Непрекъснато захранване в частна къща. Избор на генератор

Разновидности на устройствата

Във верига от разнородни проводници при променлива температура в точките на контакт може да възникне термо-ЕМП. Въз основа на това беше разработен и създаден така нареченият модул Пелтие. Състои се от 2 керамични плочи, между които е монтиран биметал. Когато се приложи електрически ток, едната плоча постепенно започва да се нагрява, докато другата се охлажда едновременно. Тази способност дава възможност да се правят хладилници от такива елементи.

Но може да се наблюдава и обратният процес, когато в точките на контакт ще се поддържа температурна разлика. В този случай плочите ще започнат да генерират електрически ток. Такъв модул може да се използва за генериране на малко количество електрическа енергия.

Работа на модула

Термогенераторите на електричество работят според определен принцип. И така, в зависимост от посоката на тока се наблюдава поглъщане или отделяне на топлина в контакта на разнородни проводници. Зависи от посоката на електричеството. В този случай плътността на тока е еднаква, а енергията е различна.

Нагряването на кристалната решетка се наблюдава, ако изходящата енергия е по-малка от тази, която влиза в контакта. Когато посоката на тока се промени, протича обратният процес. Енергията в кристалната решетка намалява, така че устройството се охлажда.

Най-популярен е термоелектрическият модул, състоящ се от проводници от типа p и n, които са свързани помежду си чрез медни аналози. Във всеки от елементите има 4 прехода, които се охлаждат и загряват. Поради температурната разлика е възможно да се създаде термоелектрически генератор.

Предимства и недостатъци

Независимо дали е закупен или направен на ръка, термоелектрическият генератор има редица предимства. И така, най-значимите от тях включват:

1. Малки размери.
2. Възможността за работа както в отоплителни, така и в охлаждащи устройства.
3. Когато полярността се промени, процесът е обратим.
4. Липса на движещи се елементи, които се износват достатъчно бързо.

Въпреки съществуващите значителни предимства, такова устройство има някои недостатъци:

1. Незначителна ефективност (само 2-3%).
2. Необходимостта от създаване на източник, отговорен за температурната разлика.
3. Значителна консумация на енергия.
4. Висока цена.

Въз основа на горните отрицателни и положителни качества, можем да кажем, че подобно устройство е препоръчително да използвате, ако е необходимо да презаредите мобилен телефон, таблетен компютър или да запалите LED крушка.

Характеристики на

Електроцентрала, работеща на дърва, далеч не е ново изобретение, но съвременните технологии позволиха донякъде да се подобрят устройствата, разработени по-рано. Освен това се използват няколко различни технологии за производство на електроенергия.

Освен това понятието „на дърво“ е донякъде неточно, тъй като всяко твърдо гориво (дърва, дървесни стърготини, палети, въглища, кокс), като цяло всичко, което може да изгори, е подходящо за работата на такава станция.

Веднага отбелязваме, че дърва за огрев, или по-скоро процесът на тяхното изгаряне, действа само като източник на енергия, който осигурява функционирането на устройството, в което се генерира електричество.

Основните предимства на такива електроцентрали са:

• Възможността за използване на голямо разнообразие от твърди горива и тяхната наличност;
• Получаване на електричество навсякъде;
• Използването на различни технологии ви позволява да получавате електричество с голямо разнообразие от параметри (достатъчно само за редовно презареждане на телефона и преди захранване на промишлено оборудване);
• Той може да действа и като алтернатива, ако прекъсванията на електрозахранването са често срещани, а също и основният източник на електричество.

Направи си сам

Можете сами да направите термоелектрически генератор. За тази цел са необходими някои елементи:

• Модул, способен да издържа на температури до 300-400 ° C.
• Усилващ преобразувател, чиято цел е да приема непрекъснато напрежение от 5 V.
• Нагревател под формата на огън, свещ или някаква миниатюрна печка.
• Охладител. Водата или снегът са най-популярните опции.
• Свързващи елементи. За тази цел можете да използвате халби или саксии с различни размери.

Кабелите между предавателя и модула трябва да бъдат изолирани с термоустойчива смес или конвенционален уплътнител. Необходимо е да се събере устройството в следната последователност:

1. Оставете само кутията от захранването.
2. Залепете модула на Пелтие към радиатора със студената страна.
3. След като предварително сте почистили и полирали повърхността, трябва да залепите елемента от другата страна.
4. От входа на преобразувателя на напрежение е необходимо да се запоят проводниците към изходите на плочата.

В този случай термогенераторът за правилна работа трябва да бъде снабден със следните характеристики: изходно напрежение - 5 волта, тип изход за свързване на устройството - USB (или друг, в зависимост от предпочитанията), минималната мощност на натоварване трябва да бъде 0,5 A В този случай можете да използвате всякакъв вид гориво.

Проверката на механизма е съвсем проста. Можете да поставите няколко сухи и тънки клонки вътре. Запалете ги и след няколко минути свържете някакво устройство, например телефон за презареждане. Не е трудно да се сглоби термогенератор. Ако всичко е направено правилно, то това ще продължи повече от една година в пътувания и преходи.

Ток от топлина

категория алтернативна енергия материали в категорията

В началото на миналия век изобретателите и учените вече бяха наясно с ползите, които може да даде широкото използване на електричество. Дълго време обаче нямаше начин да се получи евтино в достатъчни количества. Но през 1821 г. любопитен феномен е открит от немския учен Зеебек.

Ако вземете затворена верига от два разнородни проводника, споени заедно и загреете единия възел и охладите другия, тогава във веригата ще се появи ток. В това изненадващо просто устройство (те го наричаха термоелемент) топлинната енергия сякаш директно се превръща в електрическа енергия.

В галванична клетка, известна много преди него, енергията се получава чрез разтваряне на метал в електролит. Тези вещества са доста скъпи и енергията не е евтина. Термодвойката е друг въпрос. Самият той не се консумира и горивото е лесно достъпно. Освен това може да се нагрява с всичко: слънце, вулканична топлина, продукти от горенето, излитащи през тръбата на пещта и т.н.

Нека разгледаме по-отблизо някои от неговите свойства. Един термоелемент развива малка ЕМП - десети, стотни от волта. Вътрешното му съпротивление обаче е много малко, поради което генерираният ток може да бъде много голям.

Такъв красив експеримент е известен отдавна. Електромагнит с желязна сърцевина и намотка, състояща се от ... един завой. Но намотката е скоба, направена от мед с дебелина на пръст, затворена от споен бисмутов мост. Загряваме единия край на кръстовището с обикновена лабораторна горелка, а другия - охлаждаме го с вода. Появява се ток от хиляди ампери и магнит (с един завой!) Държи чугунното желязо на баба.

Ниската ЕМП не е проблем, термодвойките лесно се свързват в батерия с последователна връзка от стотици или хиляди източници.Изглежда такъв акордеон, направен от редуващи се ленти от два метала. Силният ток при умерено напрежение от 2-3 волта е най-подходящ за използване в малки работилници за галванопластика. Произвежда се от термоелектрически генератори, наподобяващи малка печка, изстреляна с дърва, въглища или газ.

Те са били използвани от занаятчиите в началото на века. Имаше опити за решаване на още по-големи проблеми. Например, в края на 80-те години на миналия век в Париж Клоуе построява термоелектрически генератор, който осигурява енергия за 80 „свещи“ на Яблочков. Ефективността на инсталациите по това време не надвишава 0,3%. Изглежда много малко, но цялата загубена топлина може да се използва за отопление на къщата, отопление на вода или готвене. Предложени са и отоплителни пещи с вградени термоелектрически генератори. Любопитно е, че инсталирането им по никакъв начин не увеличава разхода на гориво за отопление. В крайна сметка електричеството, ако се консумира в същата стая, отново ще се превърне в топлина!

Историята постановява друго. Оказа се, че електричеството е много по-изгодно да се произвежда в електроцентралите и да се разпределя централно на потребителите. Дори през миналия век ефективността на електроцентралите е била десет пъти по-висока от тази на термоелементите. Грациозната простота, надеждност поради отсъствието на движещи се части, очарова мнозина. Опитите за повишаване на ефективността без дълбоко проникване в теорията не доведоха до сериозен успех. ЕМП възниква в резултат на нагряване на краката на термоелемента, но в същото време възниква паразитен топлинен поток, който безполезно преминава от горещия кръстовищ към студения. Опитвайки се да го използват, те започнали да сглобяват каскади от термоелементи, при които по-студеното кръстовище на единия загрява горещото кръстовище на другото. Температурата на горещите кръстовища намалява на всеки етап от каскадата. Чрез избора на материали, които работят най-добре в даден температурен диапазон, ефективността на цялата система може да бъде значително увеличена.

Има и друга възможност. Нарича се възстановяване на топлината. Нека насочим въздушния поток по термоелектрическата каскада от студения край към горещия. В същото време той ще спечели от елементите част от топлината, преминаваща през тях и ще се нагрее. След това ще насочим горещия въздух в пещта и ще спестим част от горивото. Цялата тази процедура е еквивалентна на намаляване на топлопроводимостта на термоелементните материали и ще бъде от полза само ако от всеки елемент се отстрани строго определена част от топлината. Регенерацията обаче е осезаема само когато самите термоелементи, включени в каскадата, са достатъчно перфектни.

През 30-те години теоретичната работа в областта на термоелектричеството се извършва особено интензивно у нас. Казват, че няма нищо по-практично от добрата теория. Академик А. Ф. Йоффе създава нова теория за процесите, протичащи в твърдо вещество. Някои почтени учени го приеха с враждебност, нарекоха го „квантово механично подсъзнание“. Но през 1940 г. въз основа на нейните открития е възможно да се увеличи ефективността на термоелемента с 10 пъти. Това се случи благодарение на заместването на металите с полупроводници - вещества с по-висока термоЕМП и ниска топлопроводимост.

В началото на войната в лабораторията на Йоффе е създаден „партизански котел“ - термоелектрически генератор за захранване на преносими радиостанции. Това беше саксия, на дъното на която отвън бяха разположени термоелементи. Горимите им фуги горяха, а студените, прикрепени към дъното на саксията, се охлаждаха от водата, излята в нея.

Внимателният подбор на материали, използването на регенерация направи възможно в наше време да доведе ефективността на термоелемента до 15%. В началото на века конвенционалните електроцентрали са имали такава ефективност, но сега тя се е увеличила повече от три пъти. Все още няма място за термоелемент в мащабната енергетика. Но има и малка енергия. Няколко десетки вата са необходими за захранване на радиорелейна станция на планински връх или морски сигнален буй. Има и отдалечени места, където живеят хора, които се нуждаят от електричество и топлина.В такива случаи се използват термоелементи, загрявани с газ или течно гориво. Особено ценно е, че тези устройства могат да се поставят в малък подземен бункер и да се оставят напълно без надзор, само веднъж годишно или по-рядко за попълване на запаса от гориво. Поради ниската мощност консумацията му при всяка ефективност е приемлива, а освен това ... няма избор.

Лекарите са намерили интересно приложение за термоелектрическите генератори. В продължение на повече от две десетилетия хиляди хора носят имплантиран сърдечен пейсмейкър, поставен под кожата. Източникът на енергия за него е малка (с напръстник) батерия от стотици термоелементи, свързани последователно, нагрявани от разпадането на безвреден изотоп. Една проста операция за замяната му се извършва на всеки 5-10 години.

В Япония се произвежда електронен часовник, чиято енергия от топлината на ръката се дава от термодвойка.

Наскоро италианска фирма обяви началото на работата по електрическо превозно средство с термоелектрически генератор. Този източник на енергия е много по-лек от батериите, така че пробегът на термоелектрическа кола ще бъде не по-малък от този на конвенционалния. (Спомнете си, че електрическите превозни средства могат да изминат 150 км с едно зареждане.) Смята се, че чрез различни ощипвания разходът на гориво може да се направи приемлив. Основните предимства на новия тип екипаж са абсолютно безвредни отработени газове, безшумно движение, използването на най-евтиното течно (и евентуално твърдо) гориво и много висока надеждност.

През 30-те години работата по термоелементите, извършена у нас, беше широко известна. Това вероятно е причината писателят Г. Адамов да описва в романа си „Мистерията на два океана“ подводницата „Пионер“, която получава енергия от кабели на батериите. Затова той нарече термоелектрически генератори, направени под формата на дълги кабели. Техните горещи кръстовища с помощта на шамандура се издигаха до горните слоеве на океана, където температурата достига 20-25 ° C, а студените се охлаждаха от дълбоководна вода с температура 1-2 ° C. Така фантастичният "Pioneer" е лодка, способна да даде сто точки пред сегашната атомна, заредена ми батерии.

Това реално ли е? Няма съобщения за преки експерименти от този вид в пресата. Обаче нещо любопитно проблясна. Създаден е термоелектрически генератор за 1000 kW, който генерира енергия поради топлината на горещи подземни източници. Температурната разлика между горещите и студените възли е 23 ° C, тъй като в океана специфичното тегло от 6 kg на 1 kW е много по-ниско от това на електроцентралите на конвенционалните подводници. На прага ли сме на нова енергийна революция, нова ера на електричеството?

А. САВЕЛИЕВ Млад техник 1992 N7