Özel bir evde kesintisiz güç kaynağı. Jeneratör seçimi

Cihaz çeşitleri

Değişken sıcaklıktaki farklı iletkenler zincirinde, temas noktalarında termo-EMF oluşabilir. Buna dayanarak, sözde Peltier modülü geliştirildi ve oluşturuldu. Arasına bimetal yerleştirilmiş 2 seramik plakadan oluşur. Elektrik akımı uygulandığında, plakalardan biri yavaş yavaş ısınmaya başlarken diğeri aynı anda soğur. Bu yetenek, bu tür elemanlardan buzdolaplarının yapılmasını mümkün kılar.

Ancak, temas noktalarında bir sıcaklık farkı korunacağı zaman ters süreç de gözlemlenebilir. Bu durumda plakalar elektrik akımı üretmeye başlayacaktır. Böyle bir modül, az miktarda elektrik enerjisi üretmek için kullanılabilir.

Modül işlemi

Elektrik termojeneratörleri belirli bir prensibe göre çalışır. Böylece akımın yönüne bağlı olarak, farklı iletkenlerin temasında ısı soğurma veya serbest bırakma gözlenir. Elektriğin yönüne bağlıdır. Bu durumda akım yoğunluğu aynıdır ve enerji farklıdır.

Kristal kafesin ısınması, dışarı akan enerji kontağa girenden daha az ise gözlemlenir. Akımın yönü değiştiğinde, tam tersi süreç gerçekleşir. Kristal kafesteki enerji azaldığından cihaz soğur.

En popüler termoelektrik modüldürbakır analogları ile birbirine bağlanan p ve n tipi iletkenlerden oluşur. Elemanların her birinde soğutulmuş ve ısıtılmış 4 geçiş vardır. Sıcaklık farkından dolayı termoelektrik jeneratör oluşturmak mümkündür.

Avantajlar ve dezavantajlar

El ile alınıp alınmadığına bakılmaksızın, termoelektrik jeneratörün bir takım avantajları vardır. Yani, bunlardan en önemlileri şunları içerir:

1. Küçük boyutlar.
2. Hem ısıtma hem de soğutma cihazlarında çalışabilme özelliği.
3. Polarite tersine çevrildiğinde, süreç tersine çevrilebilir.
4. Yeterince çabuk aşınan hareketli elemanların eksikliği.

Mevcut önemli avantajlara rağmen, böyle bir cihazın bazı dezavantajları vardır:

1. Önemsiz verimlilik (sadece% 2-3).
2. Sıcaklık farkından sorumlu bir kaynak yaratma ihtiyacı.
3. Önemli enerji tüketimi.
4. Yüksek maliyetli fiyat.

Yukarıdaki olumsuz ve olumlu niteliklere dayanarak, bir cep telefonunu, tablet bilgisayarı şarj etmek veya bir LED ampulü yakmak gerektiğinde böyle bir cihazın kullanılması tavsiye edilir diyebiliriz.

Özellikleri

Odun ateşlemeli bir elektrik santrali yeni bir buluştan uzaktır, ancak modern teknolojiler, daha önce geliştirilen cihazların bir şekilde iyileştirilmesini mümkün kılmıştır. Dahası, elektrik üretmek için birkaç farklı teknoloji kullanılmaktadır.

Ek olarak, "ahşap üzerine" kavramı bir şekilde yanlıştır, çünkü genel olarak herhangi bir katı yakıt (odun, talaş, palet, kömür, kok), böyle bir istasyonun çalışması için uygundur.

Hemen, yakacak odunun veya daha doğrusu yanma sürecinin, yalnızca elektriğin üretildiği cihazın çalışmasını sağlayan bir enerji kaynağı olarak hareket ettiğini not ediyoruz.

Bu tür santrallerin temel avantajları şunlardır:

• Çok çeşitli katı yakıtları kullanma yeteneği ve bunların bulunabilirliği;
• Her yerden elektrik almak;
• Farklı teknolojilerin kullanılması, çok çeşitli parametrelerle elektrik almanızı sağlar (yalnızca normal telefon şarjı için ve endüstriyel ekipmanı çalıştırmadan önce yeterlidir);
• Ayrıca, elektrik kesintilerinin yaygın olması durumunda bir alternatif olarak ve ana elektrik kaynağı olarak hareket edebilir.

DIY yapımı

Kendi ellerinizle termoelektrik jeneratör yapabilirsiniz. Bu amaçla bazı unsurlar gereklidir:

• 300-400 ° C'ye kadar sıcaklıklara dayanabilen modül
• Amacı 5 V'luk sürekli bir voltaj almak olan bir yükseltici dönüştürücü.
• Ateş, mum veya bir tür minyatür soba şeklinde ısıtıcı.
• Soğutucu. Su veya kar, eldeki en popüler seçeneklerdir.
• Bağlantı elemanları. Bunun için farklı boyutlarda kupa veya tencere kullanabilirsiniz.

Verici ve modül arasındaki teller, ısıya dayanıklı bir bileşik veya geleneksel bir sızdırmazlık maddesi ile yalıtılmalıdır. Cihazı aşağıdaki sırayla monte etmek gerekir:

1. Güç kaynağından yalnızca kasayı bırakın.
2. Peltier modülünü soğuk tarafıyla radyatöre yapıştırın.
3. Yüzeyi önceden temizledikten ve cilaladıktan sonra, diğer taraftaki elemanı yapıştırmanız gerekir.
4. Voltaj dönüştürücünün girişinden, telleri plakanın çıkışlarına lehimlemek gerekir.

Bu durumda, doğru çalışma için termojeneratör aşağıdaki özelliklere sahip olmalıdır: çıkış voltajı - 5 volt, cihazı bağlamak için çıkış tipi - USB (veya tercihlere bağlı olarak başka herhangi biri), minimum yük gücü 0,5 A olmalıdır. Bu durumda, herhangi bir tipte yakıtı kullanabilirsiniz.

Mekanizmayı kontrol etmek oldukça basit. İçine birkaç kuru ve ince dal koyabilirsiniz. Onları ateşe verin ve birkaç dakika sonra şarj etmek için bir telefon gibi bazı cihazları bağlayın. Termojeneratör montajı zor değildir. Her şey doğru yapılırsa gezi ve yürüyüşlerde bir yıldan fazla sürecek.

Isıdan elektrik

kategori alternatif enerji kategorideki malzemeler

Geçen yüzyılın başında, mucitler ve bilim adamları, yaygın elektrik kullanımının sağlayabileceği faydaların zaten farkındaydı. Bununla birlikte, uzun süre yeterli miktarlarda ucuza elde etmenin bir yolu yoktu. Ancak 1821'de Alman bilim adamı Seebeck tarafından ilginç bir fenomen keşfedildi.

Birbirine lehimlenmiş iki farklı iletkenden oluşan kapalı bir devre alırsanız ve bir bağlantıyı ısıtıp diğerini soğutursanız, devrede bir akım görünecektir. Şaşırtıcı derecede basit olan bu cihazda (buna termokupl adını verdiler), ısı enerjisi, olduğu gibi, doğrudan elektrik enerjisine dönüştürülür.

Kendisinden çok daha önce bilinen bir galvanik hücrede, bir metalin bir elektrolit içinde çözülmesiyle enerji elde ediliyordu. Bu maddeler oldukça pahalıdır ve enerji ucuz değildir. Termokupl başka bir konudur. Kendisi tüketilmez ve yakıt hemen bulunur. Dahası, herhangi bir şeyle ısıtılabilir: güneş, volkanik ısı, fırın tüpünden çıkan yanma ürünleri vb.

Bazı özelliklerine daha yakından bakalım. Tek bir termokupl küçük bir EMF geliştirir - onda bir, bir voltun yüzde biri. Bununla birlikte, iç direnci çok küçüktür, bu nedenle üretilen akım çok büyük olabilir.

Böyle güzel bir deney uzun zamandır biliniyor. Demir çekirdekli bir elektromıknatıs ve bir dönüşten oluşan bir sargı. Ancak bobin, lehimli bir bizmut köprüsü ile kapatılmış, parmak kalınlığında bakırdan yapılmış bir kuşaktır. Kavşağın bir ucunu sıradan bir laboratuvar meşalesi ile ısıtıyoruz, diğerini - suyla soğutuyoruz. Binlerce amperlik bir akım ortaya çıkar ve bir mıknatıs (tek dönüşlü!) Büyükannenin dökme demirini tutar.

Düşük EMF bir sorun değildir, termokupllar yüzlerce veya binlerce kaynaktan oluşan bir seri bağlantıyla bir bataryaya kolayca bağlanır.İki metalin değişen bantlarından yapılmış böyle bir akordeon gibi görünüyor. 2-3 voltluk orta gerilimde güçlü bir akım, küçük elektrokaplama atölyelerinde kullanım için en uygun olanıydı. Odun, kömür veya gazla ateşlenen küçük bir sobaya benzeyen termoelektrik jeneratörlerle üretildi.

Yüzyılın başında zanaatkârlar tarafından kullanılmıştır. Daha büyük sorunları çözme girişimleri vardı. Örneğin, geçen yüzyılın 80'li yıllarının sonunda Paris'te Clouet, 80 Yablochkov'un "mumuna" enerji sağlayan bir termoelektrik jeneratör yaptı. O zamanki kurulumların verimliliği% 0,3'ü geçmedi. Görünüşe göre çok az, ancak kaybedilen tüm ısı evi ısıtmak, suyu ısıtmak veya yemek pişirmek için kullanılabilir. Yerleşik termoelektrik jeneratörlere sahip ısıtma fırınları da önerildi. Kurulumlarının hiçbir şekilde ısıtma için yakıt tüketimini artırmaması ilginçtir. Sonuçta, elektrik aynı odada tüketilirse tekrar ısıya dönüşecek!

Tarih başka türlü kararlaştırıldı. Elektrik santrallerinde üretmenin ve tüketicilere merkezi olarak dağıtmanın çok daha karlı olduğu ortaya çıktı. Geçen yüzyılda bile, elektrik santrallerinin verimliliği termo elemanlarınkinden on kat daha yüksekti. Bununla birlikte, hareketli parçaların yokluğundan kaynaklanan zarif sadelik, güvenilirlik, birçok kişiyi büyüledi. Teoriye derinlemesine girmeden verimliliği artırma girişimleri ciddi bir başarıya yol açmadı. EMF, termokupl ayaklarının ısıtılmasının bir sonucu olarak ortaya çıkar, ancak aynı zamanda, sıcak bağlantıdan soğuk olana işe yaramaz bir şekilde akan parazitik bir ısı akışı ortaya çıkar. Kullanmaya çalışırken, birinin daha soğuk birleşme yerinin diğerinin sıcak bağlantı noktasını ısıttığı termoelement basamaklarını bir araya getirmeye başladılar. Sıcak bağlantıların sıcaklığı, kaskadın her aşamasında azalır. Bununla birlikte, belirli bir sıcaklık aralığında en iyi çalışan malzemeler seçilerek, tüm sistemin verimliliği önemli ölçüde artırılabilir.

Başka bir olasılık daha var. Isı geri kazanımı denir. Hava akışını termoelektrik çağlayan boyunca soğuk uçtan sıcak olana yönlendirelim. Aynı zamanda içlerinden geçen ısının bir kısmını da elementlerden kazanacak ve ısınacaktır. Bundan sonra, sıcak havayı fırına yönlendirip yakıttan bir miktar tasarruf edeceğiz. Tüm bu prosedür, termoelement malzemelerinin ısıl iletkenliğindeki bir azalmaya eşdeğerdir ve yalnızca ısının kesin olarak tanımlanmış bir kısmının her bir elemandan çıkarılması halinde faydalı olacaktır. Bununla birlikte, rejenerasyon, yalnızca kademeye dahil edilen termo elemanların kendileri yeterince mükemmel olduğunda algılanabilir.

30'lu yıllarda termoelektrik alanında teorik çalışmalar özellikle ülkemizde yoğun bir şekilde yürütülmüştür. İyi bir teoriden daha pratik bir şey olmadığını söylüyorlar. Akademisyen A.F. Ioffe, katı halde meydana gelen yeni bir süreçler teorisi yarattı. Bazı saygın bilim adamları, "kuantum mekaniksel bilinçaltı" olarak adlandırdılar. Ancak 1940 yılında, onun bulgularına dayanarak, termokuplun verimliliğini 10 kat artırmak mümkün oldu. Bu, metallerin yarı iletkenlerle değiştirilmesinden kaynaklandı - daha yüksek termoEMF ve düşük termal iletkenliğe sahip maddeler.

Savaşın başında, Ioffe'nin laboratuvarında taşınabilir radyo istasyonlarına güç sağlamak için bir termoelektrik jeneratör olan bir "partizan kazanı" yaratıldı. Dibinde termo elemanların bulunduğu bir tencereydi. Yanıcı bağlantıları yanıyordu ve tencerenin dibine tutturulmuş soğuk olanlar, içine dökülen suyla soğutuldu.

Dikkatli malzeme seçimi, rejenerasyon kullanımı, günümüzde termo elemanın verimliliğini% 15'e getirmeyi mümkün kılmıştır. Yüzyılın başında, geleneksel elektrik santralleri böyle bir verime sahipti, ancak şimdi üç katından fazla arttı. Büyük ölçekli enerji mühendisliğinde hala bir termokupl için yer yoktur. Ama aynı zamanda küçük bir enerji var. Bir dağın zirvesindeki bir radyo yayın istasyonuna veya bir deniz sinyal şamandırasına güç sağlamak için onlarca watt gerekir. Elektrik ve ısıya ihtiyaç duyan insanların yaşadığı uzak yerler de var.Bu gibi durumlarda gaz veya sıvı yakıtla ısıtılan termokupllar kullanılır. Bu cihazların küçük bir yeraltı sığınağına yerleştirilebilmesi ve yakıt beslemesini yenilemek için yalnızca yılda bir veya daha az sıklıkla tamamen gözetimsiz bırakılabilmesi özellikle değerlidir. Düşük güç nedeniyle, herhangi bir verimlilikte tüketimi kabul edilebilir hale gelir ve ayrıca ... başka seçenek yoktur.

Doktorlar termoelektrik jeneratörler için ilginç bir uygulama buldular. Yirmi yıldan fazla bir süredir, binlerce insan cilt altına yerleştirilmiş implante kalp pili takıyor. Bunun için enerji kaynağı, zararsız bir izotopun bozunmasıyla ısıtılan, seri olarak bağlanmış yüzlerce termokuplunun küçük (yüksüklü) bir pilidir. Her 5-10 yılda bir değiştirilmesi için basit bir işlem yapılır.

Japonya'da, enerjisi elin ısısından bir termoelement tarafından verilen bir elektronik saat üretilir.

Son zamanlarda bir İtalyan firması, termoelektrik jeneratörlü bir elektrikli araç üzerinde çalışmaya başladığını duyurdu. Bu güç kaynağı pillerden çok daha hafiftir, bu nedenle termoelektrik bir arabanın kilometresi geleneksel bir arabanınkinden daha az olmayacaktır. (Elektrikli araçların tek şarjla 150 km gidebileceğini hatırlayın.) Çeşitli ince ayarlarla yakıt tüketiminin kabul edilebilir hale getirilebileceğine inanılıyor. Yeni tür mürettebatın temel avantajları kesinlikle zararsız egzoz, sessiz hareket, en ucuz sıvı (ve muhtemelen katı) yakıt kullanımı, çok yüksek güvenilirliktir.

30'lu yıllarda ülkemizde termoelementlerle ilgili yapılan çalışmalar yaygın olarak biliniyordu. Yazar G. Adamov'un "İki Okyanusun Gizemi" adlı romanında akü kablolarından enerji alan denizaltı "Öncü" nü tanımlamasının nedeni muhtemelen budur. Bu yüzden uzun kablolar şeklinde yapılmış termoelektrik jeneratörleri çağırdı. Bir şamandıra yardımıyla sıcak bağlantıları, sıcaklığın 20-25 ° C'ye ulaştığı okyanusun üst katmanlarına yükseltildi ve soğuk olanlar 1-2 ° C'lik derin deniz suyu ile soğutuldu. Öyleyse fantastik "Pioneer", bataryalarımı şarj eden mevcut atomikten yüz puan önde verme yeteneğine sahip bir tekne.

Bu gerçek mi? Basında bu türden doğrudan deneylere dair hiçbir rapor yok. Ancak, ilginç bir şey parladı. Sıcak yeraltı kaynaklarının ısısından dolayı enerji üreten 1000 kW'lık bir termoelektrik jeneratör oluşturuldu. Sıcak ve soğuk kavşaklar arasındaki sıcaklık farkı 23 ° C'dir, okyanusta olduğu gibi, 1 kW başına 6 kg özgül ağırlık, geleneksel denizaltıların enerji santrallerinden çok daha düşüktür. Yeni bir enerji devriminin, yeni bir elektrik çağının eşiğindeyiz mi?

A.SAVELIEV Genç Teknisyen 1992 N7