Trochę teorii.
Pojedynczy element moduł termoelektryczny (TEM) jest termoparą składającą się z dwóch różnych elementów o przewodności typu p i n. Elementy łączone są ze sobą za pomocą miedzianej płytki przyłączeniowej. Półprzewodniki na bazie bizmutu, telluru, antymonu i selenu są tradycyjnie stosowane jako materiały pierwiastkowe.
Moduł termoelektryczny (element Peltiera) to zestaw termopar połączonych elektrycznie, zwykle szeregowo. W standardowym module termoelektrycznym termopary są umieszczone pomiędzy dwiema płaskimi płytkami ceramicznymi z tlenku glinu lub azotku. Liczba termopar może być bardzo zróżnicowana – od kilku do setek par, co pozwala na stworzenie TEM o niemal dowolnej mocy chłodniczej – od dziesiątych do setek watów.
Kiedy przez moduł termoelektryczny przepływa stały prąd elektryczny, pomiędzy jego bokami powstaje różnica temperatur - jedna strona (zimna) jest chłodzona, a druga (gorąca) jest podgrzewana.Jeśli zapewnione zostanie skuteczne odprowadzanie ciepła po gorącej stronie TEM, na przykład za pomocą grzejnika, to po zimnej stronie można uzyskać temperaturę, która będzie o kilkadziesiąt stopni niższa od temperatury otoczenia. Stopień chłodzenia będzie proporcjonalny do prądu. Kiedy zmienia się biegunowość prądu, gorąca i zimna strona zamieniają się miejscami.
Ćwiczyć.
Elementy Pelte'a są szeroko stosowane w układach chłodzenia. Jednak niewiele osób wie o ich innej właściwości – wytwarzaniu energii. Ta praca laboratoryjna poświęcona jest badaniu tych możliwości.
Element 50*50 mm, montowany pomiędzy dwoma prętami aluminiowymi. Ich powierzchnie są uprzednio przeszlifowane i nasmarowane pastą KPT. W jednym z prętów wywiercono otwory przelotowe, przez które przechodzi miedziana rurka służąca do chłodzenia wodą. Oto co się stało:
Podłącz wodę do chłodnicy z jednej strony element Peltiera, a drugą postaw na palniku. Do wyjścia elementu podłączamy żarówkę o mocy 10 W i napięciu 6 V. Efekt jest taki, że nasz generator działa!
Doświadczenie pokazuje, że element Peltiera dobrze wytwarza energię elektryczną. Światło pali się dość jasno, napięcie wynosi około 4,5 wolta.
Nagrzewanie do 160 stopni nie było optymalne, przy 120 stopniach wynik był tylko o 10% gorszy.
Temperatura płynu chłodzącego na wylocie wynosi dziesięć stopni, na wlocie jest o jeden stopień niższa. Sądząc po tych wynikach, woda nie jest aż tak potrzebna do chłodzenia...
Z pomocą Elementy Peltiera prąd wygenerujesz na wyprawie, biwaku, w zimowej chatce myśliwskiej, jednym słowem wszędzie tam, gdzie będzie on potrzebny. Oczywiście, jeśli masz drewno opałowe lub jasne słońce i na pewno trochę pomysłowości.
Korzystanie z modułu termoelektrycznego.
Taki generator termoelektryczny jest dobrze pamiętany przez tych, którzy pamiętają państwo radzieckie i kołchozy. Mówią, że w czasie wojny Niemcy nie mogli zrozumieć, jak partyzanci mogli przez długi czas prowadzić audycje radiowe z oblężonego lasu.
Tak, jak to mówią – gdyby naszym naukowcom płacono, już w 85 roku wynaleźliby iPhone’a! :-)
Lodówka termoelektryczna
Lodówka termoelektryczna (opcja 2)
Lodówka termoelektryczna (opcja 3)
Lodówka samochodowa na napoje w puszkach
Chłodnica wody pitnej
Klimatyzator termoelektryczny do kabiny KAMAZ
Do takiej „kadzi” wlewa się wodę, podpala i prosimy o naładowanie telefonu komórkowego. Cały sekret tkwi na dnie, tam Peltier jest „pochowany”.
Przyjrzyjmy się bliżej temu projektowi.
Obecnie rośnie zainteresowanie zastosowaniem modułów generatorów termoelektrycznych w urządzeniach gospodarstwa domowego. Przede wszystkim dotyczy to możliwości zasilania odbiorców energii elektrycznej małej mocy - radioodbiorników, telefonów komórkowych i satelitarnych, laptopów, urządzeń automatyki itp. z istniejących źródeł ciepła. Generator termoelektryczny, nie posiadający części obrotowych, trących ani innych ulegających zużyciu, pozwala na bezpośrednie pozyskiwanie energii elektrycznej z dowolnego źródła ciepła: gazów spalinowych silników spalinowych, gorącej wody ze źródeł geotermalnych, ciepła „odpadowego” z elektrowni cieplnych itp. . Kierując się doświadczeniem zdobytym przy tworzeniu przemysłowych generatorów termoelektrycznych (TEG) o różnej mocy - od kilku Watów do kilku kiloWatów, IPF CRYOTHERM rozpoczęła masową produkcję domowych TEG-ów o mocy nominalnej 8 W.Konstrukcyjnie generator wykonany jest w postaci aluminiowego wiadra o pojemności wewnętrznej około 1 litra, w dnie którego zainstalowane są moduły generatora produkowane przez IPF Kryotherm.
Niezbędną do pracy generatora różnicę temperatur uzyskuje się podczas podgrzewania kadzi np. płomieniem ognia. Wodę podgrzaną w kadzi można wykorzystać do gotowania lub do innych celów. Generator ten przeznaczony jest przede wszystkim do stosowania w odległych, trudno dostępnych miejscach w celu ładowania akumulatorów indywidualnego sprzętu łączności i nawigacji, oświetlenia itp. Jest niezastąpiony dla myśliwych, turystów, żeglarzy, pracowników służb ratowniczych i specjalnych, którzy zmuszeni są przez długi czas przebywać z dala od centralnego zasilania.
Zaletą agregatu jest jego niewielka masa i objętość, wysoka generowana moc właściwa, funkcjonalność i wysoka niezawodność. Konstrukcja generatora eliminuje możliwość przegrzania przy prawidłowym użytkowaniu. Jako dodatkową opcję agregatu oferujemy stopniowy stabilizator napięcia o zakresach 3 V - 6 V - 9 V - 12 V oraz adaptery do ładowarek.
GENERATOR TERMOELEKTRYCZNY DOMOWY 1TG-8
Arkusz danych
Waga bez płynu, kg, nie więcej niż 0,55
Wymiary całkowite, mm
z rączką
bez uchwytu250x130x110? 123, h=100
Objętość wewnętrzna, dm31,0
Znamionowa moc generowana, W, nie mniejsza niż 8,0
Napięcie wyjściowe, V3.0? 12,0
Prąd, mA660? 2660
A oto kolejny przykład użycia.
Generator składa się z takich małych kondensatorów termoelektrycznych.
Dzięki zastosowaniu najnowocześniejszych materiałów generatory termoelektryczne (TEG) są już w stanie wytwarzać prąd o mocy do 1000 W.
Generator termiczny szczególnie ucieszy fanów dynamicznej jazdy: wszak im wyższe obroty silnika, tym więcej generowanego jest prądu, który w przyszłości będzie można wykorzystać np. w elektrowniach hybrydowych do jeszcze lepszej dynamiki przyspieszania.
Prawie dwie trzecie energii paliwa w nowoczesnych silnikach spalinowych „wylatuje” do atmosfery wraz z ciepłem. Dlatego inżynierowie BMW wraz ze specjalistami z amerykańskiej agencji lotniczej NASA aktywnie pracują nad technologiami przekształcania energii cieplnej gazów spalinowych w energię elektryczną. Takie instalacje mają jeszcze jeden pozytywny efekt: dodatkowe ogrzewanie zimnego silnika. Na razie TEG „otula” odcinek rury wydechowej, ale w przyszłości planowane jest zintegrowanie tego układu z katalizatorem, wykorzystując w ten sposób jego reżim termiczny. Aby zastosować tę technologię na większą skalę w samochodzie, konieczna będzie modernizacja podwozia, w niektórych miejscach poszerzając tunel środkowy. Oczekuje się, że taki system już wkrótce będzie w stanie zapewnić 5-procentową oszczędność paliwa, zwiększając wydajność silnika spalinowego.
Tym właśnie jest element Peltiera, czyli moduł termoelektryczny!
