Вход на сайт

Зарегистрировавшись на сайте Вы сможете добавлять свои материалы






Электричество из тепла самодельная установка


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

  1. 1х Элемент Пельтье (термоэлектрический преобразователь)
  2. Алюминиевый радиатор среднего размера (я достал свой из старого ПК)
  3. Толстый электрический кабель двух цветов (опционально)
  4. Входные и выходные разъемы/гнезда, предварительно купленные или изготовленные (для ввода и вывода энергии) (опционально)
  5. Проектный корпус, частично теплозащищенный, если возможно. Используйте изоляционный материал, металл, фольгу и т.д. (опционально)
  6. Термопаста (опционально), алюминиевая фольга (желательно)
  7. Резак для резки тонких металлов
  8. Ножницы по металлу
  9. Разные отвертки (для закручивания винтов корпуса и входов/выходов)
  10. Разные винты и болты (для крепления металлических пластин и радиатора)
  11. Паяльник и припой (опционально) для надежного крепления
  12. Аккумуляторная батарея низкой или средней мощности (для подзарядки)
  13. Термоусадочные трубки для защиты проводов от тепла (необходимо)
  14. 1х блокирующий диод, чтобы предотвратить обратную зарядку.
  15. 2 алюминиевые банки (металлическая пластина)
  16. Толстая медная проволока
  17. 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

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

Шаг 4: Улучшения

Возможные следующие модернизации устройства:

  1. Добавьте еще одну ячейку Пельтье чтобы удвоить выход напряжения.
  2. Подключите Joule Thief или несколько для небольшого увеличения напряжения.
  3. Используйте более качественные теплопроводные материалы, больший радиатор и более толстую алюминиевую или медную плиту в качестве основы.
  4. Можно качественнее закрепить ячейку Пельтье при помощи медной проволоки или термопасты, что улучшит перенос тепла.
  5. Используйте ракетную печь вместо открытых источников огня. Жар ракетных печей локализован, что будет эффективнее заряжать устройства.
  6. Используйте несколько связанных друг с другом устройств, соединив их последовательно над источником огня, чтобы увеличить выход напряжения.
  7. Можно улучшить термоизоляцию на проводах, фольге и изоляционной ленте (ракетные печи, как правило, немного плавят провода)
  8. Сделать запас компонентов и деталей (если что-то сломается или прогорит, всегда можно будет починить устройство)

Можно ли производить электроэнергию напрямую из тепла?

Если у вас много тепла, вы можете делать то же, что и электростанции - вы можете использовать тепло для выработки пара и использовать пар для вращения турбины . Турбина может приводить в действие генератор , вырабатывающий электричество. Эта установка очень распространена, но требует изрядного количества оборудования и места.

Если вы хотите вырабатывать электричество из тепла простым способом, не имеющим движущихся частей, для этого обычно используются термопары .

Термопары

используют преимущества электрического эффекта, возникающего на стыках между разными металлами. Например, возьмем две железные и одну медную проволоку. Скрутите вместе один конец медной проволоки и один конец одной из железных проволок. Проделайте то же самое с другим концом медной и другой железной проволоки. Если вы нагреете один из витых переходов (возможно, спичкой) и присоедините два свободных конца к вольтметру, вы сможете измерить напряжение.Точно так же, если вы подсоедините два металлических провода к батарее, одно соединение станет горячим, а другое - холодным.

Межпланетные спутники, летящие к таким планетам, как Юпитер и Сатурн, настолько далеки от Солнца, что не могут использовать солнечные батареи для выработки электроэнергии. Эти спутники используют РИТЭГов ( радиоизотопных термоэлектрических генераторов ) для выработки энергии. РИТЭГ использует радиоактивный материал (например, плутоний) для выработки тепла, а термопары преобразуют тепло в электричество.РИТЭГи не имеют движущихся частей, поэтому они надежны, а радиоактивный материал выделяет тепло в течение многих лет.

,

Отопление электричеством, преимущества и недостатки электрического отопления

Является ли электрическое отопление экологически чистым?

Определение того, является ли электричество эффективным и экологически ответственным способом обогрева дома, также должно включать начальное производство электроэнергии. Эффективность сжигания ископаемого топлива для выработки электроэнергии составляет около 30-60%. Существуют также значительные потери в линиях электропередачи, поэтому общая энергоэффективность электрического тепла значительно зависит от местоположения и местного источника производства электроэнергии.

Отопление электричеством из возобновляемых источников, таких как ветер, солнце или гидроэлектростанция, намного чище, чем электричество, произведенное за счет сжигания ископаемого топлива, такого как угольные или газовые электростанции. К счастью, доля зеленой электроэнергии в США растет с возобновляемой генерацией, что обеспечило новый рекорд в 742 миллиона мегаватт-часов (МВтч) электроэнергии в 2018 году, что почти вдвое превышает 382 миллиона МВтч, произведенных в 2008 году. Возобновляемые источники энергии обеспечили 17,6% выработки электроэнергии в США в 2018 году.

Почти 90% прироста возобновляемой электроэнергии в США в период с 2008 по 2018 год было связано с ветровой и солнечной генерацией. Выработка ветровой энергии выросла с 55 миллионов МВтч в 2008 году до 275 миллионов МВтч в 2018 году (6,5% от общего производства электроэнергии), уступая только традиционной гидроэлектростанции с 292 миллионами МВтч (6,9% от общего объема производства). Это хорошая новость для сокращения углеродного следа наших энергетических потребностей.

Это для сравнения с Канадой, где около 67% электроэнергии в Канаде поступает из возобновляемых источников и 82% из источников, не связанных с выбросами парниковых газов. Канада является вторым по величине производителем гидроэлектроэнергии в мире.

Особенность электрического отопления в новых или отремонтированных зеленых высокоэффективных домах заключается в том, что по мере увеличения процента выработки электроэнергии из возобновляемых источников ваша система отопления по умолчанию сокращает углеродный след.

Источники электрического тепла:

Отопление электричеством - это не только обогреватели на плинтусе или электрическая печь с принудительной подачей воздуха. КПД и БТЕ, передаваемые через электрические радиаторы, печи, конвекционные обогреватели или бойлеры для водяных излучающих полов, попадают в категорию «электрического тепла» и одинаково эффективны в БТЕ на ватт.По эффективности они также не уступают тепловложению, которое вы получали бы от электрической плиты, фена, тостера или даже электрической грелки вокруг больной шеи.

То, как какое-либо из этих устройств или приборов отдает тепло, будет иметь некоторое влияние на эффективность, но это больше связано с тем, насколько хорошо оно распределяется. Обогрев всего дома электрическими радиаторами, разбросанными по всему дому, будет лишь немного эффективнее, чем включение духовки и открытие двери, но это только потому, что в этом случае тепло концентрируется в одной области и, следовательно, происходит небольшое увеличение потерь тепла через стены возле источника, или как теплый воздух поднимается вверх и выходит через вытяжку печи.Подобные централизованные источники тепла также оставляют в некоторых частях дома более прохладную температуру, и, поскольку большинство людей склонны поддерживать в доме базовую температуру, с большей вероятностью в доме будут возникать горячие точки, особенно те, которые плохо изолированы.

При одинаковом вводе энергии количество тепла, добавляемого к дому через любой источник тепла электрического сопротивления (например, тостер или электрическую плиту), равно теплу, доставляемому обычными системами электрического отопления. Ходить по дому с феном было бы не менее эффективно (если не считать прилагаемых усилий), чем пользоваться электропечи.Даже работающий компьютер или заряжающий мобильный телефон добавят в ваш дом такое же количество БТЕ на ватт, что и настоящий «обогреватель».

Тепловой насос, работающий на электричестве, а не на газе, также квалифицируется как электрическое тепло; это единственное исключение из правила равной эффективности, так как это не электрическое сопротивление тепла, а электричество питает конденсатор и вентилятор. См. Наше видео-объяснение того, как работают тепловые насосы, для более подробной информации.

Типы электронагревателей сопротивления:

Пневматическая электропечь:

Хотя это дешевле, чем масляная печь, это не дешевый и эффективный способ обогрева с помощью электричества.Помимо стоимости работы печи и воздуховодов (которые могут быть довольно дорогими), для эксплуатации требуется не только выработка тепла, но и энергия, необходимая для его распределения по всему дому. Потери тепла могут происходить через воздуховоды в помещениях, которые вы не собираетесь отапливать, что еще больше снижает общую эффективность.

Электропечи также потребуют регулярного обслуживания, замены фильтров и очистки каналов. Эти затраты также следует учитывать. Ожидаемая продолжительность жизни от 15 до 20 лет.

Для наилучшей работы электропечи важен соответствующий размер, и больший размер не всегда лучше. Печь, слишком большая для данного помещения, завершит цикл нагрева быстрее, тратя больше времени на фазу запуска, а не на рабочий уровень максимальной эффективности. А печи меньшего размера дешевле, так что это беспроигрышная ситуация.

Электрические обогреватели плинтусов:

В электрических обогревателях плинтуса есть элементы, которые выделяют тепло, которое затем распределяется в процессе конвекции.Нагретый воздух поднимается через металлические ребра, а холодный воздух всасывается через дно.

Обогревателями плинтуса можно управлять в зональной системе, с термостатами в каждой комнате. Это может помочь снизить общее потребление, позволяя поддерживать более низкую температуру в редко используемых местах.

Оптимальное размещение обогревателей плинтуса - под окнами, так как именно там будут наибольшие потери тепла. Также важно, чтобы они были установлены на высоте дюйма над уровнем пола, чтобы воздух мог поступать через дно.

Электрические конвекционные обогреватели:

Конвекционный обогреватель похож на обогреватель для плинтуса, но с прикрепленным вентилятором. Итак, опять же, разница не в эффективности, а в доставке. Они могут обогревать комнату быстрее, чем плинтусы, и распределять тепло более равномерно, но, с другой стороны, дополнительное движение воздуха может мешать пыли больше, чем плинтусы, как печь. И, в зависимости от выходной мощности в децибелах конкретного устройства, он, возможно, также добавит элемент шума.

Выбор между плинтусами и конвекционными обогревателями - это только вопрос стоимости покупки и личных предпочтений, а не вопрос эффективности. Они немного дороже, так как в них есть движущиеся части, но их нельзя продавать в сравнении с конвекционными обогревателями, поскольку распространено заблуждение, что они обеспечивают большую эффективность.

Электрические теплые полы:

Нагревательные кабели можно прокладывать как под плиткой, так и под паркетом. Это не дешевая система в установке, но это очень удобный способ отвода тепла.Излучающее тепло в пол также может быть достигнуто с помощью систем водяного отопления, которые при нагреве водой от электрического бойлера снова предлагают такое же количество БТЕ на ватт, но этот тип системы действительно необходимо устанавливать при строительстве домов.

Другие страницы об экологически безопасных вариантах отопления см. Здесь , из EcoHome Руководства по экологическому строительству

,Инженеры

разрабатывают микросхемы, преобразующие потраченное впустую тепло в полезную энергию - ScienceDaily

По оценкам, до двух третей энергии, потребляемой в США каждый год, уходит в виде тепла. Возьмем, к примеру, автомобильные двигатели, портативные компьютеры, сотовые телефоны и даже холодильники, которые нагреваются от чрезмерного использования.

Представьте, если бы вы могли улавливать выделяемое ими тепло и превращать его в больше энергии.

Доцент кафедры машиностроения Университета штата Юта Матье Франкур (Mathieu Francoeur) открыл способ производить больше электричества из тепла, чем считалось возможным, создав кремниевый чип, также известный как «устройство», которое преобразует больше теплового излучения в электричество.Его результаты были опубликованы в статье A Near-Field Radiative Heat Transfer Device, в последнем выпуске Nature Nanotechnology .

Исследователи ранее определили, что существует теоретический «предел черного тела» на то, сколько энергии может быть произведено из теплового излучения (тепла). Но Francoeur и его команда продемонстрировали, что они могут выйти далеко за пределы черного тела и производить больше энергии, если они создадут устройство, которое использует две кремниевые поверхности очень близко друг к другу.Команда изготовила чип 5 мм на 5 мм (размером с головку ластика) из двух кремниевых пластин с наноскопическим зазором между ними толщиной всего 100 нанометров, или одной тысячной толщины человеческого волоса. Пока чип находился в вакууме, они нагревали одну поверхность и охлаждали другую поверхность, создавая тепловой поток, способный генерировать электричество. Идея создания энергии таким образом не уникальна, но Франкер и его команда обнаружили способ равномерно подогнать две кремниевые поверхности друг к другу в микроскопическом масштабе, не касаясь друг друга.Чем ближе они друг к другу, тем больше электроэнергии они могут произвести.

«Никто не может излучать больше излучения, чем предел черного тела», - сказал он. «Но когда мы перейдем к наномасштабу, вы сможете».

В будущем Francoeur предполагает, что такую ​​технологию можно будет использовать не только для охлаждения портативных устройств, таких как ноутбуки и смартфоны, но и для направления тепла на увеличение срока службы батареи, возможно, на 50%. Например, ноутбук с шестичасовой зарядкой может подскочить до девяти часов.

Чипы могут использоваться для повышения эффективности солнечных панелей за счет увеличения количества электричества от солнечного тепла или в автомобилях, чтобы забирать тепло от двигателя для питания электрических систем. Они также могут быть разработаны для установки в имплантируемые медицинские устройства, такие как кардиостимуляторы, для которых не требуются сменные батареи.

Еще одним преимуществом является то, что такая технология может помочь продлить срок службы компьютерных процессоров, сохраняя их прохладными и уменьшая износ, а также позволяет сэкономить больше энергии, которая в противном случае использовалась бы вентиляторами для охлаждения процессоров.По мнению Франкора, это также может помочь улучшить окружающую среду.

«Вы возвращаете тепло в систему как электричество», - сказал он. «Прямо сейчас мы просто выбрасываем его в атмосферу. Он нагревает вашу комнату, например, а затем вы используете кондиционер для охлаждения вашей комнаты, что тратит больше энергии».

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом штата Юта . Примечание. Содержимое можно редактировать по стилю и длине.

,

Смотрите также