji ji nahrazovat čerstvou vodou atd.

Účinným prostředkem pro zvýšení teplotního rozdílu je kaskádové spínání modulů, kdy jsou vrstveny jeden na druhém.

Zvětšení celkových rozměrů zařízení umožňuje umístit více prvků mezi desky a tím zvýšit celkový výkon.

Výkon generátoru bude dostatečný pro nabíjení malých baterií, provoz LED lamp nebo rádia. Věnovat pozornost! K vytvoření tepelných generátorů budete potřebovat moduly schopné provozu při 300-400 0C! Zbytek je vhodný pouze pro zkušební testování.

Na rozdíl od jiných prostředků alternativní výroby elektřiny mohou fungovat za jízdy, pokud vytvoříte něco jako katalytické topení.

Domácí Peltierovy moduly

TEM vlastní výroby se na našem trhu objevily teprve nedávno. Jsou vysoce spolehlivé a mají dobrý výkon. Modul Peltier, který je velmi žádaný, má rozměry 40x40 mm. Je určen pro maximální proud 6 A a napětí do 15 V.

Domácí Peltierův modul lze pořídit za nízkou cenu. Při příkonu 85 W vytváří teplotní rozdíl 60 0C. Spolu s chladičem dokáže ochránit procesor před přehřátím se ztrátovým výkonem 40 W.

Charakteristika modulů předních společností

Zahraniční zařízení jsou na trhu prezentována ve větší rozmanitosti. Pro ochranu procesorů od předních společností je jako chladnička použit modul PAX56B Peltier, jehož cena včetně ventilátoru je 35 dolarů.

S rozměry 30x30 mm udržuje teplotu procesoru maximálně 63 0C s výkonem 25 W. Pro napájení stačí napětí 5 V a proud nepřesahuje 1,5 A.

Modul PA6EXB Peltier se dobře hodí pro chlazení procesoru, poskytuje normální teplotní podmínky se ztrátovým výkonem 40 W. Plocha jeho modulu je 40x40 mm a proudový odběr až 8 A. Kromě působivých rozměrů - 60x60x52,5 mm (včetně ventilátoru) - vyžaduje zařízení kolem sebe volný prostor. Jeho cena je 65 dolarů.

Při použití Peltierova modulu musí jeho technické vlastnosti odpovídat potřebám chlazených zařízení. Je nepřijatelné, aby jejich teplota byla příliš nízká. To může vést ke kondenzaci vlhkosti, která může být škodlivá pro elektroniku.

Moduly pro výrobu generátorů, jako jsou TEC1-12706, TEC1-12709, se vyznačují vyšším výkonem - 72 W a 108 W. Vyznačují se značkami, které jsou vždy aplikovány na horkou stranu.

Maximální přípustná teplota horké strany je 150-160 0C. Čím větší je teplotní rozdíl mezi deskami, tím vyšší je výstupní napětí.

Zařízení pracuje při maximálním teplotním rozdílu 600 0C.

Peltierův modul si můžete koupit levně – asi 10 dolarů nebo méně za kus, pokud se pořádně podíváte. Prodejci poměrně často výrazně navyšují ceny, ale pokud je koupíte ve slevě, můžete je najít několikanásobně levněji.

Závěr

Peltierův jev nyní našel uplatnění při vytváření malých ledniček nezbytných pro moderní technologie. Reverzibilita procesu umožňuje vyrábět mikroelektrárny, které jsou žádané pro nabíjení baterií elektronických zařízení.

Na rozdíl od jiných prostředků alternativní výroby energie mohou fungovat za jízdy, pokud je nainstalováno katalytické topení.

Pokračování v tématu podomácku vyrobených zařízení.
Tentokrát si povíme něco o teplotním generátoru založeném na Peltierových prvcích.

Peltierovy prvky jsou takové malé (většinou 4x4 cm) věcičky, skládající se z keramických destiček a bimetalu mezi nimi, přes který při zahřívání jedné strany a ochlazování druhé vzniká elektrický proud. Nebo naopak přivedením proudu jednu stranu ohřejeme a druhou ochladíme. Tato vlastnost Peltierových prvků se využívá při výrobě přenosných ledniček, ale zajímá mě především generovací schopnost těchto zařízení.

Opravdu, velmi pohodlné. Jednu stranu prvku ohřejete, druhou ochladíte – a získáte dostatečný proud a napětí na nabití například mobilního telefonu nebo jiných elektronických zařízení. Obecně mám problémy s elektřinou, nestává se to často, takže takovou věc životně potřebuji. Ne, solární panely samozřejmě mohou částečně vyřešit problém s nedostatkem elektřiny. To v této fázi obecně považuji za jeden z nejlepších zdrojů alternativní energie. Proto mám i solární baterii (o které budu mluvit později), malou, ale pro mě dostačující. Produkuje někde mezi 1 a 1,5 ampéru při napětí 5 až 15 voltů.

Ale slunce není vždy tam, takže termogenerátor se ukázal jako potřebnější. Ano, i mimo civilizaci je to nutné a myslím, že survivalisty také takové věci zajímají.

Pro vytvoření termogenerátoru nejsou vhodné všechny Peltierovy články, ale pouze ty, které udržují teplotu 300-400 stupňů. Samozřejmě je možné vyrobit generátor z běžných prvků, těch, které se používají v lednicích, ale pouze jako experiment. Protože jakmile se přehřejete, prvek selže. Vysokoteplotní prvky můžete zakoupit od Američanů nebo Číňanů. (Malá odbočka k Číňanům: při čtení mého blogu možná získáte mylnou představu, že mám špatný vztah k Číně nebo Číňanům. Naopak Čínu obdivuji, což mi nebrání uvěřit, že je to naše nej Pravděpodobný nepřítel, Němci také, když byli naším nepřítelem, a kdo nebyl, a co kdyby došlo k válce, budeme nenávidět, ale zatím jsme přátelé, hlavně že ano konec nakonec, jako tomu bylo dříve u jiných národů, a po všech válkách se Rusové a Číňané navždy stanou bratry.)
Můžete si koupit prvky od svých krajanů, ale za báječnou cenu, a to není naše cesta.

Takže můj termogenerátor je vytápěn olejovým hořákem (na běžný nejlevnější slunečnicový olej).

Který je umístěn v takovém skládacím pouzdře, sestávajícím z plechovky, regulátoru výšky hořáku a samotného Peltierova prvku.

Samotný hořák se také skládá z plechovky a knotu na dřevěné uhlí.

Takový knot si můžete vyrobit pomocí tohoto videonávodu.

Osobně vyrábím takové knoty z uhlíků z ohně, pokročilí obyvatelé velkých měst si mohou jednoduše koupit dřevěné uhlí v obchodě. Takový hořák je sám o sobě dobrý, lze jej použít jako zdroj osvětlení, místo svíček. K práci nepotřebuje mnoho oleje, moc nekouří a může hořet celé dny.

Jedná se o Peltierův prvek pro chlazení počítačového procesoru s ventilátorem.

Toto je regulátor úrovně hoření hořáku. Udělal jsem to z mrtvého CD-ROM. Dá se vyrobit z čehokoli, pokud bude fungovat vaše fantazie.

Mám Peltierův článek (v této verzi dva nebo tři články nad sebou, vše namazané teplovodivou pastou) vložený mezi chladič a chladič.

Prostor kolem prvku jsem vyplnil gumou (z podpatků nepotřebných bot) a vše slepil automobilovým tepelným tmelem.

Chladicí ventilátor byl vyroben z 3voltového motoru ze stejného vadného CD-ROM a lopatky standardního ventilátoru z chladiče počítače. Motor a ventilátor byly spojeny pomocí čínského superglue a držáku disku ze stejného CD-ROMu. Výsledkem je chladicí ventilátor, který začíná běžet na jeden a půl voltu a spotřebovává velmi málo proudu.

Pro radiátor topení jsem vzal radiátor ze starého chladiče procesoru.

Napětí, asi 6-8 voltů, jde do převodníku, kde se sníží na pět voltů potřebných pro zařízení.

O tomto převodníku jsem již psal.

Zde je samotný sestavený generátor. Jakmile (během minuty nebo dvou) generované napětí dosáhne jednoho a půl voltu, chladicí ventilátor se začne otáčet a studená strana prvku se začne ochlazovat. Termogenerátor přejde do provozního režimu během několika minut. Může napájet LED girlandy a nabíjet elektronická zařízení. Můj generátor produkuje asi 400 miliampérů proudu při 5 voltech. Síla proudu závisí na použitém prvku. Pokud je to možné, dám lepší prvky.

Také toto zařízení, pokud odstraníte část generátoru, lze použít jako běžný hořák na vroucí vodu. Obvykle naplním sklenici do poloviny a vaří se během 10-15 minut.

Pomocí jednoduchých zařízení můžete využít tepelné ztráty ohřívaného vzduchu nebo kapalin. V tomto článku vám řekneme, jak využít odpadní energii kamen, kotlů a otevřeného ohně a převést ji na stejnosměrný elektrický proud nízké síly.

Jakýkoli chemický proces nastává s uvolňováním různých druhů energie. Tak výkonný zdroj, jako je spalování, byl používán vždy. Lze jej nazvat primárním zdrojem tepla a světla. Téměř všechny látky na Zemi hoří, přičemž se uvolňuje teplo a světlo v různém množství. Přeměna tepelné energie na elektrickou není obtížná, pokud máte po ruce funkční parní turbínu, podobnou těm instalovaným v tepelných elektrárnách. Jedná se o objemné a složité zařízení, které pravděpodobně nenajde místo v kotelně venkovského domu. Budeme se snažit těžit z tepla, které vzniká při vytápění kamny nebo ohřevu vody.

Peltierův jev je jev teplotního rozdílu, kdy termočlánky dvou různých typů vodičů (typu p a typu n) interagují, když jimi prochází stejnosměrný proud. Seebeckův jev je důsledkem Peltierova jevu, kdy při zahřívání jednoho z termočlánků vzniká elektrický proud. Nebudeme podrobně popisovat termodynamiku procesu - tyto těžko srozumitelné informace lze snadno najít v referenční literatuře. Zajímá nás výsledek a možnosti jeho praktického využití.

Konstrukce termoelektrického modulu

Termoelektrický modul (TEM) se skládá z mnoha termočlánků spojených navzájem měděnou deskou. Termočlánkové pole je vlepeno mezi dvě keramické desky. Takový modul je možné sestavit pouze v továrním prostředí. Ale také si můžete doma sestavit několik TEM pro vlastní potřebu. Prvky Peltier-Seebeck jsou volně prodejné ve specializovaných prodejnách (a na internetových stránkách) prodávajících technologické zařízení.

Montáž 5V TEM

Co budete potřebovat:

• Peltierův modul TEC1-12705 (40x40) - 2 ks;
• boost stejnosměrný měnič napětí EK-1674;
• duralový plech tloušťky 3 mm;
• nádoba na vodu s dokonale rovným dnem (naběračka);
• horké lepidlo;
• páječka

Z plátu duralu jsme vyřízli dvě stejné desky, o něco větší než dva moduly ležící vedle sebe. Desky na modulech na obou stranách zpevníme horkým lepidlem. Výsledný „sendvič“ připevníme (horkým lepidlem) ke dnu naběračky. Toto provedení se již dá zapálit, ale na výstupu dostaneme zbytečných 1,5 V Pro zlepšení výkonu potřebujeme boost převodník, který zapájíme do obvodu. Zvýší napětí na 5 V a to už stačí na nabití mobilního telefonu.

Pozor! Převodník má rozměry 1,5x1,5 cm Pokud nemáte odborné dovednosti, svěřte pájení odborníkovi.

Teplotní rozdíl v našem provedení je získán ohřevem jedné strany (z pece nebo plamene) a chlazením druhé (voda v pánvi). Samozřejmě, čím větší je rozdíl, tím je modul efektivnější. Pro provoz v režimu mikrogenerátoru tedy budete potřebovat relativně nízkou teplotu vody v pánvi (je lepší ji pravidelně vyměňovat). Pro vygenerování kýžených 5 V stačí konstrukci položit na sklenici s hořící svíčkou.

Proporcionálním kombinováním více modulů získáme efektivnější systém výroby energie. Zvětšením konstrukce tedy úměrně zvětšíme výměník tepla. V tomto případě by měl být povrch, který má být chlazen, zcela pokryt nádobou s vodou (nejjednodušší a cenově nejdostupnější varianta).

Vše je tak jednoduché, že okamžitě pocítíte touhu sestavit více modulů do jednoho systému a generovat 220 V z ohně. A poté připojte olejový ohřívač nebo klimatizaci. Takový jednoduchý systém má své nevýhody a hlavní je nízká účinnost. Obvykle toto číslo nepřesahuje 5 %. To má za následek relativně nízký proud 0,5 - 0,8 A a velmi nízký výkon - až 4 W.

U pumpy nebo žárovky je to zanedbatelné, ale docela dost pro:

• nabíjení baterií až po motocyklové baterie (v možnostech úměrných požadavkům);
• provoz světelných diod (LED);
• rádiový přijímač

V zimě bude systém umístěný na zdroji tepla umístěném venku fungovat maximálně efektivně.

Materiálové náklady na sestavení 5V termoelektrického mikrogenerátoru:

*- tento model prvku byl vybrán z cenových důvodů. Nabídka TEM od dodavatelských firem je poměrně široká, což umožňuje vybrat produktivnější (až 8 V) modely (jsou výrazně dražší).

Továrně vyrobené produkty tohoto designu se teprve začínají objevovat v prodeji. Sériová výroba se provádí v malých sériích a rozsah je malý. Náklady na takový „kbelík“ začínají na 2 500 rublech.

Tovární tepelný generátor je zařízení založené na Peltier-Seebeckově efektu, které lze připevnit přímo na vyhřívaný povrch. Od výše popsaného provedení se odlišuje továrním provedením (a tedy spolehlivostí), absencí kapalinového výměníku (místo žebra pro chlazení vzduchem) a vyšší cenou.

Standardní „cestovní“ termogenerátor má následující vlastnosti:

Jak je vidět z tabulky, tovární spolehlivost a užitečnost nejsou levné. Nedá se však říci, že by funkčně předčila domácí verzi s kýblem. Impozantních 13,5 V urychlí nabíjení vašeho mobilního telefonu, ale k tomu s sebou na túru budete potřebovat 2 kg závaží, a to je (vzhledem k velikosti zařízení) cenově nedostupný luxus. A samozřejmě cena nutí přemýšlet. Za tuto částku si můžete sestavit nikoli „tepelnou naběračku“, ale „tepelnou pánev“ a snadno nabít svůj notebook. A ještě jedna nuance - zařízení stále vyžaduje upevnění na kovovou desku, pokud se používá otevřený oheň.

Celkově se jedná o příjemný a pohodlný doplněk pro ty, kteří nemají problémy s penězi a volným místem v kufru.

Energetická pec

Dnes je energetická pec apoteózou použití TEM v každodenním životě. Jedná se o tovární produkt, v podstatě topeniště „potbelly kamna“ na jakýkoli druh tuhého paliva s integrovaným termoelektrickým modulem. Ideální varianta pro lovecké chaty, chaty, odlehlá zimoviště a obecně jakýkoli druh života mimo civilizaci. Určeno pro autonomní použití (bez obvodových chladičů), má pouze topeniště a komín. Zahrnuje přípravu jídla. Na této peci jsou instalovány nejvýkonnější Peltier-Seebeckovy prvky.

Vlastnosti energetických pecí:

Přestože je sporák přenosný, rozhodně se jedná o „těžkou kategorii“ domácích spotřebičů. Spektrum úkolů pro energetickou pec je však poměrně široké - dokáže dokonce nabíjet autobaterie a osvětlovat celé místnosti LED lampami. Najde se pro ni místo v expediční koloně i v loveckém teréňáku, v technické místnosti i v zemi. Jinými slovy, v tomto případě máme zdroj tepla vždy u sebe, stačí jen sehnat palivo.

Ve svém výklenku je energetická pec nepostradatelná, i když životnost deklarovaná výrobcem je trochu alarmující - 10 let. Je třeba poznamenat, že stejně jako u termogenerátoru existuje možnost preventivní (nebo nouzové) výměny všech dílů až po pouzdro.

Termoelektrické moduly jsou mimořádně zajímavé objekty. Kromě popsaných způsobů aplikace se používají také pro vodu a klimatizaci. Současně je do stejného prvku přiváděn stejnosměrný proud a funguje „v opačném směru“ - ochlazuje vzduch. Tato technologie se úspěšně používá v automobilových klimatizacích a vodních chladičích, v automobilovém průmyslu a při výrobě mikroprocesorů. Tato zařízení si popíšeme v dalším článku.

Vitalij Dolbinov, rmnt.ru