Nepretržité napájanie v súkromnom dome. Výber generátora

Odrody zariadení

V reťazci rozdielnych vodičov pri premenlivej teplote môže v miestach dotyku dôjsť k termo-EMF. Na základe toho bol vyvinutý a vytvorený takzvaný Peltierov modul. Skladá sa z 2 keramických dosiek, medzi ktorými je nainštalovaný bimetalový. Po pripojení elektrického prúdu sa jedna z platní začne postupne zahrievať, zatiaľ čo druhá súčasne ochladzuje. Táto schopnosť umožňuje vyrábať chladničky z takýchto prvkov.

Možno však pozorovať aj opačný proces, keď sa v miestach dotyku zachová teplotný rozdiel. V takom prípade začnú dosky generovať elektrický prúd. Takýto modul je možné použiť na výrobu malého množstva elektrickej energie.

Prevádzka modulu

Termogenerátory elektrickej energie fungujú podľa určitého princípu. Takže v závislosti od smeru prúdu sa pozoruje absorpcia alebo uvoľňovanie tepla v kontakte rozdielnych vodičov. Závisí to od smeru elektriny. V tomto prípade je prúdová hustota rovnaká a energia je iná.

Zahrievanie kryštalickej mriežky sa pozoruje, ak je odchádzajúca energia menšia ako energia, ktorá vstupuje do kontaktu. Keď sa zmení smer prúdu, dôjde k opačnému procesu. Energia v kryštálovej mriežke klesá, takže sa prístroj ochladzuje.

Najobľúbenejší je termoelektrický modul, pozostávajúce z vodičov typov p a n, ktoré sú navzájom prepojené medenými analógmi. V každom z prvkov sú 4 prechody, ktoré sú chladené a ohrievané. Z dôvodu teplotného rozdielu je možné vytvoriť termoelektrický generátor.

Výhody a nevýhody

Bez ohľadu na to, či je kúpený alebo vyrobený ručne, má termoelektrický generátor množstvo výhod. Medzi najvýznamnejšie z nich patria:

1. Malé rozmery.
2. Schopnosť pracovať vo vykurovacích aj chladiacich zariadeniach.
3. Keď je polarita obrátená, proces je reverzibilný.
4. Nedostatok pohyblivých prvkov, ktoré sa dostatočne rýchlo opotrebujú.

Napriek existujúcim významným výhodám má takéto zariadenie niektoré nevýhody:

1. Nevýznamná účinnosť (iba 2 - 3%).
2. Potreba vytvoriť zdroj zodpovedný za teplotný rozdiel.
3. Podstatná spotreba energie.
4. Vysoká cena.

Na základe vyššie uvedených negatívnych a pozitívnych vlastností môžeme povedať, že takéto zariadenie je vhodné používať, ak je potrebné dobiť mobilný telefón, tablet počítač alebo rozsvietiť LED žiarovku.

Vlastnosti

Drevená elektráreň ani zďaleka nie je novým vynálezom, ale moderné technológie umožnili trochu vylepšiť skôr vyvinuté zariadenia. Na výrobu elektriny sa navyše používa niekoľko rôznych technológií.

Koncept „na dreve“ je navyše trochu nepresný, pretože na prevádzku takejto stanice je vhodné akékoľvek tuhé palivo (drevo, štiepky, palety, uhlie, koks), všeobecne všetko, čo môže horieť.

Okamžite si všimneme, že palivové drevo, alebo skôr proces ich spaľovania, funguje iba ako zdroj energie, ktorý zaisťuje fungovanie zariadenia, v ktorom sa vyrába elektrina.

Hlavné výhody takýchto elektrární sú:

• Schopnosť používať širokú škálu tuhých palív a ich dostupnosť;
• Získanie elektriny kdekoľvek;
• Použitie rôznych technológií umožňuje prijímať elektrinu so širokou škálou parametrov (postačujúcich iba na pravidelné dobíjanie telefónu a pred napájaním priemyselných zariadení);
• Môže tiež slúžiť ako alternatíva, ak sú bežné výpadky elektrickej energie, a ako hlavný zdroj elektriny.

DIY výroba

Termoelektrický generátor si môžete vyrobiť sami. Na tento účel budete potrebovať niektoré prvky:

• Modul schopný odolávať teplotám do 300 - 400 ° C.
• Zosilňovač, ktorého účelom je prijímať trvalé napätie 5 V.
• Ohrievač v podobe ohňa, sviečky alebo nejakej miniatúrnej piecky.
• Chladič. Voda alebo sneh sú najobľúbenejšie možnosti po ruke.
• Spojovacie prvky. Na tento účel môžete použiť hrnčeky alebo hrnce rôznych veľkostí.

Vodiče medzi vysielačom a modulom musia byť izolované tepelne odolnou zmesou alebo bežným tmelom. Je potrebné zostaviť zariadenie v nasledujúcom poradí:

1. Ponechajte iba puzdro zo zdroja napájania.
2. Prilepte Peltierov modul studenou stranou k radiátoru.
3. Po predchádzajúcom očistení a leštení povrchu musíte prvok nalepiť na druhú stranu.
4. Od vstupu meniča napätia je potrebné spájkovať vodiče na výstupy dosky.

V takom prípade musí byť termogenerátor pre správnu činnosť vybavený nasledujúcimi vlastnosťami: výstupné napätie - 5 voltov, typ výstupu pre pripojenie zariadenia - USB (alebo akýkoľvek iný, podľa preferencií), minimálny výkon záťaže by mal byť 0,5 A V takom prípade môžete použiť akýkoľvek druh paliva.

Kontrola mechanizmu je dosť jednoduchá. Do vnútra môžete vložiť niekoľko suchých a tenkých vetvičiek. Zapáľte ich a po niekoľkých minútach pripojte nejaké zariadenie, napríklad telefón na dobíjanie. Nie je ťažké zostaviť termogenerátor. Ak je všetko vykonané správne, potom to bude trvať viac ako jeden rok na výletoch a túrach.

Elektrina z tepla

kategórie alternatívna energia materiály v kategórii

Na začiatku minulého storočia si vynálezcovia a vedci už boli dobre vedomí výhod, ktoré môže priniesť široké použitie elektriny. Dlho však neexistoval spôsob, ako ho lacno získať v dostatočnom množstve. Ale v roku 1821 objavil nemecký vedec Seebeck kuriózny úkaz.

Ak vezmete uzavretý okruh dvoch rozdielnych vodičov spájaných dohromady a ohrejete jeden spoj a ochladíte druhý, potom sa v obvode objaví prúd. V tomto prekvapivo jednoduchom prístroji (nazvali ho termočlánok) sa tepelná energia akoby priamo premieňa na elektrickú energiu.

V galvanickom článku známom dávno pred ním sa energia získavala rozpustením kovu v elektrolyte. Tieto látky sú dosť drahé a energia nebola lacná. Termočlánok je iná vec. Samotný produkt sa nespotrebúva a palivo je ľahko dostupné. Môže byť navyše ohrievaný čímkoľvek: slnkom, sopečným teplom, produktmi spaľovania vytekajúcimi cez rúrku pece atď.

Pozrime sa podrobnejšie na niektoré z jeho vlastností. Jediný termočlánok vyvíja malý EMF - desatiny, stotiny voltu. Jeho vnútorný odpor je však veľmi malý, preto môže byť generovaný prúd veľmi veľký.

O takom krásnom experimente sa vedelo už dávno. Elektromagnet so železným jadrom a vinutím pozostávajúci z ... jednej otáčky. Cievka je ale ortéza vyrobená z medi s hrúbkou prsta, uzavretá spájkovaným bizmutovým mostíkom. Jeden koniec križovatky zahrejeme obyčajnou laboratórnou baterkou, druhý - ochladíme ju vodou. Vzniká prúd tisícov ampérov a magnet (s jedným otočením!) Drží liatinovú liatinu babičky.

Nízka EMF nie je problém, termočlánky sa ľahko pripájajú k batérii so sériovým pripojením stoviek alebo tisícov zdrojov.Vyzerá to ako taká harmonika zo striedajúcich sa pásov dvoch kovov. Silný prúd pri miernom napätí 2–3 V bol najvhodnejší na použitie v malých galvanických dielňach. Vyrábali ho termoelektrické generátory, ktoré pripomínali malú pec na drevo, uhlie alebo plyn.

Začiatkom storočia ich používali remeselníci. Boli pokusy o riešenie väčších problémov. Napríklad na konci 80. rokov minulého storočia v Paríži postavil Clouet termoelektrický generátor, ktorý dodával energiu pre 80 Yablochkovových „sviečok“. Účinnosť inštalácií v tom čase nepresiahla 0,3%. Mohlo by sa zdať, že veľmi málo, ale všetko stratené teplo bolo možné použiť na vykurovanie domu, ohrev vody alebo varenie. Boli tiež navrhnuté vykurovacie pece so zabudovanými termoelektrickými generátormi. Je zaujímavé, že ich inštalácia nijako nezvyšuje spotrebu paliva na kúrenie. Koniec koncov, elektrina, ak sa spotrebúva v tej istej miestnosti, sa opäť zmení na teplo!

História rozhodovala inak. Ukázalo sa, že výroba elektriny v elektrárňach a ich distribúcia centrálne spotrebiteľom je oveľa výnosnejšia. Ešte v minulom storočí bola účinnosť elektrární desaťkrát vyššia ako účinnosť termoprvkov. Ladná jednoduchosť, spoľahlivosť vďaka absencii pohyblivých častí však mnohých fascinovala. Pokusy o zvýšenie efektívnosti bez hlbokého preniknutia do teórie neviedli k vážnemu úspechu. EMF vzniká v dôsledku zahrievania nôh termoprvku, súčasne však vzniká parazitický tok tepla, ktorý zbytočne prúdi z horúceho spoja do studeného. Pokúšajúc sa to využiť, začali zhromažďovať kaskády termoprvkov, v ktorých chladnejší spoj jedného ohrieva horúci spoj druhého. Teplota horúcich spojov klesá v každej fáze kaskády. Avšak výberom materiálov, ktoré najlepšie fungujú v danom teplotnom rozmedzí, možno výrazne zvýšiť účinnosť celého systému.

Existuje aj iná možnosť. Nazýva sa to spätné získavanie tepla. Nasmerujme prúdenie vzduchu pozdĺž termoelektrickej kaskády od studeného konca k horúcemu. Zároveň získa z prvkov časť tepla, ktoré nimi preteká a zahreje sa. Potom nasmerujeme horúci vzduch do pece a ušetríme časť paliva. Celý tento postup je ekvivalentom zníženia tepelnej vodivosti materiálov s tepelnými prvkami a bude prospešný, iba ak sa z každého prvku odvedie prísne definovaná časť tepla. Regenerácia je však citeľná iba vtedy, keď sú samotné termočlánky zahrnuté v kaskáde dostatočne dokonalé.

V 30. rokoch sa u nás obzvlášť intenzívne realizovali teoretické práce v oblasti termoelektriky. Tvrdia, že nie je nič praktickejšie ako dobrá teória. Akademik A. F. Ioffe vytvoril novú teóriu procesov prebiehajúcich v tuhej látke. Niektorí ctihodní vedci to vzali s nevraživosťou a nazvali ho „kvantovo mechanické podvedomie“. Ale v roku 1940 bolo na základe jej zistení možné 10-krát zvýšiť účinnosť termoprvku. Stalo sa tak v dôsledku výmeny kovov za polovodiče - látky s vyšším termoEMF a nízkou tepelnou vodivosťou.

Na začiatku vojny bol v Ioffeho laboratóriu vytvorený „partizánsky kotol“ - termoelektrický generátor na napájanie prenosných rozhlasových staníc. Bol to hrniec, na ktorého spodku boli vonku umiestnené termočlánky. Ich horľavé kĺby horeli a studené, pripevnené na dne hrnca, ochladzovala voda, ktorá sa do nej naliala.

Starostlivý výber materiálov, použitie regenerácie umožnili v našej dobe znížiť účinnosť termoprvku na 15%. Na začiatku storočia mali konvenčné elektrárne takúto účinnosť, teraz sa však viac ako strojnásobila. Vo veľkej energetike stále nie je miesto pre termočlánok. Ale je tu aj malá energia. Na napájanie rádiovej reléovej stanice na vrchole hory alebo námornej signálnej bóje je potrebných niekoľko desiatok wattov. Existujú aj odľahlé miesta, kde žijú ľudia, ktorí potrebujú elektrinu a teplo.V takýchto prípadoch sa používajú termoprvky vyhrievané plynom alebo kvapalným palivom. Je obzvlášť cenné, že tieto zariadenia je možné umiestniť do malého podzemného bunkra a ponechať ich úplne bez dozoru, iba raz ročne alebo menej často, aby sa doplnil prísun paliva. Vzhľadom na nízky výkon sa jeho spotreba pri akejkoľvek účinnosti ukazuje ako prijateľná a okrem toho ... nie je na výber.

Lekári našli zaujímavé riešenie pre termoelektrické generátory. Už viac ako dve desaťročia nosia tisíce ľudí implantovaný kardiostimulátor umiestnený pod kožu. Zdrojom energie pre ňu je malá (s náprstkom) batéria stoviek termoprvkov zapojených do série, zahrievaná rozpadom neškodného izotopu. Jednoduchá operácia na jeho výmenu sa vykonáva každých 5-10 rokov.

V Japonsku sa vyrábajú elektronické hodinky, ktorých energia z tepla ruky je dodávaná termočlánkom.

Nedávno talianska firma oznámila začatie prác na elektrickom vozidle s termoelektrickým generátorom. Tento zdroj energie je oveľa ľahší ako batérie, takže počet najazdených kilometrov termoelektrického automobilu nebude nižší ako počet kilometrov bežného automobilu. (Pripomeňme, že elektrické vozidlá sú schopné na jedno nabitie prejsť 150 km.) Predpokladá sa, že pomocou rôznych vylepšení sa dá dosiahnuť prijateľná spotreba paliva. Hlavnými výhodami nového typu posádky sú absolútne neškodný výfuk, tichý pohyb, použitie najlacnejšieho kvapalného (a možno aj tuhého) paliva, veľmi vysoká spoľahlivosť.

V 30. rokoch boli práce na termoprvkoch vykonané u nás všeobecne známe. To je pravdepodobne dôvod, prečo spisovateľ G. Adamov vo svojom románe „Záhada dvoch oceánov“ opísal ponorku „Pioneer“, ktorá dostávala energiu z káblov batérie. Zavolal teda termoelektrické generátory vyrobené vo forme dlhých káblov. Ich horúce spojenia pomocou bójky vystúpili do horných vrstiev oceánu, kde teplota dosahuje 20 - 25 ° C, a studené ochladzovala hlbokomorská voda s teplotou 1 - 2 ° C. Takže fantastický „Pioneer“ je čln schopný dať o sto bodov pred súčasný atómový, nabitý mojimi batériami.

Je to skutočné? V tlači nie sú správy o priamych experimentoch tohto druhu. Blyslo sa však niečím zvedavým. Bol vytvorený termoelektrický generátor pre 1 000 kW, ktorý vyrába energiu vďaka teplu horúcich podzemných zdrojov. Teplotný rozdiel medzi horúcim a studeným spojom je 23 ° C, podobne ako v oceáne je špecifická hmotnosť 6 kg na 1 kW oveľa nižšia ako hustota v elektrárňach bežných ponoriek. Sme na prahu novej energetickej revolúcie, nového veku elektriny?

A. SAVELIEV Mladý technik 1992 N7