Термоэлектрический генератор для дачи своими руками

Солнечные коллекторы для отопления дома: преимущества, недостатки, мифы, правда и отзывы владельцев (130 фото + видео)

Делаем бесплатное электричество — простой самодельный генератор

Многих электриков интересует один очень популярный вопрос – как автономно и бесплатно получить небольшое количество электроэнергии. Очень часто, к примеру, при выезде на природу или походе катастрофически не хватает розетки для подзарядки телефона либо включения светильника. В этом случае Вам поможет самодельный термоэлектрический модуль, собранный на базе элемента Пельтье. С помощью такого устройства можно генерировать ток, напряжением до 5 Вольт, чего вполне хватит для зарядки девайса и подключения лампы в экстренной ситуации. Далее мы расскажем, как сделать термоэлектрический генератор своими руками, предоставив простой мастер-класс в картинках и с видео примерами!

Чтобы в дальнейшем Вы понимали, для чего нужны те или иные запчасти при сборке самодельного термоэлектрического генератора, сначала поговорим об устройстве элемента Пельтье и о том, как он работает. Данный модуль состоит из последовательно соединенных полупроводников – pn переходов, находящихся между керамическими пластинами, как показано на картинке ниже.

Когда через такую цепь проходит электрический ток, происходит так называемый эффект Пельтье — одна сторона модуля нагревается, а вторая – охлаждается. Для чего это нам нужно? Все очень просто, данный эффект работает и в обратном направлении: если одну сторону пластины нагреть, а второю охладить, то можно получить электроэнергию небольшого напряжения и силы тока. Огромное преимущество данного метода в том, что можно использовать любой источник тепла, будь то костер, или горячая кружка с кипятком, остывающая плита и так далее. Для охлаждения можно применять воздух или для более мощных вариантов – обыкновенную воду, которая обязательно найдется даже в условиях похода. Далее переходим к мастер-классам, которые наглядно покажут из чего и как сделать термоэлектрический генератор своими руками.

Автономная солнечная система в Подмосковье

Автономная солнечная система в Подмосковье Автономность, Солнечные Панели, Замкадье, Длиннопост

Здравствуйте. Буквально вчера поднимал эту тему: Солнышко на новый год и на удивление появилось много вопросов и просьб разъяснить особенности: #comment_157927435. Многое ответил в комментариях. Здесь просто объединяю и дополняю.
Солнечная система состоит из двух независимых блоков. Первый из 15 панелей по 100ватт. Второй из ветряка на 400 ватт и панелей на 280 ватт. Отдельно в доме, в качестве аварийной палочки-выручалочки на темные дни, расположена сборка ТЭГ термогенератор на элементах Пельтье. Весь декабрь очень выручает. Про ветряк я на пикабу уже писал год назад: Про ветряк в развитие сюжета.
Управляются блоки также порознь двумя MPPT контроллерами. Один тайваньский MPP Solar на 60А, другой американский OutBack 80A: https://shop.solarhome.ru/outback-flexmax-80-kontroller-zary. . Инверторов на 220 тоже два. От немецкой Солартроникс на 1 и 2 квт. Проводок параллельных тоже две: на 12/24 и на 220 вольт. Вот такой я извращенец.
Система собиралась с 2010 года по 2015-й. Последние 4.5 года ничего не менялось.
Аккумуляторы Leoch 12/100 8 штук свинец. Работают кстати уже с 2013 года, не нарадуюсь. Аккумуляторы Deka 12/100 4 штуки тоже свинец. Похуже.
Лампы освещения везде светодиодные на 12 вольт, чаще самопайки-самоделки, реже покупные.
Телевизор и ноутбуки с зарядками подключены в низковольтовую сеть через прикуриватели.
На инверторной сети 220 вольт живет только холодильник А+ и насосы колодезные и в доме.
За 10 лет автономной жизни поменял много разных элементов системы. Могу многое сказать про аккумуляторы Delta- г.вно, заливка Пентэласт- г.вно, китайские аналоги немецких контроллеров- г.вно. Литиевые батареи неразумно. Много было выкинуто денег псу под хвост, но это в прошлом.
Цена всех компонентов в современных условиях примерно 250-300 тысяч плюс работа.
В условиях Подмосковья такая конфигурация даёт избыток энергии с февраля по октябрь включительно. Для любых нужд. Проблемы возникают с ноября по январь. Самые проблемы с 20 ноября по 20 января. Это усредненно за десять лет.
Летом же ветряк чаще стоит отключенным, также изредка включаю панели. Электричества больше, чем я могу съесть.
Мои потребности в электричестве зимой ужимаются до 60 квтч в месяц. Летом трачу 250-300 квтч. Если вести активно стройку, то до 1000 квтч в месяц. Система это позволяет. Свет, ноутбук, насосы, вентиляция, телевизор, зарядки, холодильник работают штатно всегда.

Читайте также:
Средство для прочистки канализационных труб своими руками: информация от специалиста

PS Если вы привыкли к электропечке/духовке, электрочайнику, микроволновке, утюгу, мощному холодильнику. Т.е. к любому мощному потребителю более 1.5 квт, то эта система не потянет ваши потребности. Только летом. Если же вы сможете без этого обходиться, то система может работать круглый год.

PPS Сделал такую систему не потому, что выпендрежник или денег некуда девать, а потому, что СНТ отключает свет на полгода, а МОЭСК не вмешивается. Судиться не прельщает. Тянуть собственную линию за 1.5 км и ставить свой трансформатор намного дороже. Слушать тарахтящий генератор на природе не хочется. Поэтому и получилось, что получилось.

PPPS Вроде приняли закон о микрогенерации и отдаче в сеть. Весной поинтересуюсь, посчитаю и может быть займусь этим.

Принцип работы

Решать задачу по производству электричества из тепловой энергии приходится, как принято говорить в науке, от обратного. Противоположным эффекту Зеебека является эффект Пельтье, который состоит в изменении температур двух объединенных в замкнутый контур разнородных полупроводников при пропускании через них постоянного тока: один из них нагревается, второй – остывает.

Если направление тока изменить, изменится и направление теплового потока: первый полупроводник будет остывать, а второй – нагреваться. В качестве полупроводников чаще всего применяют твердую смесь кремния с германием и теллурид висмута.

демонстрация эффекта Пельтье

Эффект, открытый Жаном Пельтье, получил широкое применение в различных сферах человеческой жизнедеятельности, где требуются холодильные машины, но нет возможности применить компрессорный тепловой насос на фреоне. Поэтому именно его именем назвали выпускаемые для этой цели устройства – элементы Пельтье.

Но если на такой элемент или, как его еще называют, термоэлектрический охладитель оказать воздействие с противоположной стороны, то есть создать на его полупроводниках разность температур, то мы получим эффект Зеебека: элемент Пельтье превратится в источник постоянного тока.

Видео. Термоэлектрический генератор

Эффект «Пельтье» позволяет создать небольшие генераторы и холодильники, работающие без подвижных частей. Повышение качества модулей и снижение энергопотребления мобильных устройств позволяет создать своими руками термоэлектрогенератор для зарядки аккумуляторов и снабжения небольшим количеством энергией различные устройства, где КПД не имеет особого значения.

Читайте также:
Фотореле для освещения: 85 фото установки системы, ее настройка и подключения

В стремлении получить автономные источники электроэнергии специалисты нашли способ как своими руками переделать, трехфазный асинхронный электродвигатель переменного тока в генератор. Такой метод имеет.

Неодимовые магниты применяются не только в сувенирной продукции. Материал нашел применение во многих областях электротехники из-за качественного сцепления между отдельными деталями.

Устройства этого типа используются для создания сигналов с большой скважностью, повторяющихся редко. В них используется трансформатор, который включён в цепь обратной связи. Наличие гальванической.

Генератор является основным источником питания для бортовой сети автомобиля. Автомобильный генератор обязан выдавать строго нормированное значение напряжения вне зависимости от величины нагрузки на.

Чтобы понять, что такое генератор, прежде всего, следует разобраться, для чего он предназначен и по какому принципу работает.

Устройства выработки электрической энергии можно разделить на несколько категорий, в зависимости от того, какой тип энергии используется для преобразования: тепловые; гидравлические; .

Изготовление ТЭГ своими руками

Чтобы создать термоэлектрический генератор для дома, требуется использовать элемент Пельтье — специальный компонент, изготавливаемый для данных целей и доступный в продаже.

Принципиальное устройство ТЭГ таково:

  1. Необходимо взять две посудины схожей формы (к примеру, две кружки), но одна по размерам должна быть несколько меньше другой, чтобы она могла в ней поместиться.
  2. На дно большей кружки помещают элемент Пельтье с выведенными от него проводами, а сверху его накрывают второй кружкой.
  3. Провода, идущие от элемента Пельтье, соединяют с преобразователем напряжения.
  4. Далее во внутреннюю кружку наливают холодную воду либо кладут снег, после этого данную мини-установку начинают нагревать.

Желательно использовать элемент Пельтье с как можно большим количество термоэлементов. К примеру, модель, которая обладает 127 термоэлементами, рассчитана на силу тока до 12 ампер.

Сфера применения и виды

  • там, где отсутствуют иные источники электрической энергии;
  • в местах, обладающими избытком тепла.

Представители электростанций заводского изготовления

Отметим, что указанные варианты – термоэлектрогенератор и газогенератор сейчас являются приоритетными, поэтому выпускаются уже готовые станции для использования, как бытовые, так и промышленные.

Ниже приведено несколько из них:

  • Печь «Индигирка»;
  • Печь туристическая «BioLite CampStove»;
  • Электростанция «BioKIBOR»;
  • Электростанция «Эко» с газогенератором «Куб».
Читайте также:
Чем побелить потолок в комнате - характеристика материалов

Обычная бытовая твердотопливная печь (сделанная по типу печи «Буржайка»), оснащенная термоэлектрогенератором Пельтье.

Отлично подойдет для дачных участков и небольших домов, поскольку достаточно компактна и ее можно перевозить в авто.

Основная энергия при сгорании дров идет на обогрев, но при этом имеющийся генератор позволяет получить также электроэнергию напряжением 12 В и мощностью 60 Вт.

Печь «BioLite CampStove».

Тоже использует принцип Пельтье, но она еще более компакта (вес всего 1 кг), что позволяет брать ее в туристические походы, но и количество энергии, вырабатываемой генератором – еще меньше, но ее будет достаточно зарядить фонарь или телефон.

Тоже используется термоэлектрогенератор, но это уже – промышленный вариант.

Производитель по заказу может изготовить устройство, обеспечивающие на выходе электроэнергию мощностью от 5 кВт до 1 МВт. Но это влияет на размеры станции, а также потребляемое количество топлива.

К примеру, установка, выдающая 100 кВт, расходует 200 кг дров в час.

А вот электростанция «Эко» — газогенераторная. В ее конструкции используется газогенератор «Куб», бензиновый двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор мощностью 15 кВт.

Помимо промышленных уже готовых решений, можно отдельно купить те же термоэлектрогенераторы Пельтье, но без печки и использовать его с любым источником тепла.

Изготовление самодельного теплоэлектрогенератора

Вообще получить электричество из тепла довольно просто. Достаточно соединить 2 куска различных металлов или сплавов и нагреть место контакта. В первой версии теплоэлектрогенератора будем использовать самые доступные металлы, и начнем с железа (стали) и меди.

Задача стоит следующая: необходимо сварить стальную и медную проволоку. Для этого понадобится угольный электрод, очищенный от медного покрытия.

На сварочном аппарате выставляем ток 40А (этого достаточно, чтобы зажечь небольшую дугу и аккуратненько сварить вместе две проволоки).

Как оказалось, в принципе сварить вместе сталь с медью не так уж и сложно. Теперь давайте посмотрим сколько же электричества можно получить из такой простой штуковины. Для этого подключаем мультиметр, подогреваем термопару и смотрим за показаниями прибора.

Как видим, при нагреве термопары зажигалкой, напряжение начинает расти и уже получаются какие-то там микровольты. Но это совсем мало, давайте усилим нагрев и прибегнем к помощи горелки.

Читайте также:
Сухие строительные смеси: специфика выбора составов для различных видов работ : описание и особености, фото

В пламени горелки термопара раскалилась докрасна, а максимальное напряжения, которое получилось выжать из этой термопары достигло 0,004В.

Значит для того, чтобы получить напряжение в 5В потребуется примерно 1250 таких термопар. Согласитесь, компактным такое решение точно не назовешь. Давайте попробуем использовать другую пару металлов, например, железо и алюминий.

Свариваем обе проволоки вместе и тестируем точно таким же образом.

Из этой термопары получилось выжать почти 0,003В, что меньше предыдущих показаний. Алюминиевая проволока очень быстро плавится и сильного нагрева не выдерживает, а значит не подходит для поставленной задачи.

Теперь давайте проверим термопару с висмутом, ведь если верить таблицам, то результаты должны быть просто зверские. У автора как раз есть кусок висмута (остался после прошлых экспериментов). Металл очень легко плавится (температура плавления висмута составляет всего 270°C). Поэтому не составит труда отлить пруток и вплавить туда стальной стержень и таким образом получить термопару.

Как видим, даже при малейшем нагреве напряжение начинает расти.

А теперь возьмем термопару из сплавов хромель и алюмель. Это самая распространенная термопара. Давайте посмотрим сколько вольт можно будет выжать из такой термопары.

Как видим, даже при небольшом нагреве напряжение растет выше 10мВ. Если же нагреть термопару докрасна, то получим уже больше 30мВ. Хоть результат и неплохой, но все равно слабоват для компактного генератора малых размеров.

Теперь возьмем элемент Пельтье.

Внутри у него расположено большое количество термопар из полупроводников. Полупроводниковые термопары должны быть гораздо эффективнее, чем металлические, и за счет большого количества последовательно соединенных термопар, они дают достаточно высокое напряжение при относительно невысоком нагреве.

Простая кружка с кипятком поставленная на элемент Пельтье, и он уже дает напряжение 1В.

Давайте попробуем собрать небольшую установку с использованием 4-х элементов Пельтье, чтобы получить более высокое напряжение. Для изготовления прибора потребуется алюминиевая профтруба и полоса, тарелка, и вот такая вот мочалка:

Сперва отрежем 4 куска трубы по 6см. Если сложить их вместе, то получится неплохой теплообменник, который будет равномерно распределять тепло по всем четырем сторонам и будет исключать локальный перегрев.

Читайте также:
Холодный шов при бетонировании: что это такое, устройство рабочих швов, СНиП

В качестве стенок корпуса будут куски полосы шириной в 4см.

Далее с помощью винтов собираем боковые стенки и теплообменник, вот такой дымоход получился:

Теперь необходимо установить элементы Пельтье и систему охлаждения. Радиаторы изготовим из все той же полосы алюминия. Сначала на листе бумаги расчертим, как должен выглядеть радиатор. На чертеже можно легко измерить примерный угол наклона каждого из ребер радиатора и это очень поможет в дальнейшей работе.

Изготовим еще 3 аналогичные конструкции и закрепим радиаторы с помощью алюминиевой проволоки.

Теплоэлектрогенератор своими руками

Когда все радиаторы установлены на свои места, можно провести первое тестирование. Зажигаем свечу и помещаем ее внутрь устройства.

Как видим, напряжение начинает расти, но останавливается едва, преодолев 0,5В. При этом теплообменник нагрелся всего лишь до 40°C, что очень мало, так что можно греть дальше.

Большая часть горячего воздуха просто проходит мимо и нужно это исправлять. А поможет в этом обычная мочалка из нержавейки, которую используют для мытья посуды. Стальная проволока будет задерживать воздушный поток и будет хорошо передавать тепло алюминиевому теплообменнику. Тут главное не переборщить, чтобы воздух мог легко проходить сквозь этот теплообменник.

Такой вот простой доработкой получилось увеличить эффективность конструкции и повысить напряжение почти до 1,5В. Можно сказать, получилась пальчиковая батарейка.

Температура у основания радиатора поднялась до 48°C, до предела далеко, так что можно греть дальше. И давайте попробуем подключить простенький китайский повышающий DC-DC преобразователь. На вход ему можно подавать напряжение от 1 до 5В, а на выходе получаем стабильные 5В пригодных для зарядки смартфона и питания различных usb-устройств.

Небольшой светодиодный светильник хоть и не слишком ярко, но все-таки светится от этого генератора. А теперь подключим смартфон.

Телефон действительно видит зарядку, но отказывается заряжаться от этой штуковины.

В общем получать электричество таким способом можно, но чтобы зарядить смартфон, мощность этого теплоэлектрогенератора нужно увеличить.

Смотрим видео автора самоделки:

Фото термоэлектрического генератора своими руками

;)

Вам понравилась статья? Поделитесь

Ещё раньше Зеебек обнаружил возникновение термо-ЭДС в цепи из разнородных проводников при поддерживании разной температуры в месте контакта. На основании термоэлектрических эффектов был создан так называемый элемент или модуль «Пельтье», представляющий собой 2 керамические пластины с расположенным между ними биметаллом. При подаче через них электрического тока, одна сторона пластины нагревается, а другая охлаждается, что позволяет создавать из них холодильники. На рисунке ниже изображены модули разных размеров, применяемые в технике.

Читайте также:
Стол из подручных материалов

Главные нюансы сборки

Изначально нужно нанести на основание термопасту там, где предназначена фиксация основного элемента, прислонить его и прижать охлаждающей деталью. В итоге получается конструктивное изделие.

Сухой спирт, пожалуй, станет лучшим топливом для этого приспособления. Далее нужно подсоединить к сделанному прибору устройство стабилизирующие напряжение.

Схему возможно посмотреть на сайтах в интернете либо в иных источниках предлагающих эту тему.

Изделие готово, теперь осталось только произвести испытание.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: