Как работает термоэлектрический генератор на элементе Пельтье. Какие материалы нужны для сборки термогенератора своими руками. Как собрать и протестировать устройство для получения электричества из тепла печки. Какие улучшения можно внести в конструкцию термоэлектрического генератора.
Принцип работы термоэлектрического генератора
Термоэлектрический генератор позволяет преобразовывать тепловую энергию непосредственно в электрическую. В основе его работы лежит эффект Зеебека — возникновение электродвижущей силы в замкнутой электрической цепи, состоящей из разнородных проводников, контакты между которыми находятся при различных температурах.
Ключевым элементом термогенератора является термоэлектрический модуль Пельтье. Это устройство состоит из последовательно соединенных полупроводниковых p-n переходов. При нагреве одной стороны модуля и охлаждении другой возникает разность потенциалов, которая может быть использована для питания электрических устройств.
Необходимые материалы и инструменты
Для сборки простейшего термоэлектрического генератора своими руками потребуются следующие компоненты:
- Элемент Пельтье (термоэлектрический модуль)
- Алюминиевый радиатор для охлаждения
- Алюминиевые пластины для основания
- Медная проволока
- Термопаста
- Провода и разъемы
- Диод для защиты от обратного тока
- Аккумулятор для накопления энергии
Из инструментов понадобятся:
- Паяльник
- Отвертки
- Плоскогубцы
- Ножницы по металлу
- Мультиметр
Пошаговая инструкция по сборке термогенератора
Процесс сборки термоэлектрического генератора включает следующие этапы:
- Подготовка алюминиевого основания из пластин от консервных банок
- Нанесение термопасты на радиатор и основание
- Размещение элемента Пельтье между радиатором и основанием
- Фиксация конструкции с помощью медной проволоки
- Подключение проводов к выводам элемента Пельтье
- Установка диода для защиты от обратного тока
- Подключение аккумулятора для накопления энергии
Важно правильно определить горячую и холодную стороны элемента Пельтье. Для этого можно подать на него небольшое напряжение и определить, какая сторона нагревается.
Тестирование собранного термогенератора
После сборки устройства необходимо провести его тестирование. Для этого термогенератор размещают над источником тепла, например, свечой или небольшой печкой. С помощью мультиметра измеряют генерируемое напряжение.
При использовании небольшой свечи напряжение будет нарастать постепенно, достигая 1-2 В. Более мощный источник тепла, такой как походная печка, позволит получить напряжение 3-5 В за несколько минут работы.
Какие факторы влияют на эффективность термогенератора?
Эффективность работы термоэлектрического генератора зависит от следующих факторов:
- Разница температур между горячей и холодной сторонами элемента Пельтье
- Качество теплового контакта между элементами конструкции
- Эффективность отвода тепла радиатором
- Мощность источника тепла
- Температура окружающей среды
Возможные улучшения конструкции термогенератора
Для повышения эффективности термоэлектрического генератора можно внести следующие усовершенствования:
- Использование нескольких элементов Пельтье для увеличения выходной мощности
- Применение более эффективных радиаторов для улучшения теплоотвода
- Добавление преобразователя напряжения для стабилизации выходных параметров
- Использование высокотемпературных термоэлектрических модулей
- Оптимизация конструкции для лучшего теплового контакта между элементами
Области применения термоэлектрических генераторов
Термоэлектрические генераторы находят применение в различных сферах:
- Автономное электроснабжение удаленных объектов
- Утилизация бросового тепла в промышленности
- Питание систем телеметрии на газопроводах
- Зарядка аккумуляторов в походных условиях
- Космические аппараты с радиоизотопными источниками энергии
Перспективы развития термоэлектрической генерации
Развитие технологий термоэлектрической генерации идет по пути повышения КПД преобразования и снижения стоимости термоэлектрических модулей. Ведутся разработки новых термоэлектрических материалов на основе наноструктур.
Перспективным направлением является создание гибридных энергетических установок, сочетающих термоэлектрические генераторы с другими возобновляемыми источниками энергии. Это позволит повысить общую эффективность и надежность автономных систем электроснабжения.
Экологические аспекты использования термогенераторов
- Отсутствие движущихся частей и, как следствие, бесшумность работы
- Возможность утилизации бросового тепла, снижение тепловых выбросов
- Отсутствие вредных выбросов при работе
- Длительный срок службы без необходимости обслуживания
Использование термогенераторов в сочетании с эффективными печами позволяет снизить потребление топлива и уменьшить загрязнение воздуха в помещениях при отоплении дровами.
Главная страница Правовые аспекты | Ознакомьтесь с публикациями об изобретениях Николая Егина. Статьи разбиты в группы по отраслям:
| Памяти Николая Егина 1949 — 2017 Автор работал и проживал в г. Рязань. | Вы можете ознакомиться с изобретениями Николая Егина Важная информация об авторских свидетельствах Энергопечь нужна везде, где нет электричества! Три в одном!
Дополнительные возможности Энергопечи:
1 – Энергопечь 4 – Аккумуляторная батарея
Для того, чтобы удовлетворить потребности в использовании электрических приборов мощностью 1 кВт и более, эффективнее не увеличивать мощность нашего изделия, а применить комплексную систему, состоящую из нашего изделия, преобразователей и стандартных аккумуляторов. Кому нужна энергопечь?
Электрическая нагрузка печи:
Преимущества Энергопечи:
Энергопечь обладает рядом безусловных преимуществ в сравнении с другими источниками электроэнергии! При использовании в качестве источнока тепла мусора, например при сжигании мусора в печи ЕВРО-5 НЕС, мощностью 20 кВт, электрическая мощность может достигать 7 Квт при напряжении 12 вольт.
В основе работыэнергопечи лежит термогенератор.
Работа термоэлектрогенераторов основана на преобразовании тепловой энергии в электрическую.
Также производятся термоэлектрические генераторы, встроенные в дно кастрюль и котелков.
Все представленные на сайте изобретения имеют авторские свидетельства на изобретение, чертежи и конструкторскую документацию. Автор – Николай Егин. Важная информация об авторских свидетельствах | Все материалы опубликованные на сайте предоставлены Николаем Егиным! Вы в праве копировать их с обязательной ссылкой на сайт изобретателя Copyright © 2010-2023 Nikolay Egin, All Rights Reserved. |
В этой системе наше изделие будет выполнять функцию генератора электроэнергии и зарядного устройства для заряда аккумуляторов.
Энергопечь даёт возможность получать электрическую энергию и при этом отапливает помещение и даёт возможность приготовления пищи.
Причём в них можно готовить пищу, как в обычной посуде. Принцип действия такой же – при нагревании кастрюли на костре или другом тепловом источнике образуется электроэнергия, достаточная для питания радиоаппаратуры, средств связи, освещения и подзарядки аккумуляторов. Их мощность достигает 15 Вт при напряжении 12 вольт.
Термоэлектрический генератор — конвертируем тепло в электричество термогенератором
Я расскажу как получить электричество из тепла и как построить своими руками термоэлектрогенератор средних размеров, который можно использовать в походах и на открытой природе, а также просто так, для зарядки электронных устройств, посредством зарядки перезаряжаемых батарей от любого источника огня. При использовании ракетной печи или походной печки и газа для более быстрого сгорания, сгенерируется больше энергии.
Термоэлектрический генератор идеально подходит для выживания в случае стихийных бедствий, поскольку позволяет производить электроэнергию из легкодоступного источника — огня. Солнечную энергию можно получить только днем, а сбор лунного света неэффективен и требует создания дорогой линзы, энергию ветра возможно получить не в любой день. Огонь — это мощный и опасный источник энергии, поэтому будьте осторожны при использовании устройства и остерегайтесь горячей части радиатора и т.
д.
Шаг 1: Необходимые детали
Показать еще 7 изображений
- 1х Элемент Пельтье (термоэлектрический преобразователь)
- Алюминиевый радиатор среднего размера (я достал свой из старого ПК)
- Толстый электрический кабель двух цветов (опционально)
- Входные и выходные разъемы/гнезда, предварительно купленные или изготовленные (для ввода и вывода энергии) (опционально)
- Проектный корпус, частично теплозащищенный, если возможно. Используйте изоляционный материал, металл, фольгу и т.д. (опционально)
- Термопаста (опционально), алюминиевая фольга (желательно)
- Резак для резки тонких металлов
- Ножницы по металлу
- Разные отвертки (для закручивания винтов корпуса и входов/выходов)
- Разные винты и болты (для крепления металлических пластин и радиатора)
- Паяльник и припой (опционально) для надежного крепления
- Аккумуляторная батарея низкой или средней мощности (для подзарядки)
- Термоусадочные трубки для защиты проводов от тепла (необходимо)
- 1х блокирующий диод, чтобы предотвратить обратную зарядку.
- 2 алюминиевые банки (металлическая пластина)
- Толстая медная проволока
- Цифровой мультиметр
Все, что отмечено как опциональное, не обязательно к сборке термогенератора, но будет полезным, например корпус для аккумулятора и блокирующий диод.
Шаг 2: Конструирование
Показать еще 6 изображений
Построить корпус и тепловой генератор электричества довольно просто.
Во-первых, отрежьте от алюминиевых банок дно и крышку и разрежьте получившиеся куски пополам. Сложите 4 куска вместе и, прижав, вырежьте отверстия в углах для гаек. Прижмите листы гайками. Основа для устройства готова.
Если имеется термопаста, намажьте её на радиатор и основу, используя старую кредитку. Вам нужен квадрат размером с элемент Пельтье для выработки электричества. Поместите элемент Пельтье холодной стороной к радиатору, а горячей к алюминию. Проверить стороны можно подключив модуль к двум батареям 1.5v и потрогав каждую из сторон.
Нужно положить модуль между радиатором и алюминиевыми листами и немного вдавить в термопасту.
Теперь, используя плоскогубцы, нужно обернуть медную проволоку вокруг выпирающих частей радиатора и под болтами на алюминиевой основе. Это соединит радиатор, основу и элемент Пельтье друг с другом. Основной блок сделан.
Шаг 3: Тестирование теплогенератора
Я использовал для теста термоэлектрического генераторного модуля одну маленькую свечку внутри оловянной банки, покрытой изоляционной лентой и подставку из металлического корпуса компьютерного вентилятора. В зависимости от количества тепла, мощность будет медленно подниматься и продолжать расти до заданного напряжения.
Также на эффективность влияет охлаждение радиатора, в холодный день радиатор будет остывать быстрее. К устройству могут быть подключены топливная или ракетная печь, этим можно заряжать аккумуляторы или электронные устройства.
На самом деле эта вещь не подходит для повседневного использования, поскольку элемент Пельтье рано или поздно сломается и сделает устройство неэффективным. В любом случае, оно может использоваться для получения электроэнергии в походе, при экстренных случаях и т.
д.
Смотрите видео для тестов и показаний напряжения и скорости его подъема. Тест дома с питанием от свечки. Второй тест с маленькой печкой, в котором видно, что если непрерывно подавать топливо, то за 3-4 минуты можно зарядить батарею или две.
Файлы
- ElectroThermal Generator Test..mp4
- Thermal Power Unit,Rocket,Hobo Stove Test..mp4
Шаг 4: Улучшения
Возможные следующие модернизации устройства:
- Добавьте еще одну ячейку Пельтье чтобы удвоить выход напряжения.
- Подключите Joule Thief или несколько для небольшого увеличения напряжения.
- Используйте более качественные теплопроводные материалы, больший радиатор и более толстую алюминиевую или медную плиту в качестве основы.
- Можно качественнее закрепить ячейку Пельтье при помощи медной проволоки или термопасты, что улучшит перенос тепла.
- Используйте ракетную печь вместо открытых источников огня. Жар ракетных печей локализован, что будет эффективнее заряжать устройства.
- Используйте несколько связанных друг с другом устройств, соединив их последовательно над источником огня, чтобы увеличить выход напряжения.
- Можно улучшить термоизоляцию на проводах, фольге и изоляционной ленте (ракетные печи, как правило, немного плавят провода)
- Сделать запас компонентов и деталей (если что-то сломается или прогорит, всегда можно будет починить устройство)
Оглавление
- Шаг 1: Необходимые детали
- Шаг 2: Конструирование
- Шаг 3: Тестирование теплогенератора
- Шаг 4: Улучшения
Престо! Изобретатель с Аляски превращает тепло дровяной печи в электричество
Глядя на тепло, исходящее от трубы дровяной печи его друга, аляскинцу Тео Граберу пришла в голову идея. Что, если бы кто-то мог взять это тепло и преобразовать его в электричество? Что, если бы шумный генератор, грохочущий возле хижины его друга, мог уйти в прошлое?
Спустя годы исследований и инженерных разработок у основателя Alaska Dynamics появилась идея использовать эту энергию с помощью своего генератора дровяной печи Delta-T.
Устройство представляет собой частично каталитический преобразователь, частично термоэлектрический генератор — все это вдохновлено технологиями космических путешествий, созданными в надежде обеспечить питание отдаленных жилых домов на Аляске.
Грабер считает, что генератор понравится любителям выходного дня, которые ищут более энергоэффективный способ освещения своих кают и приготовления кофе. Но генератор может иметь более серьезные последствия. Грабер сказал, что генератор может быть «фантастическим» для жителей Аляски, потому что каталитический нейтрализатор устройства не только будет сжигать древесину более эффективно, помогая жителям справиться с проблемами качества воздуха в регионе, но и поможет компенсировать высокие цены на электроэнергию.
Доработка прототипа
Производство все еще находится на очень ранней стадии. 42-летний Грабер работает над прототипом благодаря кредиту Kiva Zip в размере 5000 долларов, одобренному Корпорацией экономического развития Анкориджа.
Он надеется закончить прототип в следующем месяце и приступить к созданию продукта, который он сможет продавать в течение года.
Это уже вызвало интерес жителей Аляски. Генератор стал финалистом конкурса арктических инноваций и фонда новых технологий Управления энергетики Аляски.
«Людям, которые владеют сельскими хижинами, нравится идея просто разжечь костер, и загорится свет», — сказал Грабер. «Они взволнованы».
Космические технологии
Грабер, живущий на Аляске с 1995 года, всегда был немного мастером. Еще в детстве он был очарован машинами, постоянно разбирал их, собирал обратно и учился ремонтировать. Несмотря на изучение антропологии в колледже, Грабер продолжал работать машинистом и сварщиком, в конце концов изучив программы трехмерного моделирования CAD. Он потратил годы на разработку рентгеновских технологий, изучая все, от коррозии в трубопроводах до гигантских блоков сыра. Грабер провел два года, помогая проектировать и строить винокурню на Аляске.
Все его навыки пригодились, когда Грабер решил разработать преобразователь.
РЕКЛАМА
Грабер сказал, что его вдохновил термоэлектрический генератор, который использовался для питания космического корабля «Вояджер-1», запущенного в 1977 году. и холод космоса.
Используя этот принцип, Грабер разработал идею преобразователя. Но была загвоздка. Даже самые горячие дровяные печи не производят достаточно тепла в своих дымоходах, чтобы создать достаточно сильную разницу температур для выработки электроэнергии. Поэтому Грабер добавил каталитический нейтрализатор, позволяющий печи быстрее достигать более высоких температур.
В то время как некоторые каталитические нейтрализаторы могут быть сложны в использовании, требуя сложной загрузки печи и ручного управления нейтрализатором, чтобы найти правильные температуры, Грабер сказал, что его нейтрализатор спроектирован как автоматический.
Генератор предназначен для подключения к основанию печной трубы. После этого, по его словам, пользователи просто начнут топить свои дровяные печи, как обычно.
Выходная мощность
Graber ожидает, что первая версия прототипа будет производить около 130 ватт в час во время работы, что в сумме составляет от 2 до 3 киловатт в день. Этого достаточно, чтобы осветить комнату, включить небольшое радио и зарядить ноутбук.
Первые версии генератора лучше всего дополняли другие источники питания, такие как солнечные панели или газовый генератор.
«Я хочу, чтобы выходной сигнал мог быть полноценным источником энергии», — сказал Грабер. «Одного из этих устройств было бы достаточно, чтобы привести в действие» кабину.
Он надеется получить генератор по цене ниже 1000 долларов за единицу. Материалы заказаны, и в течение следующего месяца Грабер планирует приступить к изготовлению своего генератора. Оттуда он пройдет всестороннее тестирование, прежде чем он сможет рассмотреть вопрос о выпуске продукта на рынок.
Джон Биттнер, вице-президент Корпорации экономического развития Анкориджа, считает, что у генератора Грабера большой потенциал.
Кредит Kiva требует одобрения доверительного управляющего, и AEDC является одним из двух доверительных управляющих в штате. Проект является его первым одобрением.
Грабер «один из тех людей, которые постоянно интересуются миром и тем, как все устроено», — сказал Биттнер. «У него было врожденное понимание вещей, которое позволяет ему создавать вещи, используя существующие технологии, которые соединяются действительно уникальным образом».
Свяжитесь со Сюзанной Колдуэлл по адресу suzanna(at)alaskadispatch.com
Бездымная «деревянная» печь может обеспечить энергией небольшой дом, используя мусор в качестве топлива
Новая высокоэффективная бездымная «деревянная» печь вырабатывает электроэнергию при обогреве вашего дома и приготовление пищи… И он может использовать отходы в качестве топлива!
Модель InStove построена вокруг большой кастрюли. Он может сжигать древесину, пеллеты и практически любое другое топливо из биомассы, включая отходы урожая, навоз, макулатуру и другой мусор.
Он питается сам и может часами работать без присмотра.
Печь служит термоэлектрическим генератором. Он способен поддерживать температуру топки до 2200 градусов, производя высокоэффективное тепло, горячую воду и 500 Вт электроэнергии.
Генератор работает тихо, а его выхлоп почти не дымит.
InStove может легко удовлетворить все потребности в отоплении и электричестве дома площадью 1200 квадратных футов без какого-либо дополнительного источника энергии.
Его создатели говорят, что технология настолько эффективна, что конкурирует с природным газом и пропаном.
Технология термоэлектрического генератора работает лучше всего в самые темные и холодные дни года, когда все другие устойчивые источники энергии испытывают трудности, что делает ее идеальным дополнением к домам на солнечной энергии, которые все еще подключаются к сети в пасмурные дни.
Они стоят около 900 долларов США и имеют срок службы 10 лет. Его производители говорят, что печи часто окупаются в течение нескольких месяцев только за счет экономии топлива.
InStoves борются с глобальным потеплением и спасают жизни
Само по себе благородное дело, миссия компании больше, чем просто помочь американцам выйти из сети. Он также направлен на борьбу с двумя основными причинами глобального потепления — вырубкой лесов и выбросами углерода при приготовлении пищи на открытом огне.
Каждый день 3 миллиарда человек готовят пищу на открытом огне из биомассы, создавая такое загрязнение, которое может конкурировать с автомобилями по всему миру. Печи InStove готовят большое количество пищи на небольшом количестве палочек, которые можно собрать без вреда для окружающей среды, при этом практически не образуя дыма:
На веб-сайте InStove говорится, что неэффективные методы приготовления пищи, используемые почти половиной населения мира, вызывают серьезные проблемы со здоровьем и окружающей средой:
- Загрязнение воздуха внутри помещений из-за сжигания твердого топлива, такого как древесина, ежегодно приводит к преждевременной смерти 4,3 миллиона человек.
