Neprekidno napajanje u privatnoj kući. Izbor generatora

Raznolikosti uređaja

U lancu različitih vodiča pri promjenjivoj temperaturi, na dodirnim mjestima može se pojaviti termo-EMF. Na temelju toga razvijen je i stvoren takozvani Peltier modul. Sastoji se od 2 keramičke ploče, između kojih je ugrađen bimetal. Kada se primijeni električna struja, jedna se ploča postupno počinje zagrijavati, dok se druga istovremeno hladi. Ova sposobnost omogućuje izradu hladnjaka od takvih elemenata.

Ali može se primijetiti i obrnuti postupak, kada će se na dodirnim mjestima održavati temperaturna razlika. U tom će slučaju ploče početi stvarati električnu struju. Takav modul može se koristiti za stvaranje male količine električne energije.

Rad modula

Termogeneratori električne energije rade prema određenom principu. Dakle, ovisno o smjeru struje, opaža se apsorpcija ili oslobađanje topline u kontaktu različitih vodiča. Ovisi o smjeru električne energije. U ovom je slučaju gustoća struje ista, a energija različita.

Zagrijavanje kristalne rešetke primjećuje se ako je odljevna energija manja od one koja ulazi u kontakt. Kad se smjer struje promijeni, događa se suprotan proces. Energija u kristalnoj rešetki se smanjuje, pa se uređaj hladi.

Najpopularniji je termoelektrični modul, koji se sastoji od vodiča vrsta p i n, koji su međusobno povezani bakarnim analogima. U svakom od elemenata postoje 4 prijelaza, koji se hlade i zagrijavaju. Zbog temperaturne razlike moguće je stvoriti termoelektrični generator.

Prednosti i nedostatci

Bez obzira kupuje li se ili izrađuje ručno, termoelektrični generator ima niz prednosti. Dakle, najznačajniji od njih uključuju:

1. Male dimenzije.
2. Sposobnost rada u uređajima za grijanje i hlađenje.
3. Kada se polaritet preokrene, postupak je reverzibilan.
4. Nedostatak pokretnih elemenata koji se dovoljno brzo troše.

Unatoč postojećim značajnim prednostima, takav uređaj ima nekoliko nedostataka:

1. Neznatna učinkovitost (samo 2-3%).
2. Potreba za stvaranjem izvora odgovornog za temperaturnu razliku.
3. Značajna potrošnja energije.
4. Visoka cijena.

Na temelju gore navedenih negativnih i pozitivnih osobina možemo reći da je takav uređaj poželjno koristiti ako je potrebno napuniti mobitel, tablet računalo ili upaliti LED žarulju.

Značajke

Elektrana na drva daleko je od novog izuma, ali moderne tehnologije omogućile su ponešto poboljšanje uređaja razvijenih ranije. Štoviše, nekoliko različitih tehnologija koristi se za proizvodnju električne energije.

Osim toga, koncept "na drvu" pomalo je netočan, jer je svako kruto gorivo (drvo, drvna sječka, palete, ugljen, koksa), općenito, sve što može izgorjeti, prikladno za rad takve stanice.

Odmah primjećujemo da ogrjevno drvo, odnosno postupak njihova izgaranja, djeluje samo kao izvor energije koji osigurava funkcioniranje uređaja u kojem se stvara električna energija.

Glavne prednosti takvih elektrana su:

• Sposobnost korištenja širokog spektra krutih goriva i njihova dostupnost;
• Dobivanje električne energije bilo gdje;
• Korištenje različitih tehnologija omogućuje vam primanje električne energije sa širokim izborom parametara (dovoljno samo za redovito punjenje telefona i prije napajanja industrijske opreme);
• Također može djelovati kao alternativa ako su nestanci električne energije česti i kao glavni izvor električne energije.

Uradi sam

Termoelektrični generator možete sami izraditi. U tu svrhu trebat će vam neki elementi:

• Modul sposoban izdržati temperature do 300-400 ° C.
• Pretvarač pojačanja čija je svrha primanje kontinuiranog napona od 5 V.
• Grijač u obliku vatre, svijeće ili neke vrste minijaturne peći.
• Hladnjak. Voda ili snijeg najpopularnije su pri ruci.
• Spojni elementi. U tu svrhu možete koristiti šalice ili lonce različitih veličina.

Žice između odašiljača i modula moraju biti izolirane smjesom otpornom na toplinu ili uobičajenim brtvilom. Uređaj je potrebno sastaviti u slijedu:

1. Ostavite samo kućište iz napajanja.
2. Zalijepite Peltierov modul na hladnjak hladnom stranom.
3. Nakon što ste prethodno očistili i polirali površinu, morate zalijepiti element s druge strane.
4. S ulaza pretvarača napona potrebno je lemiti žice na izlaze ploče.

U tom slučaju, termogenerator za ispravan rad mora biti opremljen sljedećim karakteristikama: izlazni napon - 5 volti, vrsta izlaza za spajanje uređaja - USB (ili bilo koji drugi, ovisno o željama), minimalna snaga opterećenja trebala bi biti 0,5 A U ovom slučaju možete koristiti bilo koju vrstu goriva.

Provjera mehanizma vrlo je jednostavna. Unutra možete staviti nekoliko suhih i tankih grančica. Zapalite ih i nakon nekoliko minuta spojite neki uređaj, na primjer, telefon za punjenje. Nije teško sastaviti termogenerator. Ako se sve učini pravilno, tada će trajati više od godinu dana u putovanjima i planinarenjima.

Struja iz topline

kategorija Alternativna energija materijali u kategoriji

Početkom prošlog stoljeća izumitelji i znanstvenici već su bili dobro svjesni blagodati koje široka upotreba električne energije može dati. Međutim, dugo vremena nije bilo načina da se to jeftino dobije u dovoljnim količinama. No 1821. godine njemački je znanstvenik Seebeck otkrio neobičnu pojavu.

Ako uzmete zatvoreni krug dva različita vodiča zalemljena zajedno i zagrijete jedan spoj, a drugi ohladite, tada će se u krugu pojaviti struja. U ovom iznenađujuće jednostavnom uređaju (zvali su ga termoelement) toplinska energija se, kao, izravno pretvara u električnu energiju.

U galvanskoj ćeliji poznatoj davno prije njega energija se dobivala otapanjem metala u elektrolitu. Te su tvari prilično skupe, a energija nije bila jeftina. Termoelement je druga stvar. Sam se ne troši, a gorivo je lako dostupno. Štoviše, može se zagrijati bilo čime: suncem, vulkanskom toplinom, proizvodima izgaranja koji izlaze kroz cijev peći itd.

Pogledajmo bliže neka njegova svojstva. Jedan termoelement razvija mali EMF - desetinke, stotinke volta. Međutim, njegov unutarnji otpor je vrlo malen, stoga generirana struja može biti vrlo velika.

Tako lijep eksperiment poznat je odavno. Elektromagnet sa željeznom jezgrom i namotom koji se sastoji od ... jednog zavoja. Ali zavojnica je zagrada izrađena od bakra debljine prsta, zatvorena zalemljenim bizmutovim mostom. Zagrijavamo jedan kraj spoja običnom laboratorijskom bakljom, drugi - hladimo ga vodom. Pojavljuje se struja od tisuću ampera, a magnet (jednim okretajem!) Drži bakino lijevano željezo.

Niski EMF nije problem, termoelementi se lako spajaju u bateriju s nizom priključaka stotina ili tisuća izvora.Izgleda kao takva harmonika izrađena od izmjeničnih traka dva metala. Jaka struja pri umjerenom naponu od 2-3 volta bila je najpogodnija za upotrebu u malim radionicama za galvanizaciju. Proizvodili su ga termoelektrični generatori, nalik na malu peć na drva, ugljen ili plin.

Početkom stoljeća koristili su ih obrtnici. Bilo je pokušaja rješavanja većih problema. Primjerice, krajem 80-ih godina prošlog stoljeća u Parizu Clouet je izgradio termoelektrični generator, koji je davao energiju za 80 Yablochkovljevih "svijeća". Učinkovitost instalacija u to vrijeme nije prelazila 0,3%. Čini se da je vrlo malo, ali sva izgubljena toplina mogla bi se koristiti za grijanje kuće, grijanje vode ili kuhanje. Predložene su i peći za grijanje s ugrađenim termoelektričnim generatorima. Zanimljivo je da njihova instalacija ni na koji način ne povećava potrošnju goriva za grijanje. Napokon, električna energija, ako se troši u istoj sobi, opet će se pretvoriti u toplinu!

Povijest je odredila drugačije. Ispostavilo se da je mnogo isplativije proizvoditi električnu energiju u elektranama i centralno je distribuirati potrošačima. Čak je i u prošlom stoljeću učinkovitost elektrana bila deset puta veća od učinkovitosti termoelemenata. Međutim, graciozna jednostavnost, pouzdanost zbog odsutnosti pokretnih dijelova, fascinirala je mnoge. Pokušaji povećanja učinkovitosti bez dubokog prodiranja u teoriju nisu doveli do ozbiljnog uspjeha. EMR nastaje kao rezultat zagrijavanja nogu termoelementa, ali istodobno nastaje parazitski toplinski tok koji beskorisno teče iz vrućeg spoja u hladni. Pokušavajući to iskoristiti, počeli su sastavljati kaskade termoelemenata, u kojima hladniji spoj jednog zagrijava vrući spoj drugog. Temperatura vrućih spojeva opada u svakoj fazi kaskade. Međutim, odabirom materijala koji najbolje rade u određenom temperaturnom rasponu, učinkovitost cijelog sustava može se značajno povećati.

Postoji i druga mogućnost. Zove se povrat topline. Usmjerimo strujanje zraka duž termoelektrične kaskade od hladnog do vrućeg kraja. Istodobno će od elemenata dobiti dio topline koja prolazi kroz njih i zagrijati se. Nakon toga usmjerit ćemo vrući zrak u peć i uštedjeti dio goriva. Cijeli ovaj postupak ekvivalentan je smanjenju toplinske vodljivosti termoelementnih materijala i bit će koristan samo ako se iz svakog elementa odstrani strogo definirani dio topline. Međutim, regeneracija je osjetljiva samo kad su sami termoelementi, uključeni u kaskadu, dovoljno savršeni.

30-ih godina kod nas se posebno intenzivno izvodio teorijski rad na polju termoelektričnosti. Kažu da nema ništa praktičnije od dobre teorije. Akademik A. F. Ioffe stvorio je novu teoriju procesa koji se odvijaju u krutini. Neki ugledni znanstvenici su to prihvatili s neprijateljstvom, nazvali su ga "kvantno-mehanička podsvijest". No, 1940. godine, na temelju njezinih nalaza, bilo je moguće povećati učinkovitost termoelementa za 10 puta. To se dogodilo zbog zamjene metala poluvodičima - tvarima s većim termoEMF i malom toplinskom vodljivošću.

Na početku rata u Ioffeovom laboratoriju stvoren je "partizanski kotao" - termoelektrični generator za napajanje prijenosnih radio stanica. Bio je to lonac na čijem su se dnu vani nalazili termoelementi. Njihovi zapaljivi spojevi su bili u plamenu, a hladni, pričvršćeni na dno lonca, hladili su vodom koja se u njega ulijevala.

Pažljiv odabir materijala, upotreba regeneracije omogućili su u naše vrijeme efikasnost termoelementa na 15%. Početkom stoljeća konvencionalne elektrane imale su takvu učinkovitost, ali sada se više nego utrostručila. U velikim elektroenergetskim postrojenjima još uvijek nema mjesta za termoelement. Ali tu je i mala energija. Nekoliko desetaka vata potrebno je za napajanje radio relejne stanice na planinskom vrhu ili morske signalne plutače. Postoje i zabačena mjesta u kojima žive ljudi kojima je potrebna struja i toplina.U takvim se slučajevima koriste termoelementi zagrijani plinom ili tekućim gorivom. Posebno je dragocjeno što se ti uređaji mogu staviti u mali podzemni bunker i ostaviti potpuno bez nadzora, samo jednom godišnje ili rjeđe za dopunu zalihe goriva. Zbog male snage ispada da je njegova potrošnja pri bilo kojoj učinkovitosti prihvatljiva, a osim toga ... nema izbora.

Liječnici su pronašli zanimljivu primjenu za termoelektrične generatore. Više od dva desetljeća tisuće ljudi nosile su ugrađeni srčani pacemaker postavljen ispod kože. Izvor energije za nju je sićušna (s naprstkom) baterija od stotina termoelemenata povezanih serijski, zagrijanih raspadanjem bezopasnog izotopa. Jednostavna operacija za njegovu zamjenu izvodi se svakih 5-10 godina.

U Japanu se proizvodi elektronički sat, koji energiju iz topline ruke daje termoelement.

Nedavno je talijanska tvrtka najavila početak radova na električnom vozilu s termoelektričnim generatorom. Ovaj je izvor energije puno lakši od baterija, tako da kilometraža termoelektričnog automobila neće biti manja od kilometraže uobičajenog. (Podsjetimo da električna vozila mogu preći 150 km s jednim punjenjem.) Vjeruje se da se pomoću različitih podešavanja potrošnja goriva može učiniti prihvatljivom. Glavne prednosti nove vrste posade su apsolutno bezopasni ispušni plinovi, tiho kretanje, upotreba najjeftinijeg tekućeg (a možda i krutog) goriva, vrlo visoka pouzdanost.

30-ih godina rad na termoelementima koji se izvodio u našoj zemlji bio je nadaleko poznat. To je vjerojatno razlog zašto je književnik G. Adamov u svom romanu "Misterij dva oceana" opisao podmornicu "Pionir", koja je energiju dobivala iz kabela akumulatora. Tako je nazvao termoelektrične generatore izrađene u obliku dugih kabela. Njihovi vrući spojevi uz pomoć plutače uzdizali su se do gornjih slojeva oceana, gdje temperatura doseže 20-25 ° C, a hladne je hladila dubokomorska voda s temperaturom od 1-2 ° C. Dakle fantastični "Pioneer" brod je sposoban dati stotinu bodova ispred trenutne atomske, napunjene baterije.

Je li ovo stvarno? U tisku nema izvještaja o izravnim eksperimentima ove vrste. Međutim, proletjelo je nešto znatiželjno. Stvoren je termoelektrični generator snage 1000 kW koji generira energiju zbog topline vrućih podzemnih izvora. Razlika u temperaturi između vrućeg i hladnog spoja iznosi 23 ° C, kao u oceanu, specifična težina od 6 kg po 1 kW mnogo je niža od one u elektranama konvencionalnih podmornica. Jesmo li na vrhuncu nove energetske revolucije, novog doba električne energije?

A. SAVELIEV Mladi tehničar 1992. N7