Szünetmentes áramellátás egy magánházban. Generátor kiválasztása

Eszközök változatai

Különböző vezetők változó hőmérsékletű láncában a hő-EMF előfordulhat az érintkezési pontokon. Ennek alapján kidolgozták és létrehozták az úgynevezett Peltier modult. 2 kerámialemezből áll, amelyek közé egy bimetál van felszerelve. Elektromos áram beindításakor az egyik lemez fokozatosan kezd melegedni, míg a másik egyidejűleg lehűl. Ez a képesség lehetővé teszi hűtőgépek ilyen elemekből történő elkészítését.

De fordított folyamat is megfigyelhető, amikor a hőmérséklet-különbség fennmarad az érintkezési pontokon. Ebben az esetben a lemezek elektromos áramot kezdenek létrehozni. Egy ilyen modul felhasználható kis mennyiségű elektromos energia előállítására.

A modul működése

A villamos energia hőgenerátorai egy bizonyos elv szerint működnek. Tehát az áram irányától függően a hő elnyelése vagy felszabadulása figyelhető meg a különböző vezetők érintkezésében. Ez az áram irányától függ. Ebben az esetben az áram sűrűsége azonos, és az energia más.

A kristályrács felmelegedése akkor figyelhető meg, ha a kiáramló energia kisebb, mint ami az érintkezésbe kerül. Amikor az áram iránya megváltozik, az ellenkező folyamat következik be. A kristályrács energiája csökken, ezért a készülék lehűl.

A legnépszerűbb a hőelektromos modul, p és n típusú vezetőkből áll, amelyek réz analógokon keresztül vannak összekapcsolva. Mindegyik elemben 4 átmenet van, ezeket lehűtik és melegítik. A hőmérséklet-különbség miatt lehetőség van termoelektromos generátor létrehozására.

Előnyök és hátrányok

Függetlenül attól, hogy vásárolják-e vagy kézzel készítik-e, a termoelektromos generátornak számos előnye van. Tehát ezek közül a legjelentősebbek:

1. Kis méretek.
2. Fűtési és hűtési eszközökben való munkavégzés képessége.
3. Amikor a polaritás megváltozik, a folyamat megfordítható.
4. Elég gyorsan elhasználódó mozgó elemek hiánya.

A meglévő jelentős előnyök ellenére egy ilyen eszköznek vannak hátrányai:

1. Jelentéktelen hatékonyság (csak 2-3%).
2. A hőmérséklet-különbségért felelős forrás létrehozásának szükségessége.
3. Jelentős energiafogyasztás.
4. Magas önköltség.

A fenti negatív és pozitív tulajdonságok alapján azt mondhatjuk, hogy egy ilyen eszközt célszerű használni, ha mobiltelefon, tablet számítógép feltöltésére vagy egy LED-es izzó megvilágítására van szükség.

A

A fatüzelésű erőmű messze nem új találmány, de a modern technológiák lehetővé tették a korábban kifejlesztett eszközök némiképes javítását. Ezenkívül számos különböző technológiát alkalmaznak az áramtermelésre.

Ezenkívül a "fán" fogalom némileg pontatlan, mivel bármilyen szilárd tüzelőanyag (fa, faforgács, raklap, szén, koksz), általában minden, ami éghet, alkalmas egy ilyen állomás működtetésére.

Azonnal megjegyezzük, hogy a tűzifa, vagy inkább az égésük folyamata, csak olyan energiaforrásként működik, amely biztosítja annak az eszköznek a működését, amelyben az áram keletkezik.

Az ilyen erőművek fő előnyei:

• A szilárd tüzelőanyagok sokféle felhasználásának képessége és elérhetősége;
• Elektromos áram elérése bárhol;
• A különböző technológiák használata lehetővé teszi, hogy a legkülönfélébb paraméterekkel áramot kapjon (elegendő csak a telefon rendszeres feltöltéséhez és az ipari berendezések áramellátása előtt);
• Alternatívaként is működhet, ha gyakoriak az áramkimaradások, és ez a fő áramforrás is.

Barkácsolás

Termoelektromos generátort maga készíthet. Ehhez néhány elemre van szükség:

• Modul 300-400 ° C hőmérsékletig képes ellenállni
• Fokozat-átalakító, amelynek célja 5 V folyamatos feszültség vétele.
• Fűtőberendezés tűz, gyertya vagy valamilyen miniatűr kályha formájában.
• Hűvösebb. A víz vagy a hó a legnépszerűbb lehetőség.
• Összekötő elemek. Erre a célra különböző méretű bögréket vagy edényeket használhat.

Az adó és a modul közötti vezetékeket hőálló vegyülettel vagy hagyományos tömítőanyaggal kell szigetelni. Az eszközt a következő sorrendben kell összeállítani:

1. Csak a tokot hagyja a tápegységről.
2. Ragassza a Peltier modult a radiátorhoz a hideg oldalával.
3. Miután korábban megtisztította és polírozta a felületet, meg kell ragasztania az elemet a másik oldalon.
4. A feszültségátalakító bemenetétől meg kell forrasztani a vezetékeket a lemez kimeneteihez.

Ebben az esetben a termogenerátort a megfelelő működéshez a következő jellemzőkkel kell ellátni: kimeneti feszültség - 5 volt, a készülék csatlakoztatásához szükséges kimenet típusa - USB (vagy bármely más, a preferenciáktól függően), a minimális terhelési teljesítménynek 0,5 A-nak kell lennie Ebben az esetben bármilyen típusú üzemanyagot használhat.

A mechanizmus ellenőrzése meglehetősen egyszerű. Belül több száraz és vékony gallyat tehet. Gyújtsa fel őket, és néhány perc múlva csatlakoztasson néhány eszközt, például egy telefont az újratöltéshez. A termogenerátort nem nehéz összeszerelni. Ha mindent helyesen csinálnak, akkor ez több mint egy évig tart kirándulások és túrák során.

Hőből származó villamos energia

kategória alternatív energia anyagok a kategóriában

A múlt század elején a feltalálók és a tudósok már jól tudták, milyen előnyökkel járhat a villamos energia széles körű felhasználása. Hosszú ideig azonban nem volt mód olcsó, elegendő mennyiségben beszerezni. De 1821-ben egy furcsa jelenséget fedezett fel Seebeck német tudós.

Ha két különböző, egymással forrasztott vezetőből álló zárt áramkört vesz fel, az egyik csomópontot felmelegíti és a másikat lehűti, akkor áram jelenik meg az áramkörben. Ebben a meglepően egyszerű eszközben (hőelemnek hívták) a hőenergia mintha közvetlenül elektromos energiává alakulna át.

Egy jóval előtte ismert galvanikus cellában energiát nyertek egy fém elektrolitban történő feloldásával. Ezek az anyagok meglehetősen drágák, és az energia sem volt olcsó. A hőelem más kérdés. Maga nem kerül elfogyasztásra, és üzemanyag is könnyen elérhető. Sőt, bármivel felmelegíthető: nap, vulkáni hő, égéstermékek, amelyek a kemence csövén keresztül repülnek ki stb.

Vizsgáljuk meg közelebbről néhány tulajdonságát. Egyetlen hőelem kis EMF-t fejleszt ki - tized, századrész volt. Belső ellenállása azonban nagyon kicsi, ezért a keletkező áram nagyon nagy lehet.

Ilyen gyönyörű kísérlet már régóta ismert. Elektromágnes vasmaggal és tekercseléssel, amely ... egy fordulatból áll. De a tekercs rézből készült merevítő, ujjnyi vastagsággal, amelyet forrasztott bizmut-híd zár le. A kereszteződés egyik végét közönséges laboratóriumi fáklyával melegítjük, a másikat - vízzel lehűtjük. Több ezer amper áram keletkezik, és egy mágnes (egy fordulattal!) Tartja a nagymama öntöttvasát.

Az alacsony EMF nem jelent problémát, a hőelemek könnyen csatlakoztathatók egy akkumulátorba, több száz vagy ezer forrásból álló soros csatlakozással.Úgy néz ki, mint egy ilyen harmonika, amelyet két fém váltakozó sávjai alkotnak. Az erős, mérsékelt, 2-3 voltos feszültségű áram volt a legalkalmasabb kis galvanizáló műhelyekben való használatra. Termoelektromos generátorok állították elő, hasonlítva egy kis fával, szénnel vagy gázzal égetett kályhához.

A század elején kézművesek használták őket. Próbáltak még nagyobb problémákat megoldani. Például a múlt század 80-as éveinek végén Párizsban Clouet termoelektromos generátort épített, amely energiát biztosított 80 Yablochkov "gyertyájának". A telepítések hatékonysága abban az időben nem haladta meg a 0,3% -ot. Úgy tűnik, hogy nagyon kevés, de az összes elvesztett hő felhasználható a ház fűtésére, a víz fűtésére vagy főzésre. Javasolták a beépített termoelektromos generátorokkal ellátott fűtőkemencéket is. Kíváncsi, hogy beépítésük semmiképpen sem növeli a fűtéshez szükséges üzemanyag-fogyasztást. Hiszen az áram, ha ugyanabban a helyiségben fogyasztják, ismét hővé válik!

A történelem másként rendelte el. Kiderült, hogy az áramot sokkal jövedelmezőbb erőművekben előállítani és központilag elosztani a fogyasztók számára. Az erőművek hatékonysága még a múlt században is tízszer magasabb volt, mint a hőelemeké. A kecses egyszerűség, a mozgó alkatrészek hiányának megbízhatósága azonban sokakat elbűvölt. A hatékonyság növelésére tett kísérletek az elmélet mély behatolása nélkül nem vezettek komoly sikerhez. Az EMF a hőelemek lábainak melegítésével jön létre, ugyanakkor parazita hőáram keletkezik, amely haszontalanul áramlik a forró csomópontból a hidegbe. Megpróbálták használni, elkezdték összeállítani a hőelemek kaszkádjait, amelyekben az egyik hidegebb elágazása felmelegíti a másik forró csomópontját. A forró csomópontok hőmérséklete a kaszkád minden szakaszában csökken. Egy adott hőmérsékleti tartományban a legjobban működő anyagok kiválasztásával azonban az egész rendszer hatékonysága jelentősen növelhető.

Van egy másik lehetőség is. Hővisszanyerésnek hívják. Irányítsuk a levegő áramlását a termoelektromos kaszkád mentén a hideg végtől a forróig. Ugyanakkor az elemektől elnyeri a rajtuk átáramló hő egy részét és felmelegszik. Ezt követően forró levegőt vezetünk a kemencébe, és megtakarítjuk az üzemanyag egy részét. Ez az egész eljárás egyenértékű a hőelemek hővezető képességének csökkenésével, és csak akkor lesz előnyös, ha az egyes elemekből a hő szigorúan meghatározott részét eltávolítják. A regeneráció azonban csak akkor érzékelhető, ha maguk a kaszkádba épített hőelemek kellően tökéletesek.

A 30-as években hazánkban különösen intenzíven folyt elméleti munka a termoelektromosság területén. Azt mondják, nincs semmi praktikusabb, mint egy jó elmélet. A. F. Ioffe akadémikus a szilárd anyagban lejátszódó folyamatok új elméletét hozta létre. Néhány tekintélyes tudós ellenségesen vette, "kvantummechanikai tudatalattinak" nevezte. De 1940-ben a megállapításai alapján tízszeresére lehetett növelni a hőelem hatékonyságát. Ez a fémek félvezetõkre történõ cseréje miatt következett be - magasabb termoEMF és alacsony hõvezetõ képességû anyagok.

A háború elején az Ioffe laboratóriumában létrehoztak egy "partizánkazánt" - egy termoelektromos generátort a hordozható rádióállomások áramellátására. Fazék volt, amelynek alján hőelemek helyezkedtek el kívül. Éghető kötéseik lángokban álltak, és a fazék aljára erősített hidegeket a belé öntött víz lehűtötte.

Az anyagok gondos megválasztása, a regenerálás alkalmazása lehetővé tette korunkban a hőelem 15% -os hatékonyságának elérését. A század elején a hagyományos erőművek ilyen hatékonysággal rendelkeztek, de mára több mint megháromszorozódott. A nagyszabású energetikában még mindig nincs helye hőelemnek. De van egy kis energia is. A hegycsúcs rádióállomásának vagy a tengeri jelzőbója működéséhez több tíz watt szükséges. Vannak távoli helyek is, ahol olyan emberek élnek, akiknek áramra és hőre van szükségük.Ilyen esetekben gázzal vagy folyékony tüzelőanyaggal fűtött hőelemeket alkalmaznak. Különösen értékes, hogy ezeket az eszközöket egy kis földalatti bunkerbe lehet helyezni és teljesen felügyelet nélkül hagyni, csak évente egyszer, vagy ritkábban az üzemanyag-utánpótlás érdekében. Az alacsony teljesítmény miatt fogyasztása bármilyen hatékonyság mellett elfogadható, és ezen kívül ... nincs más választás.

Az orvosok érdekes alkalmazást találtak a termoelektromos generátorok számára. Több mint két évtizede emberek ezrei viseltek bőr alá helyezett beültetett szívritmus-szabályozót. Az energiaforrás egy apró (gyűszűvel ellátott), több száz hőelemből álló, egymásba kapcsolt elem, amelyet egy ártalmatlan izotóp bomlása melegít. 5-10 évente egyszerű műveletet hajtanak végre annak cseréjére.

Japánban egy elektronikus órát állítanak elő, amelynek energiáját a kéz melegéből egy hőelem adja.

A közelmúltban egy olasz cég bejelentette a termoelektromos generátorral felszerelt elektromos jármű munkájának megkezdését. Ez az áramforrás sokkal könnyebb, mint az akkumulátorok, így a hőelektromos autó futásteljesítménye nem lesz kevesebb, mint a hagyományosé. (Emlékezzünk vissza, hogy az elektromos járművek 150 km-t képesek megtenni egyetlen feltöltéssel.) Úgy gondolják, hogy különféle változtatásokkal az üzemanyag-fogyasztás elfogadhatóvá tehető. Az új típusú legénység fő előnyei az abszolút ártalmatlan kipufogó, a csendes mozgás, a legolcsóbb folyékony (és esetleg szilárd) üzemanyag használata, nagyon magas megbízhatóság.

A 30-as években széles körben ismert volt a hazánkban végzett munka a hőelemekkel. Valószínűleg ezért írta le G. Adamov író "Két óceán rejtélye" című regényében a "Pioneer" tengeralattjárót, amely energiát kapott a kábelekből. Hívta tehát a hosszú kábelek formájában készült termoelektromos generátorokat. Bója segítségével forró csomópontjaik feljutottak az óceán felső rétegeibe, ahol a hőmérséklet eléri a 20-25 ° C-ot, a hidegeket pedig 1-2 ° C hőmérsékletű mélytengeri víz hűti. a fantasztikus "Pioneer" egy hajó, amely képes száz pontot adni a jelenlegi atom előtt, feltöltöttem az akkumulátoraimat.

Ez valós? Ilyen közvetlen kísérletekről a sajtóban nincsenek hírek. Valami kíváncsi azonban felvillant. Létrehoztak egy 1000 kW-ra termoelektromos generátort, amely a forró földalatti források hője miatt termel energiát. A hőmérséklet-különbség a meleg és a hideg csomópont között 23 ° C, az óceánhoz hasonlóan a 6 kg / 1 kW fajsúlya jóval alacsonyabb, mint a hagyományos tengeralattjárók erőműveinél. Egy új energiaforradalom, az áram új korszakának csúcspontján vagyunk?

A. SAVELIEV fiatal technikus 1992 N7