Facem electricitate gratuită - un simplu generator de casă. Cum să-ți faci propriul generator din elemente Peltier

Ecologia cunoașterii. Elementele Peltier sunt dispozitive atât de mici (de obicei 4x4 cm), constând din plăci ceramice și un bimetal între ele, prin care, atunci când unul este încălzit,

Vom vorbi despre un generator de temperatura bazat pe elemente Peltier.

Elementele Peltier sunt dispozitive atât de mici (de obicei 4x4 cm), constând din plăci ceramice și un bimetal între ele, prin care se generează un curent electric atunci când o parte este încălzită și cealaltă este răcită. Sau invers, aplicând curent, încălzim o parte și răcim cealaltă. Această proprietate a elementelor Peltier este folosită la fabricarea frigiderelor portabile, dar mă interesează în primul rând capacitatea de generare a acestor dispozitive.

Într-adevăr, foarte convenabil. Încălziți o parte a elementului, răciți cealaltă parte și obțineți suficient curent și tensiune pentru a încărca, de exemplu, un telefon mobil sau alte dispozitive electronice. În general, am probleme cu electricitatea, nu se întâmplă des, așa că am nevoie vitală de așa ceva. Nu, desigur, panourile solare pot rezolva parțial problema lipsei de electricitate. Aceasta, în această etapă, consider în general una dintre cele mai bune surse de energie alternativă. Prin urmare, am și o baterie solară (despre care voi vorbi mai târziu), mică, dar suficientă pentru mine. Produce undeva între 1 și 1,5 amperi la o tensiune de 5 până la 15 volți.

Dar soarele nu este întotdeauna acolo, așa că termogeneratorul s-a dovedit a fi mai necesar. Da, chiar și în afara civilizației este necesar și cred că și supraviețuiștii sunt interesați de astfel de lucruri.

Pentru a crea un termogenerator, nu toate elementele Peltier sunt potrivite, ci doar cele care mențin o temperatură de 300-400 de grade. Desigur, este posibil să se realizeze un generator din elemente obișnuite, cele folosite în frigidere, dar doar ca experiment. Pentru că de îndată ce te supraîncălzi, elementul se va defecta. Puteți achiziționa elemente la temperatură ridicată de la americani sau chinezi.

Poți achiziționa elemente de la compatrioții tăi, dar la un preț fabulos, iar așa nu este calea noastră.

Așa că termogeneratorul meu este încălzit de un arzător cu ulei (folosind cel mai ieftin ulei de floarea soarelui obișnuit).

Care este plasat într-o astfel de carcasă pliabilă, constând dintr-o cutie de tablă, un regulator de înălțime a arzătorului și elementul Peltier în sine.

Arzătorul în sine constă și dintr-o cutie și un fitil de cărbune.

Puteți face un astfel de fitil folosind această instrucțiune video.

Personal, fac astfel de fitiluri din cărbuni de la un foc, locuitorii avansați ai orașelor mari pot cumpăra pur și simplu cărbune dintr-un magazin. Un astfel de arzător este bun în sine, poate fi folosit ca sursă de iluminare, în loc de lumânări. Nu este nevoie de mult ulei pentru a funcționa, nu fumează mult și poate arde zile întregi.

Acesta este un element Peltier, un radiator pentru răcirea unui procesor de calculator, cu un ventilator, este plasat deasupra acestuia.

Acesta este regulatorul nivelului de foc al arzătorului. L-am făcut de pe un CD-rom mort. Poate fi făcut din orice, atâta timp cât imaginația ta funcționează.

Am un element Peltier (în această versiune, două sau trei elemente, unul peste altul, toate lubrifiate cu pastă termică) intercalat între un radiator de răcire și un radiator de încălzire.

Am umplut spațiul din jurul elementului cu cauciuc (din călcâiele pantofilor inutile) și l-am lipit pe toate împreună cu etanșant termic pentru automobile.

Ventilatorul de răcire a fost realizat dintr-un motor de 3 volți de pe același CD-rom defect și paletele unui ventilator standard de la un cooler de computer. Motorul și ventilatorul au fost conectate folosind superglue chinezesc și un suport de disc de pe același CD-rom. Rezultatul este un ventilator de răcire care începe să funcționeze la un volt și jumătate și consumă foarte puțin curent.

Pentru caloriferul de incalzire am luat un calorifer de la un cooler de procesor vechi.

Tensiunea, de aproximativ 6-8 volți, merge la convertor, unde scade la cei cinci volți necesari dispozitivelor.

Am scris deja despre acest convertor. http://tutankanara.livejournal.com/410005.html

Aici este generatorul în sine asamblat. De îndată ce (într-un minut sau două) tensiunea generată atinge un volt și jumătate, ventilatorul de răcire începe să se rotească, iar partea rece a elementului începe să se răcească. Termogeneratorul intră în modul de funcționare în câteva minute. Poate alimenta ghirlande cu LED-uri și poate încărca dispozitive electronice. Generatorul meu produce aproximativ 400 de miliamperi de curent la 5 volți. Puterea curentului depinde de elementul utilizat. Dacă se poate, voi pune elemente mai bune.

De asemenea, acest dispozitiv, dacă scoateți piesa generatorului, poate fi folosit ca un arzător obișnuit pentru fierberea apei. De obicei umplu borcanul pe jumătate și fierbe în 10-15 minute. publicat

În acest articol final, vă voi spune că aceste module nu numai că sunt capabile să ofere o diferență de temperatură pe părțile lor cu o cantitate decentă de electricitate, dar sunt și capabile să genereze electricitate dacă o parte a elementului este răcită forțat și altele încălzite.

Fără sarcină, diferență de temperatură ~100°C

În aceste teste, s-a oferit voluntar un mic modul TB109-0.6-0.8, cu o suprafață de doar 3,12 mp. Permiteți-mi să vă reamintesc rolul său.., aspectul și caracteristicile:

Pentru a testa Peltier în modul generator electric, a fost asamblat un suport mic, care conține următoarele dispozitive: un încălzitor, un voltmetru, un ampermetru și o sarcină, au fost necesare și un radiator și o bucată de gheață într-o pungă impermeabilă și, bineînțeles, TB109-0.6-0.8 experimental propriu-zis. Încălzitorul era un rezistor de 20W 5.6 Ohm, care a fost încălzit la aproximativ 80-90 de grade. Pentru a îmbunătăți contactul termic al elementului Peltier cu încălzitorul, a fost folosită o garnitură termoconductivă Namaconda, scoasă dintr-o sursă de alimentare uzată a computerului.

Să începem testarea.

Primul test a fost efectuat cu o sarcină de 1 Ohm conectată la pinii Peltier și a fost folosit un radiator la temperatura camerei ca răcitor.

Am reușit să obținem 0,117V de la modul la un curent de 119,5mA sau 14mW, cu o diferență de temperatură de aproximativ 60 de grade.

Sarcină 1 Ohm, diferență de temperatură ~100°C

Cu o diferență de temperatură de 100 de grade, modulul a produs rezultate mai bune și anume: 0.21V 0.22A sau 46mW.

Următorul test a fost efectuat cu o sarcină de 20 ohmi.

Sarcină 20 Ohm, diferență de temperatură ~100°C

Modulul a produs 1,31 V la un curent de 66 mA sau 86 mW.

La inactiv, prima fotografie, modulul producea 2,19V.

Concluzie - modulele Peltier pot fi utilizate cu succes pentru a genera energie electrică. Dacă modulul conține 109 termocupluri, cu o suprafață de 3,12 mp. cu o diferență de temperatură de 100 de grade, a fost capabil să producă 86 mW la un volt și jumătate și mai mult de 2 V la relanti, apoi un modul cu o suprafață mult mai mare și diferență de temperatură este suficient pentru a alimenta un mic iluminator LED sau radio , sau pentru a încărca bateriile. Dar, din păcate, utilizarea lor este foarte limitată de prețul lor.

Exemple de aplicații: diverse TAG-uri, de la cele turistice portabile, care pot fi atașate la o oală lângă foc și se pot asculta radioul, până la RTG-uri, care sunt folosite pentru a alimenta obiecte autonome la distanță, greu accesibile (de exemplu, faruri). ) sau pe sateliții spațiali.

Mulțumire pentru modulele oferite companiei – Radioelectronica.

Folosind dispozitive simple, puteți utiliza pierderile de căldură din încălzirea aerului sau a lichidelor. În acest articol vă vom spune cum să utilizați energia reziduală a sobelor, cazanelor și focurilor deschise, transformând-o într-un curent electric continuu de putere redusă.

Orice proces chimic are loc cu eliberarea diferitelor tipuri de energie. O sursă atât de puternică precum arderea a fost folosită în orice moment. Poate fi numită sursa primară de căldură și lumină. Aproape toate substanțele de pe Pământ ard, eliberând căldură și lumină în cantități diferite. Transformarea energiei termice în energie electrică nu este dificilă dacă ai la îndemână o turbină cu abur funcțională, similară cu cele instalate în centralele termice. Acesta este un dispozitiv voluminos și complex, care este puțin probabil să găsească un loc în camera cazanelor unei case de țară. Vom incerca sa beneficiam de caldura generata de incalzirea sobei sau incalzirea apei.

Efectul Peltier este un fenomen de diferență de temperatură atunci când termocuplurile de două tipuri diferite de conductori (de tip p și de tip n) interacționează atunci când un curent continuu trece prin ele. Efectul Seebeck este o consecință a efectului Peltier, când se generează un curent electric atunci când unul dintre termocupluri este încălzit. Nu vom descrie în detaliu termodinamica procesului - această informație greu de înțeles poate fi găsită cu ușurință în literatura de referință. Ne interesează rezultatul și opțiunile pentru utilizarea sa practică.

Design modul termoelectric

Un modul termoelectric (TEM) este format din mai multe termocupluri conectate între ele printr-o placă de cupru. Câmpul termocuplului este lipit între două plăci ceramice. Este posibil să asamblați un astfel de modul numai într-un mediu din fabrică. Dar puteți asambla și mai multe TEM-uri pentru propriile nevoi acasă. Elementele Peltier-Seebeck sunt disponibile spre vânzare gratuită în magazinele specializate (și pe site-urile web) care vând echipamente tehnologice.

Asamblarea unui TEM de 5 V

Ce vei avea nevoie:

• Modul Peltier TEC1-12705 (40x40) - 2 buc.;
• convertizor de tensiune DC boost EK-1674;
• tabla duraluminiu grosime 3 mm;
• un recipient de apă cu fundul perfect plat (oală);
• lipici fierbinte;
• ciocan de lipit

Decupăm două plăci identice dintr-o foaie de duraluminiu, puțin mai mari decât două module aflate unul lângă celălalt. Întărim plăcile de pe module pe ambele părți cu lipici fierbinte. Fixăm (cu lipici fierbinte) „sandvișul” rezultat pe fundul oalei. Acest design poate fi deja pus pe foc, dar vom obține un 1,5 V inutil la ieșire. Pentru a îmbunătăți performanța, avem nevoie de un convertor boost, pe care îl lipim în circuit. Va crește tensiunea la 5 V, iar acest lucru este deja suficient pentru a încărca un telefon mobil.

Atenţie! Convertorul are dimensiuni de 1,5x1,5 cm Daca nu ai abilitati profesionale, incredintezi lipirea unui specialist.

Diferența de temperatură în designul nostru este obținută prin încălzirea unei părți (din cuptor sau flacără) și răcirea celeilalte (apa în oală). Desigur, cu cât diferența este mai mare, cu atât modulul este mai eficient. Prin urmare, pentru a funcționa în modul microgenerator, veți avea nevoie de o temperatură relativ scăzută a apei în oală (este mai bine să o înlocuiți periodic). Pentru a genera râvnitul 5 V, este suficient să plasați structura pe un pahar cu o lumânare aprinsă.

Prin combinarea proporțională a mai multor module, obținem un sistem de generare a energiei mai eficient. În consecință, prin creșterea structurii, creștem proporțional schimbătorul de căldură. În acest caz, suprafața de răcit trebuie acoperită complet cu un recipient cu apă (cea mai simplă și mai accesibilă opțiune).

Totul este atât de simplu încât simți imediat dorința de a asambla mai multe module într-un singur sistem și de a genera 220 V din foc. Și apoi conectați încălzitorul de ulei sau aparatul de aer condiționat. Un astfel de sistem simplu are dezavantajele sale, iar principalul este eficiența scăzută. De obicei, această cifră nu depășește 5%. Acest lucru are ca rezultat un curent relativ scăzut de 0,5 - 0,8 A și o putere foarte scăzută - până la 4 W.

Pentru o pompă sau o lampă incandescentă, acest lucru este neglijabil, dar suficient pentru:

• încărcarea bateriilor până la bateriile motocicletei (în opțiuni proporționale cu cerințele);
• funcționarea lămpilor cu diode emițătoare de lumină (LED);
• receptor radio

Iarna, un sistem amplasat pe o sursa de caldura situata in exterior va functiona cat mai eficient.

Costuri materiale pentru asamblarea unui microgenerator termoelectric de 5V:

*- acest model de element a fost ales din motive de preț. Gama de TEM de la companiile furnizor este destul de largă, ceea ce vă permite să selectați modele mai productive (până la 8 V) (sunt semnificativ mai scumpe).

Produsele fabricate din fabrică cu acest design abia încep să apară la vânzare. Producția în serie se realizează în loturi mici, iar gama este mică. Costul unei astfel de „găleți” începe de la 2.500 de ruble.

Un generator termic din fabrică este un dispozitiv bazat pe efectul Peltier-Seebeck, care poate fi atașat direct pe o suprafață încălzită. Se distinge de designul descris mai sus prin execuția din fabrică (și, prin urmare, fiabilitatea), absența unui schimbător de căldură lichid (în schimb există aripioare pentru răcirea cu aer) și un preț mai mare.

Un termogenerator standard „călător” are următoarele caracteristici:

După cum se poate observa din tabel, fiabilitatea și utilitatea fabricii nu sunt ieftine. Cu toate acestea, nu se poate spune că este superior din punct de vedere funcțional față de versiunea de casă cu găleată. Un impresionant 13,5 V vă va accelera încărcarea telefonului mobil, dar pentru aceasta va trebui să cărați cu dvs. 2 kg de greutate pe drumeții, iar acesta este un lux inaccesibil (având în vedere dimensiunea dispozitivului). Și, desigur, prețul te pune pe gânduri. Cu această sumă, puteți asambla nu o „oală termică”, ci o „tigaie termică” și vă puteți încărca cu ușurință laptopul. Și încă o nuanță - dispozitivul necesită încă fixarea pe o placă de metal dacă se folosește un foc deschis.

În general, acesta este un plus frumos și convenabil pentru cei care nu au probleme cu banii și spațiul liber în portbagaj.

Cuptor de energie

Astăzi, cuptorul energetic este apoteoza utilizării TEM-urilor în viața de zi cu zi. Acesta este un produs din fabrică, în esență o cutie de foc „sobă cu burtă” pentru orice tip de combustibil solid cu un modul termoelectric integrat. O opțiune ideală pentru cabane de vânătoare, cabane de vară, cartiere îndepărtate de iarnă și, în general, orice tip de viață departe de civilizație. Proiectat pentru utilizare autonomă (fără radiatoare periferice), are doar vatră și coș de fum. Include prepararea alimentelor. Cele mai puternice elemente Peltier-Seebeck sunt instalate pe acest cuptor.

Caracteristicile cuptoarelor cu energie:

Deși aragazul este portabil, este cu siguranță o „greutate super” printre aparatele de uz casnic. Cu toate acestea, gama de sarcini pentru un cuptor cu energie este destul de largă - poate chiar încărca bateriile auto și poate ilumina încăperi întregi cu lămpi LED. Îi are loc într-un convoi expediționar și într-un vehicul de vânătoare, într-o cameră tehnică și în țară. Cu alte cuvinte, în acest caz avem mereu la noi sursa de căldură, tot ce trebuie să facem este să găsim combustibil.

În nișa sa, cuptorul energetic este indispensabil, deși durata de viață declarată de producător este puțin alarmantă - 10 ani. Trebuie remarcat faptul că, ca și în cazul unui termogenerator, există posibilitatea înlocuirii preventive (sau de urgență) a tuturor pieselor până la carcasă.

Modulele termoelectrice sunt obiecte extrem de interesante. Pe lângă metodele de aplicare descrise, acestea sunt folosite și pentru apă și aer condiționat. În același timp, curent continuu este furnizat aceluiași element și funcționează „în direcția opusă” - răcește aerul. Această tehnologie este utilizată cu succes în aparatele de aer condiționat și răcitoare de apă pentru automobile, în industria auto și în producția de microprocesoare. Vom descrie aceste dispozitive în articolul următor.

Vitali Dolbinov, rmnt.ru

Generator termoelectric Peltier se bazează pe așa-numitul „Efectul Peltier”, care a fost descoperit de oamenii de știință în 1834. Constă în faptul că, atunci când curentul electric este trecut într-un circuit închis, care constă din două plăci conectate (metal sau semiconductor), în ele va apărea o diferență de temperatură. Adică, un element se va încălzi, iar al doilea se va răci. Efectul opus a fost descoperit chiar mai devreme de omul de știință german Seebeck. Poate fi formulat astfel: într-un circuit închis de doi conductori, ale căror contacte au temperaturi diferite, ia naștere un curent.

De fapt, ne interesează doar ultima opțiune, folosind care vom primi curent. Deci, poate, ar fi mai corect să vorbim despre un generator termoelectric Peltier-Seebeck.

Este imediat de remarcat faptul că eficiența unui astfel de generator este foarte scăzută. Și cu greu te poți aștepta ca energia primită să fie suficientă pentru ceva mai mult decât încărcarea unui telefon sau aprinderea unui bec. Dar pentru turiști și doar pasionați acest lucru este suficient.

Pot fi utilizate diferite modele pentru a genera curent. Cel mai simplu este o „cană”, din care o parte este încălzită de foc, iar a doua este răcită cu apă. Ne vom uita la 3 generatoare termoelectrice Peltier.

Pentru asta avem nevoie de:

• Modul Peltier. Vă recomandăm TEC1-12712. Vă rugăm să rețineți că acest modul este disponibil în trei versiuni: 40x40, 50x50, 60x60. Cu cât dimensiunea este mai mare, cu atât costul este mai mare (aproximativ 1000-2000 de ruble). Vom avea nevoie fie de 1 modul care măsoară 60x60 sau mai mare, fie de 2 module de 40x40. Primele 3 cifre sunt numărul de elemente (127). Ultimele două cifre din marcaj sunt curentul maxim. În cazul nostru - 12A.
• Boost convertor tensiune constantă (până la 5V). În cele mai multe cazuri, vom avea nevoie de un curent cu o tensiune de 5V. Acest lucru este suficient pentru a încărca un telefon, o lanternă, un radio și pentru a rula o lampă incandescentă obișnuită. Dar generatorul nostru va produce cel mai probabil un curent de tensiune mai scăzut. Este necesar să-l măsurați și să adăugați convertorul corespunzător la sistem. Ele pot fi fie produse pe plan intern - KR1446PN1 (sau KR1446PN1E); boost convertor 3.3B/5B EK-1674. Deci și importat - 5V NCP1402; MAX 756. Prețurile lor pot varia semnificativ, dar cu puțină căutare, puteți cumpăra un convertor potrivit pentru mai puțin de 10 USD. Ieșirea convertorului depinde de la ce va fi folosit termogeneratorul Peltier. Dacă pentru încărcarea unui telefon mobil - un conector USB etc.
• Un element de încălzire. Cel mai simplu este un incendiu. Alternativ, puteți folosi lumânări (va trebui doar să reglați generatorul pe măsură ce lumânarea se topește). Principiul aici este simplu - trebuie să transferați cât mai multă căldură posibil către modulul Peltier. Prin urmare, sursa trebuie să fie fie foarte fierbinte - focul unei sobe cu gaz, un foc. Sau pierderea de căldură trebuie redusă la minimum. Pentru a face acest lucru, elementul de încălzire poate fi plasat într-un pahar sau cutie. Mai jos ne vom opri asupra acestui lucru în detaliu.
• Element de răcire. Cel mai simplu este apa sau gheața uscată. Dacă vă aflați în apropierea unui râu, puteți încerca să folosiți apă rece. În acest caz, elementul de încălzire va fi deasupra.

Am abordat teoria, acum este timpul pentru practică.

Trebuie doar să selectăm ultimul element - elementele de legătură. Sarcina lor este să creeze diferența maximă de temperatură între plăcile modulului Peltier. Există loc pentru imaginația voastră să se dezlănțuie aici și multe depind de unde, cum și de ce asamblați generatorul Peltier, așa că vom da pur și simplu exemple.

Exemplul 1. Două căni de metal de diferite dimensiuni, cu mânere tăiate. Puteți lua un călnic sau o cratiță mică. Punem tigaia pe foc (puteți folosi și o sobă electrică), punem modulul deasupra și o acoperim cu o cană mai mică sau o oală plină cu gheață, zăpadă sau doar apă rece. Apoi, lipim un fir la ieșirea generatorului care duce la intrarea convertorului de tensiune. Înainte de aceasta, suprafețele, desigur, trebuie lustruite. Ar trebui să aplicați și pastă termică, acest lucru va fi discutat mai detaliat mai jos.

Exemplul 2. Vom avea nevoie de o lumânare Ikea, o cană, un călnic și o farfurie din duraluminiu. Folosind adeziv rezistent la căldură, lipiți modulul Peltier pe placă. Pe cealaltă parte a modulului lipim și fundul oalului.

Exemplul 3. Luăm un modul cu 127 de elemente, dimensiuni 50x50. Veți avea nevoie și de două bare de aluminiu ale căror suprafețe de contact le lustruim în prealabil și aplicăm pastă termică. Lipim barele pe ambele părți ale modulului. Atașăm un radiator la blocul „rece”. Și îl punem pe cel „fierbinte” pe un arzător funcțional al aragazului electric.

Puterea acestui monstru a fost suficientă pentru a aprinde un bec de 10 wați cu o tensiune de până la 6V.

Dezavantajul tuturor opțiunilor anterioare este că este dificil să organizezi o răcire eficientă acasă. Gheața se va topi și radiatorul se va încălzi. Dar în condiții „sălbatice” totul poate fi mai simplu: puteți folosi apa de râu sau zăpada pentru răcire, iar focul menționat mai sus pentru încălzire.

Important! Eficiența generatorului Peltier este foarte scăzută, astfel încât fiecare oportunitate ar trebui folosită pentru a îmbunătăți eficiența. Toate acestea, într-un fel sau altul, au ca scop reducerea pierderilor de căldură.

În primul rând, pentru o mai bună conductivitate termică, suprafața elementelor de legătură care intră în contact cu modulul trebuie lustruită până la un finisaj în oglindă. Pentru a face acest lucru, puteți folosi o mașină sau un burghiu cu un tampon de pâslă introdus, pe care se aplică pasta GOI.

Apoi trebuie acoperite cu pastă termică, care conduce bine căldura. Îl puteți obține la orice magazin de radio sau computere.

De asemenea, puteți aplica un etanșant rezistent la căldură în locurile prin care scapă căldura. În primul nostru design, acesta va fi spațiul dintre fundul oalului mai mare și cea mai mică. Datorită acestui fapt, căldura rezultată nu se va „risipi” pe întreaga suprafață a fundului cănii exterioare. Acest lucru nu este necesar dacă fundul tău are aproximativ aceeași dimensiune, așa cum se arată în fotografia de mai jos.

Atât ceașca, cât și oala au aproximativ același diametru - toată căldura din ceașcă merge în sus către modulul Peltier.

Dacă firele dintre modul și convertor se află într-o „zonă fierbinte”, acestea ar trebui, de asemenea, izolate cu material de etanșare sau pânză rezistentă la căldură.

Curentul rezultat poate fi măsurat cu un tester, LED, bec de putere redusă etc. Rețineți că curentul nu apare imediat după pornire, ci după 1-2 minute.

Un număr mare de dispozitive electronice absorb energie electrică, care trebuie reînnoită constant. Pe drum, trebuie să porți cu tine surse de curent chimic sau să generezi electricitate din energie mecanică folosind dispozitive complexe și voluminoase.

Tip de generator termoelectric

Chiar și mai devreme, Seebeck a descoperit apariția termo-EMF într-un circuit de conductori diferiți atunci când se mențin temperaturi diferite la punctul de contact. Pe baza efectelor termoelectrice a fost creat un așa-numit element sau modul Peltier, care constă din 2 plăci ceramice cu un bimetal situat între ele. Când se aplică curent electric prin ele, o parte a plăcii se încălzește și cealaltă se răcește, ceea ce face posibilă crearea frigiderelor din ele. Figura de mai jos prezintă module de diferite dimensiuni utilizate în tehnologie.

Module Peltier de diferite dimensiuni

Procesul este reversibil: dacă mențineți o diferență de temperatură între elementele de pe ambele părți, acestea vor genera curent electric, ceea ce permite dispozitivului să fie folosit ca generator termoelectric pentru a genera o cantitate mică de electricitate.

Efectul Peltier este eliberarea de căldură în punctul de contact al conductorilor diferiți atunci când curentul electric trece prin ei.

Principiul de funcționare al modulelor

La contactul unor conductori diferiți, căldura este eliberată sau absorbită în funcție de direcția curentului electric. Fluxul de electroni are energie potențială și cinetică. Densitatea de curent în conductorii de contact este aceeași, dar densitățile fluxului de energie sunt diferite.

Dacă energia care curge în contact este mai mare decât energia care curge din acesta, aceasta înseamnă că electronii sunt încetiniți în punctul de tranziție de la o regiune la alta și încălzesc rețeaua cristalină (câmpul electric le încetinește mișcarea). Când direcția curentului se schimbă, are loc procesul invers de accelerare a electronilor, când energia este preluată din rețeaua cristalină și are loc răcirea acesteia (direcțiile câmpului electric și mișcarea electronilor coincid).

Diferența de energie a sarcinilor la limita semiconductorilor este cea mai mare și efectul se manifestă cel mai puternic acolo.

Modul Peltier

Cel mai comun este modulul termoelectric (TEM), care este semiconductoare de tip p și n conectate între ele prin conductori de cupru.

Diagrama principiului de funcționare al modulului

Într-un element există 4 tranziții între metal și semiconductori. Într-un circuit închis, fluxul de electroni se deplasează de la polul negativ al bateriei la cel pozitiv, trecând secvențial prin fiecare tranziție.

În apropierea primei tranziții semiconductoare de tip cupru-p, căldura este eliberată în zona semiconductoare pe măsură ce electronii se deplasează într-o stare cu energie mai mică.

Aproape de următoarea graniță cu metalul din semiconductor, căldura este absorbită datorită „sugării” electronilor din zona de conductivitate p sub influența unui câmp electric.

În a treia tranziție, electronii intră în semiconductorul de tip n, unde au o energie mai mare decât în ​​metal. În acest caz, energia este absorbită și semiconductorul este răcit lângă limita de tranziție.

Ultima tranziție este însoțită de un proces invers de eliberare de căldură în n-semiconductor datorită tranziției electronilor într-o zonă cu energie mai mică.

Deoarece tranzițiile de încălzire și răcire sunt în planuri diferite, elementul Peltier va fi răcit de sus și încălzit de jos.

În practică, fiecare element conține un număr mare de tranziții de încălzire și răcire, ceea ce duce la formarea unei diferențe de temperatură vizibile, ceea ce face posibilă crearea unui generator termoelectric.

Cum arată structura modulului?

Elementul Peltier conține un număr mare de paralelipipede semiconductoare de tip p și n, conectate în serie cu jumperi metalici - contacte termice, cealaltă parte în contact cu placa ceramică.

Telurura de bismut și germanura de siliciu sunt folosite ca semiconductori.

Avantajele și dezavantajele TEM

Avantajele unui modul termoelectric (TEM) includ:

• dimensiuni mici;
• capacitatea de a opera atât răcitoare, cât și încălzitoare;
• reversibilitatea procesului la schimbarea polarității, permițându-vă să mențineți o valoare exactă a temperaturii;
• absența elementelor în mișcare care de obicei se uzează.

Dezavantajele modulelor:

• eficiență scăzută (2-3%);
• necesitatea de a crea o sursă care să ofere o diferență de temperatură;
• consum semnificativ de energie;
• preț mare.

În ciuda dezavantajelor, TEM-urile sunt utilizate acolo unde costurile mari de energie nu sunt importante:

• răcire cipuri, părți ale camerelor digitale, lasere cu diode, oscilatoare cu cuarț, detectoare cu infraroșu;
• utilizarea cascadelor TEM pentru a atinge temperaturi scăzute;
• crearea de frigidere compacte, de exemplu, pentru mașini;
• generator termoelectric pentru încărcarea dispozitivelor mobile.

Cu productivitate redusă, este indicat să folosiți TEG-uri în condiții de camping, unde este necesar să obțineți energie electrică pentru a încărca un telefon mobil sau un bec LED. Simplitatea designului vă permite să faceți un generator electric cu propriile mâini.

Sursele alternative includ, de asemenea, panouri solare sau un generator eolian. Primele necesită condiții speciale - prezența luminii solare, care este posibil să nu fie întotdeauna disponibilă. O altă sursă este mare și necesită vânt. Un alt dezavantaj este prezența pieselor mobile care reduc fiabilitatea și sunt grele.

Termogeneratoare industriale

BioLite a dezvoltat un nou model pentru drumeții care vă permite să gătiți alimente într-o sobă cu lemne compactă, portabilă și, în același timp, să vă încărcați dispozitivul mobil de la TEG-ul încorporat.

Soba cu lemne portabila compacta

Aparatul va fi la îndemână peste tot: pescuit, drumeții, la dacha. Orice arde poate fi folosit drept combustibil.

Când combustibilul arde în cuptor, căldura este transferată prin perete către modul, care generează electricitate. La o tensiune de 5V, puterea de ieșire este de 2-4 W, ceea ce este suficient pentru a încărca multe tipuri de dispozitive mobile și pentru a opera iluminarea LED. Săgeata roșie arată direcția de mișcare a căldurii, săgeata albastră arată aerul rece în cuptor, săgeata galbenă indică alimentarea cu energie electrică pentru a roti ventilatorul de admisie a aerului și la ieșirea generatorului prin USB.

Schema de funcționare a BioLite TEG pe lemn

Cuptorul generator Indigirka, dezvoltat de compania Kryotherm din Sankt Petersburg, are următoarele caracteristici:

• putere termică – 6 kW;
• greutate – 56 kg;
• dimensiuni – 500x530x650 mm;
• e-mail putere la tensiune 5V – 60 W.

Soba este o sobă convențională de încălzire și gătit, cu generatoare termoelectrice atașate pe ambele părți.

Cum arată cuptorul generator termoelectric „Indigirka”?

Dispozitivul este destul de convenabil, dar prețul este impresionant - 50 de mii de ruble. Deși aragazul este proiectat pentru condiții de camping, în mod clar nu va fi accesibil pentru vânătorii și pescarii obișnuiți. Ca sistem de încălzire, nu este mai bun decât modelele convenționale și mai ieftine.

Dacă atașați un TEG la o sobă simplă, dispozitivul de casă va funcționa perfect.

DIY TAG

Pentru a asambla un generator termoelectric cu propriile mâini, aveți nevoie de următoarele elemente:

1. Modul. Pentru a genera curent electric, nu pot fi folosite toate modulele, ci numai cele care pot rezista la încălzire până la 300-400 0 C. Este necesară existența unei rezerve de încălzire, deoarece chiar și cu o ușoară supraîncălzire elementul eșuează. Cele mai comune modele sunt de tip TEC1-12712 sub formă de plăci pătrate cu dimensiunea laterală de 40, 50 sau 60 mm.

Dacă luăm dimensiunea maximă, este suficient să folosim un element într-un design DIY. Primele 3 cifre ale marcajului - 127 - înseamnă câte elemente sunt conținute într-o singură placă. Ultimele numere arată curentul maxim admis, care este de 12 A.

1. Boost convertor. Este necesar să se obțină o tensiune constantă de 5V. Generatorul poate produce mai puțină tensiune, care trebuie crescută. Dispozitivele sunt produse străine (tipurile 5V NCP1402 și MAX 756) și domestice (3.3V/5V EK-1674). Pentru a vă încărca telefonul mobil, ar trebui să alegeți un dispozitiv cu un conector USB.
2. Încălzitor. Cele mai simple opțiuni sunt un foc, o lumânare, o lampă de casă sau o sobă în miniatură.
3. Mai rece. Cel mai simplu mod este să folosești apă sau, iarna, zăpadă.
4. Elemente de legătură. Este necesar un echipament pentru a crea diferența maximă posibilă de temperatură între cele două părți ale plăcii. Aici alegerea este la latitudinea meșterilor, aceștia folosesc cel mai adesea 2 căni sau tigăi de diferite dimensiuni, ale căror mânere sunt tăiate și unde una este introdusă în cealaltă. Între ele este plasat un modul și se asigură cu pastă termică. 2 fire sunt lipite de el și conectate la un convertor de tensiune.

Pentru a crește eficiența generatorului, fundul suprafețelor metalice ale cănilor sau tigăilor în contact cu placa generatorului trebuie lustruit. În plus, pe spațiile dintre fundul cănilor mai mici și mai mari se aplică un material de etanșare rezistent la căldură. Apoi căldura de la încălzire va fi localizată în locația modulului.

Firele dintre modul și convertor sunt protejate cu izolație rezistentă la căldură și etanșant.

Se toarnă apă în cana interioară, iar întreaga structură este pusă pe foc. După câteva minute, puteți verifica tensiunea de ieșire cu un multimetru.

Pentru a asambla singur un generator termoelectric, veți avea nevoie de următoarele materiale:

1. element Peltier”;
2. o carcasă dintr-o sursă de alimentare veche a computerului pentru realizarea unui mini-foc;
3. convertor de tensiune cu ieșire USB la 5V cu intrare 1-5V;
4. radiator cu racitor procesor;
5. pasta termica.

Costurile aici sunt mici și dispozitivul este destul de capabil să încarce un telefon mobil. Generatorul auto-asamblat este un analog al modelului străin de la BioLite. Dacă îl asamblați cu atenție, dispozitivul va funcționa în mod fiabil pentru o lungă perioadă de timp, deoarece nu există nimic de spart aici. Este important doar să nu supraîncălziți elementul Peltier, ceea ce ar putea cauza defectarea acestuia.

Când utilizați un răcitor pentru a răci un radiator, acesta ar trebui să fie conectat la un generator, după care o parte din energia generată va fi cheltuită pentru răcire.

În ciuda consumului suplimentar de energie, eficiența instalației va crește. Dacă radiatorul devine foarte fierbinte în timpul funcționării, este necesar să luați măsuri pentru a-l răci. În caz contrar, eficiența de funcționare a generatorului va fi scăzută.

Caracteristicile generatorului sunt următoarele:

• tensiune de ieșire – 5V;
• putere de sarcină – 0,5A;
• tip de ieșire – USB;
• combustibil - orice.

Dispozitivul este fabricat după cum urmează:

• dezasamblați sursa de alimentare, lăsând carcasa;
• lipiți modulul Peltier pe calorifer cu pastă termică. Este necesar să se lipească cu partea rece în care se aplică marcajul;
• curățați și lustruiți suprafața laterală exterioară a carcasei sursei de alimentare și lipiți elementul de ea cu cealaltă parte (împreună cu radiatorul);
• Lipiți firele de la intrarea convertorului de tensiune la bornele plăcii.

Puteți verifica TEG-ul punând ramuri subțiri în interiorul focarului și dându-le foc. După câteva minute, vă puteți conecta telefonul, ceea ce necesită o diferență de temperatură de 100 0 C între părțile laterale ale modulului pentru reîncărcare. Figura de mai jos arată generatorul asamblat.

Generator termoelectric asamblat DIY

Când utilizați TEG, este necesar să respectați polaritatea conectării modulelor.

Video. Generator termoelectric

Efectul Peltier face posibilă crearea de mici generatoare și frigidere care funcționează fără piese în mișcare. Îmbunătățirea calității modulelor și reducerea consumului de energie al dispozitivelor mobile vă permite să creați un generator termoelectric cu propriile mâini pentru a încărca bateriile și a furniza o cantitate mică de energie diferitelor dispozitive unde eficiența nu este deosebit de importantă.