Генератор термоэлектрический

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Забавный ролик в тему:
youtube.com/watch?v=Q0mLJ5p2GaM
мощность неизвестна

 

Их 2 - 100%.

 

Всё уже продаётся без печки,

http://powerportal.ru/user_tovar_1171_5872.html

 

День добрый
Есть небольшой опыт и вопросов поднакопилось к знающим.
Итак, год назад, перед ноябрьским отключением электричества, я сваял примитивный термоэлектрический агрегат из одного модуля Пельтье из Вольтмастера, самый дешёвый на 127 ватт холода. Особенности таких модулей - эффективность в генерации 2-3%, максимальная температура нагрева - 150 градусов Цельсия. Из разнообразных обрезков (см. фото) алюминия склеил/скрутил вокруг модуля два радиатора - один (нижний) на печку для уменьшения температуры, поступающей к модулю, второй - сверху для быстрейшего охлаждения холодной стороны модуля. Оговорюсь, что в охлаждении не силён совсем, посему лепил алюминь, как попало.
Весь агрегат ставился на печку (печь-шведка), точнее на её чугунную плиту, перед растопкой (температура чугунины максимум-до 250 градусов). Эффективная температура на плите держится около 3 часов, средняя выработка энергии в эти часы - 2-2.5 ватт/час. За одну топку получается около 6 ватт энергии кошкины слёзы. Печь топилась каждый день, поэтому в месяц выходило что то около 200 ватт. К выводам агрегата крокодилами подключался простой стабилизатор (из набора e-kits) и потом заряжались пальчиковые батарейки.
В таком виде, в силу маломощности, перспектив я не увидел, поэтому весь этот год собирал самодельные СБ (весьма удачно) и делал (неудачно) ветряк.
Но идея неиспользуемого тепла, которое может принести дополнительные ватты тёмными зимними днями, требовала продолжения банкета.
Были приобретены модули Пельтье американские с температурой до 180 градусов 4 штуки по 545 ватт, всего на 2.2.кВт, при эффективности в 2%(хотя бы) это уже 44 ватта в час, а за одну топку 130 ватт. Это радует
Охлаждение - тут нужны советы по рациональному профилю радиаторов верха и низа. Дополнительно выбираю из двух вариантов:
1) куплен садовый фонтанчик на СБ, так помпа оттуда 7 вольт, 110мА, 0.8 ватт, производительность 170л/ч, подъём воды 80см. Идея - через верхний радиатор пропустить алюминивую трубку (змейкой или линейно), в неё воду или что либо другое, а второй конец трубки с помпой в ёмкость (закрытую или открытую), стоящую рядом с печкой.
2) вторая идея - на блок из четырёх модулей Пельтье, на верхний радиатор, поставить вентилятор 9-12 вольт, 60-120мм, один-два-три-четыре штуки.
И в первой и во второй идее питание осуществляется от самой этой конструкции, без внешних подводок. Выходной ток через стабилизатор на 12 вольт уходит на основной блок аккумуляторов.

Так как конструкция удорожилась, увеличилась, и я стал испытывать на неё надежды, то не хочется её запороть, поэтому есть Вопросы:
1) профиль/конструкция радиаторов, нижний - снижение температуры с 230 до 180 градусов, верхний - поддержание температуры на 60 ниже, чем нижний.
2) организация водного охлаждения - конструкция/особенности
3) конструкция вентиляторного охлаждения - сколько, какого размера вентиляторы, направление потока ветра...
Заранее спасибо.
Ниже приведены характеристики Пельтье и фотографии.

Model CP1-12730
62mm x 62mm x 3.8mm
Maxiumu power consumption 545 Watts
Operates from 0-16 volts DC and 0-32 amps
Operates from -60 deg C to +180 deg C
Each device is fully inspected and tested
Fitted with 6-inch insulated leads
Perimeter sealed for moisture protection

PS весной брал Пельтье по 25 американских денег, а сейчас посмотрел - уже 42. Кризис, однако

 

Константин, добрый день!
Ну, с элементами Пельтье я не работал, а с радиаторами когда-то приходилось.
1. Радиаторы рассчитываются по мощности рассеивания тепла. По разбирайтесь с этим. У меня на эту тему, к сожалению, ничего нет.
2. Радиаторы надо ставить ребрами вдоль потока воздуха. Лучше - вертикально, чтобы конвекция работала при отключенных вентиляторах. Дуть в этом случае, наверное, все-таки, лучше сверху вниз, чтобы был забор более холодного воздуха. Это - без трубы, внутри которой можно поставить канальный вентилятор. По ней можно подавать воздух из любого места, изогнув ее как нужно. Хотя быстрый поток воздуха не очень любит повороты, несколько тормозится.
3. Теперь еще важный момент. Не надо так вольно обращаться с единицами измерения. Вот как правильно обозначать мощность и энергию. Иначе неприятно читать такой текст...
Удач!

 

Благодарю. Изучаю, голова аж трещит, т. к. встречаются противоположные рекомендации

По единицам измерения - каюсь, не прав. Сам понимаю, что имею в виду, и излагаю по своему пониманию. Впредь буду разборчивей, наверное

PS Вот так?
".самый дешёвый МОЩНОСТЬЮ 127 ватт "
".при эффективности в 2%(хотя бы) это уже МОЩНОСТЬ 44 ватта, а за одну топку ГЕНЕРИРУЕТСЯ 130 ватт ЭНЕРГИИ."
Вроде других косяков не нашёл.
"

Благодарю. Изучаю, голова аж трещит, т. к. встречаются противоположные рекомендации

По единицам измерения - каюсь, не прав. Сам понимаю, что имею в виду, и излагаю по своему пониманию. Впредь буду разборчивей, наверное

PS Вот так?
".самый дешёвый МОЩНОСТЬЮ 127 ватт "
".при эффективности в 2%(хотя бы) это уже МОЩНОСТЬ 44 ватта, а за одну топку ГЕНЕРИРУЕТСЯ 130 ватт*час ЭНЕРГИИ."
Вроде других косяков не нашёл.
"

 

Да, здесь правильно.

По-простому: Ватт в час не бывает!

 

Вот здесь бред написан если читать по единицами измерения. Все вас конечно поняли, но все-таки пишите правильно, а то гуру форума уже тошнит от ватт/часов и выработки энергии в ваттах

 

Объясните чайнику. Между пластинами надо создать как можно большую разницу в температуре или определенную?

 

Чем больше разница, в рамках допустимой, тем больше мощность генератора.

 

Физики из Шанхайского Института Керамики и Калифорнийского Технологического Института установили, что хорошая эффективность селено-медных термоэлектрических генераторов объясняется характерным для жидкости поведением атомов меди в кристаллической решетке селена. Работа опубликована в журнале Nature Materials, краткий пересказ приводит сайт PhysOrg.

Сплавляя в тигле медь и селен, а затем медленно остужая полученный расплав, физики давали селену образовать кристаллическую решетку. Полученное вещество оказалось термоэлектриком, то есть преобразовывало тепловую энергию в электрическую. Если пластину такого вещества поместить на границу между горячим и холодным телом, электроны потекут сквозь пластину, генерируя электрический ток.
Эффективность термоэлектриков зависит от их теплопроводности. При высокой теплопроводности градиент температуры в веществе быстро исчезнет, а вместе с ним прекратится и электрический ток. Чем хуже проводит тепло термоэлектрик, тем эффективнее он генерирует электричество.
Хороший генератор должен обладать, казалось бы, противоположными свойствами. С одной стороны, он должен хорошо проводить генерируемое электричество, и, следовательно, обладать кристаллической решеткой, обеспечивающей транспорт электронов. С другой стороны, кристаллические вещества, в отличие от жидких (аморфных), хорошо проводят тепло, что снижает эффективность термоэлектрика.
Физики установили, что в селено-медном сплаве сочетаются два состояния вещества - жидкое и твердое. Селен образует кристаллическую решетку, обеспечивая проведение генерируемого тока, а медь заполняет в ней полости, при этом совершенно хаотично. Атомы меди могут двигаться внутри кристаллической решетки селена словно в жидкости. Жидкое состояние меди в сплаве не дает распространяться поперечным тепловым колебаниям, что сильно снижает теплопроводность. Поэтому сплав обладает столь необычной эффективностью.
Термоэлектрики уже применяются в космических технологиях для генерации электричества. Потенциальная сфера их применения очень широка. Впервые сплав меди и селена использовало NASA около 40 лет назад, но тогда никто не мог объяснить его высокой эффективности. Знание принципов, лежащих в основе работы должно помочь ученым получить гораздо более эффективные их разновидности.

Из истории вопроса:
Первое подобие термоэлектрической цепи – батарея, было создано усилиями физиков середины XIX века Фурье и Эрстедом. В качестве материалов, составляющих цепь термоэлемента, использовались висмут и сурьма. Холодные спаи (висмут) погружались в лед, а горячиенагревались горелками.
Следующим этапом в развитии термоэлектричества явилось создание ряда термоэлектрических батарей – источников электроэнергии для некоторых производственных процессов и даже для осветительных целей. Батарея, разработанная Кламоном в 1874г., служила вполне надежным источником электроэнергии и применялась в типографиях и мастерских гелиогравюры.
Другим распространенным в то время типом термобатарей были батареи Ноэ.
Однако низкая эффективность устройств этого типа в условиях бурно развивающейся электроэнергетики, естественно, лишала термоэнергетику каких-либо шансов найти себе место в науке и технике начала XX века.
Подлинным возрождением термоэлектричества и термоэнергетики можно считать начало 30-х годов XX столетия, а его инициатором – академика А. И. Иоффе. Он выдвинул идею о том, что с помощью полупроводников можно сделать реальный шаг на пути превращения тепловой (в том числе солнечной) энергии в электрическую. Это привело к созданию уже в 1940 году фотоэлемента для преобразования световой энергии в электрическую.
Первое практическое применение полупроводниковых термоэлементов было осуществлено в СССР в период Великой Отечественной войны под непосредственным руководством А. И. Иоффе. Это был, ныне широко известный, «партизанский котелок» – термопреобразователь на основе термоэлементов из SbZn и константана. Разность температур спаев в 250-300оС обеспечивалась огнем костра при стабилизации температуры холодных спаев кипящей водой. Такое устройство, несмотря на сравнительно невысокий КПД (1,5-2,0 %), с успехом обеспечивало электропитанием ряд портативных партизанских радиостанций.
В настоящее время, особенно широкие перспективы, имеет сочетание термоэлектрических преобразователей с компактными, мощными и относительно дешевыми источниками тепла.

 

Группа инженеров из Массачусетского технологического института, Бостонского колледжа и компании GMZ Energy разработала высокоэффективный солнечный термоэлектрический генератор.
В дискуссиях об использования энергии Солнца сначала вспоминают о фотоэлементах, ставших привычными и широко применяемыми. Солнечные термоэлектрические генераторы менее известны, так как они обычно строятся с использованием оптических концентраторов и тепловых двигателей и устанавливаются на крупных электростанциях.
Разработка американцев относится к другому типу устройств — лишённым движущихся частей плоскопанельным генераторам, действие которых основано на эффекте Зеебека.
Спроектированный исследователями генератор помещается в стеклянную вакуумную камеру и закрывается чёрной медной пластиной. Устройство быстро нагревается, даже если оно не смотрит прямо на Солнце; обратная сторона генератора при этом находится в контакте с окружающей средой, температуру которой можно считать «сниженной».
Испытания разработки проводились в стандартных лабораторных условиях, то есть при падении света с модельным спектром солнечного излучения у поверхности Земли (AM1.5G). Измеренная эффективность доходила до 4,6%. Авторы называют это значение чрезвычайно высоким, поскольку оно в 7–8 раз превосходит результаты, показанные лучшими из известных плоскопанельных термоэлектрических генераторов.
Полная версия отчёта будет опубликована в журнале Nature Materials.

 

Оптимум - разница в температурах поверхностей 100..150 градусов.
"Холодная сторона "- около 100 градусов

 

Ну и, как бы, реальные предложения:

Система генерации энергии для частных домов
На основе термоэлектрических генераторных сборок компании TERMIONA, изготовленных по технологии CERATOM®, ведется разработка предельно простой, экономичной, имеющей высокий КПД, и, что немаловажно, бесшумной системы генерации энергии для частных домов, которая сможет предопределить новый виток развития рынка термоэлектрических генераторов. Термоэлектрический генератор TERMIONA сможет обеспечивает бесперебойную работу всех инженерных систем коттеджа или загородного дома, в том числе системы отопления (автоматики, циркуляционных насосов) и сделать ее полностью независимой от внешней электросети.
Интеграция генератора в систему теплоснабжения коттеджа позволит в аварийной ситуации выполнять подогрев воды для бытовых нужд, частичное отопление и вентиляцию помещений. При использовании керамических модулей в термоэлектрических генераторах в случае даже незначительного превышения допустимых температур расплавляется припой, соединяющий элементы керамических модулей и они выходят из строя. Из-за большой разницы температур между холодной и горячей стороной также происходит коробление керамики.
Решение проблемы при использовании некерамических термоэлектрических систем, изготовленных по технологии CERATOM®:
термоэлектрические системы TERMIONA могут работать в экстремальных условиях высоких температур без нарушения работоспособности;
собраны на механически свободных элементах и благодаря этому выдерживают перепады температур до 335С;
термоэлектрические ситемы, изготовленные по технологии CERATOM®, эффективно используют перепады температур, повышая КПД системы.
Преимущества генератора энергии для частных домов на основе термоэлектрических систем TERMIONA:
снижение стоимости термоэлектрического генератора в 2 раза по сравнению с классическим на керамических теплопроводах;
увеличение КПД на 25 – 30% по сравнению с налогичными системами, построенными на керамических ТЭМ;
увеличение ресурса термоциклирования в 3 – 5 раз;
сокращение потребления топлива на 20-25%;
бесшумность устройства.

Технические характеристики опытного образца:

Наименование параметра Значение
Вес 90 кг
Габариты 500х500х800 мм. (ДхШхВ)
Выходное напряжение 220 В, 50 Гц
Мощность 1 300 - 2 000 Вт
Не требует технического обслуживания

меня пинать не надо, желающих отправляю в Зеленоград, где трудятся товарищи из Термионы.

«Роснано» инвестирует в инновационное производство зеленоградской компании «Термиона»

Госкорпорация «Роснано» вложит 600 миллионов рублей в проект по запуску в Зеленограде производства термоэлектрических систем для охлаждения и генерации электричества на основе российской технологии CERATOM. Разработчик этой технологии, заявитель и основной исполнитель проекта — зеленоградская компания «Термиона».
Продукцией нового производства станут устройства и системы охлаждения для твердотельных лазеров, системы термостатирования cold plate для диодных лазеров, а также термостатированные шкафы для телекоммуникационной аппаратуры, торговое охладительное оборудование, термоэлектрические электрогенераторы для индивидуального жилья. Подобные системы сегодня востребованы у производителей лазеров и лазерных диодов, производителей коммерческих и бытовых холодильных устройств, строительных компаний. Продукция будет ориентирована прежде всего на экспорт, долю которого «Термиона» собирается довести к 2016 году до 88% в своей выручке, сообщается в пресс-релизе «Роснано».
Доля «Роснано» в финанисровании проекта — лишь немногим больше трети общего объём инвестиций. Всего в проект планируется вложить 1,7 миллиарда рублей. Финансовым соинвестором проекта выступит иностранный банк. Начало реализации проекта намечено на 2010 год, выход на полную мощность — в 2014 году. Производственные линии будут размещены на арендуемых площадях завода «Элма», а сборочное производство — на предприятии «ЯК-44», входящем в группу компаний «Концерн РИО», еще одного стратегического партнера проекта. «Концерн РИО» займется операционным управлением, реализацией и продвижением продукции.
Управляющий директора «Роснано» Дионис Гордин рассматривает зеленоградский проект в области термоэлектрических систем и новую российскую технологию их производства как начало «мирового переворота в данной индустрии, основанного на уходе от стандартной классической конструкции ТЭ модуля, а так же заимствовании и адаптации более эффективных технологий, методов и подходов из смежной сферы — микроэлектроники».
Термоэлектричество сегодня — одно из перспективных направлений в альтернативной энергетике, один из самых дешевых и надежных источников альтернативной энергии. Себестоимость генерации энергии в термоэлектрической системе CERATOM, 0,07 $/Вт, сравнима с себестоимостью генерации в тепловой и атомной энергетике и в разы дешевле других источников альтернативной энергии. Термоэлектричество может использоваться для активного охлаждения, термостатирования и генерации электроэнергии в тех случаях, когда невозможны традиционные методы (компрессионные или абсорбционные холодильники, утилизация паразитного тепла). ТЭМ применяется для охлаждения лазерной и телекоммуникационной техники, электроники, различной аппаратуры в транспорте, космических аппаратах, в производственных процессах и быту. Однако, до настоящего времени в производстве ТЭМ-модулей и ТЭС использовался ряд дорогостоящих, неэффективных и нефункциональных материалов, которые сильно увеличивали их стоимость, снижали КПД и надежность, не позволяли автоматизировать производство — сегодня большая часть таких керамических модулей в мире собирается вручную. Термоэлектрические системы, произведенные по технологии CERATOM, лишены этих недостатков, так как в них эти материалы или отсутствуют или заменены на более дешевые и эффективные наноструктурированные композиты, сочетающие в себе недостижимые или «несочетаемые» в обычных материалах свойства и характеристики. По расчету «Роснано», эти конкурентные преимущества позволят продукции «Термионы» занять заметную долю рынка в существующих сегментах применения термоэлектричества, а также выйти на принципиально новые рынки, где использование классических керамических модулей технологически невозможно.
Компания «Термиона» работает в Зеленограде с 2004 года. Она была создана для организации производства термоэлектрических преобразователей по технологии Ceratom на основе разработок зеленоградских компаний «Торион-арсенал» и «ИПТ». До настоящего времени «Термиона» занималась штучным и мелкосерийным производством термоэлектрических систем и конечных изделий на их основе. Компания размещается в Технопарке «Зеленоград». В 2008 году 51% компании выкупила группа компаний «Концерн РИО», вложив в это 150 миллионов рублей; средства были направлены на реализацию ряда ОКР. Из последних новостей «Термионы» — участие в начале декабря 2009 в крупнейшей американской отраслевой выставке Power-Gen, где компания представляла свою последнюю разработку в области термоэлектрической генерации.... / Zelenograd. ru

 

Даже моей жене понравилась идея использования пеллетного котла как источника электричества.
Если бы был бюджет 300тр,10кВт тепло 3квт электричество, думаю продажи на ура
Изобретение относится к области теплоэнергетики.