من أجل الحصول على الكهرباء ، تحتاج إلى إيجاد فرق محتمل وموصل لطالما حاول الناس توفير المال ، وفي عصر فواتير الخدمات العامة المتزايدة باستمرار ، فإن هذا ليس مفاجئًا على الإطلاق. اليوم ، توجد بالفعل طرق يمكن من خلالها لأي شخص الحصول على كهرباء مجانية له. كقاعدة عامة ، هذه بعض التركيبات التي تعمل بنفسك ، والتي تعتمد على مولد كهربائي.
المولد الحراري وجهازه
المولد الحراري هو جهاز يولد طاقة كهربائية من الحرارة. إنه مصدر بخار ممتاز للكهرباء ، وإن كان بكفاءة منخفضة.
كجهاز للتحويل المباشر للحرارة إلى طاقة كهربائية ، يتم استخدام المولدات الكهروحرارية ، والتي تستخدم مبدأ تشغيل المزدوجات الحرارية التقليدية
في الأساس ، الكهرباء الحرارية هي التحويل المباشر للحرارة إلى كهرباء في الموصلات السائلة أو الصلبة ، ثم العملية العكسية للتسخين والتبريد لتلامس الموصلات المختلفة باستخدام تيار كهربائي.
جهاز مولد الحرارة:
- يحتوي مولد الحرارة على نوعين من أشباه الموصلات ، يتكون كل منهما من عدد معين من الإلكترونات ؛
- كما أنها متصلة ببعضها البعض بواسطة موصل توجد فوقه طبقة قادرة على توصيل الحرارة ؛
- يتم أيضًا توصيل موصل حراري به لنقل جهات الاتصال ؛
- تأتي بعد ذلك طبقة التبريد ، تليها أشباه الموصلات ، التي تؤدي ملامساتها إلى الموصل.
لسوء الحظ ، لا يكون مولد الحرارة والطاقة دائمًا قادرًا على العمل بقدرات عالية ، لذلك يتم استخدامه بشكل أساسي في الحياة اليومية ، وليس في الإنتاج.
اليوم لا يتم استخدام المحول الكهروحراري في أي مكان تقريبًا. إنها "تطلب" الكثير من الموارد ، كما أنها تشغل مساحة ، لكن الجهد والتيار اللذين يمكن أن تولدهما وتحولهما صغيران للغاية ، وهو أمر غير مربح للغاية.
تحويل الحرارة إلى ضوء ثم إلى كهرباء
14.11.2019 924
"الفوتونات الحرارية هي فوتونات ينبعث منها جسم ساخن". "إذا نظرت إلى شيء ساخن بكاميرا الأشعة تحت الحمراء ، يمكنك أن ترى أنه متوهج. تُظهر الكاميرا هذه الفوتونات المُثارة حرارياً ".
الاختراع عبارة عن باعث حراري زائدي قادر على امتصاص الحرارة الشديدة التي قد تتسرب إلى البيئة ، وتضغطها في نطاق ترددي ضيق وتنبعث منها كضوء لمزيد من التحويل إلى كهرباء.
هذا الاكتشاف بمثابة استمرار آخر ابحاثأُجريت في كلية براون للتكنولوجيا بجامعة رايس في عام 2020 ، عندما تم العثور على طريقة بسيطة لإنشاء أغشية شديدة التوافق تشبه الألواح من أنابيب نانوية كربونية معبأة بإحكام
حرارة النفايات
أدت المناقشات إلى اتخاذ قرار لمعرفة ما إذا كان يمكن استخدام هذه الأفلام لتوجيه "الفوتونات الحرارية".
"الفوتونات الحرارية هي فوتونات ينبعث منها جسم ساخن". "إذا نظرت إلى شيء ساخن بكاميرا الأشعة تحت الحمراء ، يمكنك أن ترى أنه متوهج. تُظهر الكاميرا هذه الفوتونات المُثارة حرارياً ".
الأشعة تحت الحمراء هو أحد مكونات ضوء الشمس الذي يوصل الحرارة إلى الكوكب ، ولكن هذا ليس سوى جزء صغير من الطيف الكهرومغناطيسي بأكمله.
"أي سطح ساخن ينبعث منه ضوء على شكل إشعاع حراري."المشكلة هي أن الإشعاع الحراري هو نطاق عريض ، وتحويل الضوء إلى كهرباء لا يكون فعالاً إلا إذا كان الإشعاع في نطاق ضيق. كان التحدي يتمثل في حصر فوتونات النطاق العريض في نطاق ضيق ".
مكّنت أفلام الأنابيب النانوية من عزل فوتونات الأشعة تحت الحمراء المتوسطة التي كانت ستُهدر لولا ذلك. قد يحفز هذا الاستخدام الواسع النطاق للحرارة المهدرة ، والتي تمثل حوالي 20 ٪ من إجمالي استهلاك الطاقة الصناعية.
يمكن للأنابيب النانوية الكربونية نقل الحرارة
"الطريقة الأكثر فعالية لتحويل الحرارة إلى كهرباء في الوقت الحالي هي استخدام التوربينات والبخار أو بعض السوائل الأخرى لتشغيلها." "يمكنهم تقديم ما يقرب من 50 في المائة من كفاءة التحويل. لا يمكن أن يقترب الكثير مما هو معروف اليوم من مثل هذه الكفاءة ، لكن هذه الأنظمة يصعب تنفيذها ".
تظل الأنابيب النانوية الكربونية المحاذاة مستقرة حرارياً حتى 1600 درجة مئوية وتظهر تباينًا شديدًا: موصلة في اتجاه واحد وعازلة في الاتجاهين الآخرين - وهو تأثير يسمى التشتت القطعي. يمكن أن تتصادم الفوتونات الحرارية مع الفيلم ، قادمة من أي اتجاه ، لكنها تترك فقط بعد واحد.
ينتج عن هذا التباين الشديد كثافة فوتونية عالية للغاية في منتصف الأشعة تحت الحمراء ، مما يظهر كرنين قوي في تجاويف العمق ذات الطول الموجي الفرعي.
"بدلاً من الانتقال من الحرارة إلى الكهرباء مباشرة ، ينتقل المسار أولاً من الحرارة إلى الضوء وبعد ذلك فقط إلى الكهرباء." "للوهلة الأولى ، يبدو أن خطوتين ستكونان أكثر فعالية من ثلاث ، لكن في هذه الحالة ليست كذلك".
يمكن أن تؤدي إضافة بواعث إلى الخلايا الشمسية القياسية إلى زيادة كفاءتها من الذروة الحالية التي تبلغ حوالي 22٪ إلى 80٪. "من خلال ضغط كل الطاقة الحرارية المهدرة في منطقة طيفية صغيرة ، يمكن تحويلها بكفاءة عالية إلى كهرباء." بالإضافة إلى ذلك ، يمكن لبواعث الحرارة الفوتونية النانوية ذات الكثافة العالية للفوتون أن تحسن بشكل كبير من كفاءة التبريد الإشعاعي واستعادة الحرارة الضائعة.
يمكنك معرفة المزيد عن التكنولوجيا ليقرأ لمزيد من المعلومات ، راجع ACS Photonics.
مصدر: جامعة رايس
مولد حراري شمسي للكهرباء وموجات الراديو
يمكن أن تكون مصادر الطاقة الكهربائية مختلفة جدًا. اليوم ، بدأ إنتاج المولدات الكهروحرارية الشمسية يكتسب شعبية. يمكن استخدام هذه التركيبات في المنارات والفضاء والسيارات وكذلك في مجالات الحياة الأخرى.
تعد المولدات الحرارية الشمسية طريقة رائعة لتوفير الطاقة
يعمل RTG (المولد الكهروحراري للنويدات المشعة) عن طريق تحويل طاقة النظائر إلى طاقة كهربائية. هذه طريقة اقتصادية للغاية للحصول على كهرباء شبه مجانية وإمكانية الإضاءة في حالة عدم وجود كهرباء.
ميزات RTG:
- من الأسهل الحصول على مصدر للطاقة من اضمحلال النظائر بدلاً من القيام بنفس الشيء ، على سبيل المثال ، بتسخين موقد أو مصباح كيروسين ؛
- من الممكن إنتاج الكهرباء وانحلال الجزيئات في وجود نظائر خاصة ، لأن عملية تحللها يمكن أن تستمر لعقود.
باستخدام مثل هذا التثبيت ، يجب أن تفهم أنه عند العمل مع النماذج القديمة للمعدات ، هناك خطر تلقي جرعة من الإشعاع ، ومن الصعب للغاية التخلص من مثل هذا الجهاز. إذا لم يتم تدميرها بشكل صحيح ، يمكن أن تكون بمثابة قنبلة إشعاعية.
عند اختيار الشركة المصنعة للتثبيت ، من الأفضل البقاء في الشركات التي أثبتت نفسها بالفعل. مثل Global و Altec (Altec) و TGM (Tgm) و Cryotherm و Termiona.
بالمناسبة ، هناك طريقة أخرى جيدة للحصول على الكهرباء مجانًا وهي مولد لتجميع موجات الراديو.يتكون من أزواج من المكثفات السينمائية والإلكتروليتية ، بالإضافة إلى الثنائيات منخفضة الطاقة. يتم أخذ كبل معزول بطول 10-20 مترًا كهوائي وسلك أرضي آخر متصل بأنبوب ماء أو غاز.
حصل العلماء الروس على الدفء من البرد
اكتشف علماء من معهد الحفز التابع لـ SB RAS كيفية الحصول على الحرارة من البرد ، والتي يمكن استخدامها للتدفئة في الظروف المناخية القاسية. للقيام بذلك ، يقترحون امتصاص أبخرة الميثانول بواسطة مادة مسامية عند درجات حرارة منخفضة. النتائج الأولى للدراسة التي يدعمها منحة
مؤسسة العلوم الروسية (RSF) ، كانت
نشرت
في مجلة الهندسة الحرارية التطبيقية. اقترح الكيميائيون دورة تسمى "الحرارة من البرد" ("TepHol"). يقوم العلماء بتحويل الحرارة باستخدام عملية امتزاز الميثانول إلى مادة مسامية. الامتزاز هو عملية امتصاص المواد من محلول أو خليط غازي بواسطة مادة أخرى (مادة ماصة) ، والتي تستخدم لفصل وتنقية المواد. المادة الممتصة تسمى adsorbate.
علق أحد مؤلفي الدراسة ، دكتور الكيمياء يوري أريستوف: "كانت الفكرة هي التنبؤ نظريًا أولاً بما يجب أن يكون عليه الامتصاص الأمثل ، ثم تجميع مادة حقيقية بخصائص قريبة من المثالية". - مادة العمل هي أبخرة الميثانول وعادة ما يتم امتصاصها باستخدام الكربون المنشط. أخذنا أولاً الكربون المنشط المتاح تجاريًا واستخدمناه. اتضح أن معظمهم "لا يعمل" بشكل جيد للغاية ، لذلك قررنا تصنيع ماصات ميثانول جديدة ، متخصصة في دورة TepHol ، بأنفسنا. هذه مواد مكونة من عنصرين: لها مصفوفة مسامية ، مكون خامل نسبيًا ، والمكون النشط عبارة عن ملح يمتص الميثانول جيدًا ".
ثم أجرى العلماء تحليل ديناميكي حراري لدورة TepHol ، والذي يعطي فكرة تقريبية عن مسار عملية التحول ، ويحدد الظروف المثلى لتنفيذ الامتزاز. واجه العلماء مهمة اكتشاف ما إذا كانت الدورة الديناميكية الحرارية الجديدة يمكن أن توفر كفاءة وطاقة كافيتين لتوليد الحرارة. للإجابة على هذا السؤال ، تم تصميم نموذج أولي للمختبر لتركيب TepHol مع جهاز امتصاص واحد ، ومبخر ، وكروستات تحاكي الهواء البارد والمياه غير المتجمدة. تم وضع المادة الماصة في مبادل حراري سطحي كبير خاص مصنوع من الألومنيوم. يتيح هذا التثبيت إمكانية إنتاج الحرارة في وضع متقطع: يتم إطلاقها عندما تمتص المادة الماصة الميثانول ، ثم يستغرق الأمر وقتًا لتجديد الأخير. لهذا ، يتم تقليل ضغط الميثانول فوق المادة الماصة ، والذي يسهله انخفاض درجة الحرارة المحيطة. تم إجراء اختبارات النموذج الأولي TepHol في ظروف معملية ، حيث تمت محاكاة ظروف درجة حرارة الشتاء السيبيري ، وتم الانتهاء من التجربة بنجاح.
"استخدام منظمتي حرارة طبيعيين (تخزين الحرارة) في الشتاء ، على سبيل المثال الهواء المحيط (T = -20 - -40 درجة مئوية) والمياه غير المتجمدة من نهر أو بحيرة أو بحر أو مياه جوفية (T = 0 - 20 درجة مئوية) ، مع اختلاف درجة الحرارة 30-60 درجة مئوية ، يمكن الحصول على الحرارة لتدفئة المنازل. علاوة على ذلك ، كلما كان الجو في الخارج أكثر برودة ، كان من الأسهل الحصول على حرارة مفيدة "، قال يوري أريستوف.
حتى الآن ، قام العلماء بتصنيع أربعة مواد ماصة جديدة في مرحلة الاختبار. وفقًا للمؤلفين ، فإن النتائج الأولى لهذه الاختبارات مشجعة للغاية.
"تسمح لك الطريقة المقترحة بالحصول على الحرارة مباشرة في الموقع في المناطق ذات الشتاء البارد (شمال شرق روسيا ، وشمال أوروبا ، والولايات المتحدة ، وكندا ، وكذلك القطب الشمالي) ، مما قد يؤدي إلى تسريع التنمية الاجتماعية والاقتصادية بشكل كبير.وخلص أريستوف إلى أن استخدام حتى كمية صغيرة من حرارة البيئة المنخفضة الحرارة يمكن أن يؤدي إلى تغيير في بنية الطاقة الحديثة ، وتقليل اعتماد المجتمع على الوقود الأحفوري وتحسين البيئة على كوكبنا.
في المستقبل ، يمكن أن يكون تطوير العلماء الروس مفيدًا للاستخدام الرشيد للنفايات الحرارية ذات درجات الحرارة المنخفضة من الصناعة (على سبيل المثال ، مياه التبريد التي يتم تصريفها بواسطة محطات الطاقة الحرارية ، والغازات التي تعتبر منتجًا ثانويًا للمواد الكيميائية والنفط التكرير) والنقل والإسكان والخدمات المجتمعية ، وكذلك الطاقة الحرارية المتجددة ، لا سيما في مناطق الأرض ذات الظروف المناخية القاسية.
كيف تصنع عنصر بلتيير بيديك
عنصر بلتيير الشائع عبارة عن لوحة مجمعة من أجزاء من معادن مختلفة مع موصلات للاتصال بشبكة. تمرر هذه اللوحة تيارًا من خلال نفسها ، وتسخن من جانب واحد (على سبيل المثال ، حتى 380 درجة) وتعمل من البرد على الجانب الآخر.
عنصر بلتيير هو محول طاقة حراري خاص يعمل وفقًا لمبدأ يحمل نفس الاسم لتزويد التيار الكهربائي.
هذا المولد الحراري له المبدأ المعاكس:
- يمكن تسخين جانب واحد عن طريق حرق الوقود (على سبيل المثال ، حريق على خشب أو بعض المواد الخام الأخرى) ؛
- على العكس من ذلك ، يتم تبريد الجانب الآخر بواسطة مبادل حراري سائل أو هواء ؛
- وبالتالي ، يتم توليد التيار على الأسلاك ، والذي يمكن استخدامه وفقًا لاحتياجاتك.
صحيح أن أداء الجهاز ليس رائعًا ، والتأثير ليس مثيرًا للإعجاب ، ولكن ، مع ذلك ، قد تقوم وحدة منزلية بسيطة كهذه بشحن الهاتف أو توصيل مصباح يدوي LED.
عنصر المولد هذا له مزاياه:
- عمل صامت
- القدرة على استخدام ما هو في متناول اليد ؛
- خفيفة الوزن وقابلية للحمل.
بدأت هذه المواقد محلية الصنع تكتسب شعبية بين أولئك الذين يحبون قضاء الليل في الغابة بجوار النار ، باستخدام هدايا الأرض والذين لا يكرهون الحصول على الكهرباء مجانًا.
تُستخدم وحدة بلتيير أيضًا لتبريد لوحات الكمبيوتر: يتم توصيل العنصر باللوحة وبمجرد أن تصبح درجة الحرارة أعلى من درجة الحرارة المسموح بها ، تبدأ في تبريد الدوائر. من ناحية ، يدخل حيز هواء بارد إلى الجهاز ، ومن ناحية أخرى ، هواء ساخن. نموذج 50 × 50 × 4 مم (270 واط) شائع. يمكنك شراء مثل هذا الجهاز من متجر أو صنعه بنفسك.
بالمناسبة ، يتيح لك توصيل المثبت بمثل هذا العنصر الحصول على شاحن ممتاز للأجهزة المنزلية عند الخرج ، وليس مجرد وحدة حرارية.
لصنع عنصر بلتيير في المنزل ، عليك أن تأخذ:
- موصلات ثنائية المعدن (حوالي 12 قطعة أو أكثر) ؛
- صفيحتان من السيراميك
- الكابلات.
- لحام حديد.
مخطط التصنيع على النحو التالي: يتم لحام الموصلات ووضعها بين الألواح ، وبعد ذلك يتم تثبيتها بإحكام. في هذه الحالة ، عليك أن تتذكر الأسلاك التي سيتم توصيلها بعد ذلك بالمحول الحالي.
نطاق استخدام هذا العنصر متنوع للغاية. نظرًا لأن أحد جوانبها يميل إلى البرودة ، فبمساعدة هذا الجهاز يمكنك صنع ثلاجة صغيرة متنقلة ، أو ، على سبيل المثال ، مكيف هواء تلقائي.
ولكن ، مثل أي جهاز ، فإن هذا العنصر الحراري له مزايا وعيوب. الإيجابيات تشمل:
- حجم مضغوط؛
- القدرة على العمل مع عناصر التبريد أو التسخين معًا أو كل منها على حدة ؛
- عملية هادئة وصامتة تقريبًا.
سلبيات:
- الحاجة إلى التحكم في فرق درجة الحرارة ؛
- استهلاك طاقة عالي
- انخفاض مستوى الكفاءة بتكلفة عالية.
أنواع مجمعات الطاقة الشمسية - ما هي؟
تُفهم المجمعات على أنها أجهزة قادرة على امتصاص الطاقة الشمسية وتعديلها إلى حرارة ثم إرسالها إلى المبرد.يتم تصنيع مجمّع الطاقة الشمسية القياسي على شكل علبة بلاستيكية أو معدنية ، حيث يتم تثبيت ألواح معدنية سوداء. يمكن تسخين هذه اللوحات إلى درجة حرارة معينة.
اعتمادًا على حجمها ، يتم تقسيم المجمعات إلى درجات حرارة عالية ومتوسطة ومنخفضة. من غير الواقعي صنع أجهزة ذات درجة حرارة عالية في المنزل. يتم إنشاؤها باستخدام تقنيات متطورة للتشغيل في المنشآت الصناعية الكبيرة. يمكن استخدام الهياكل ذات درجة الحرارة المتوسطة التي تتراكم كمية كافية من الطاقة الشمسية لتدفئة المباني السكنية ، والمباني منخفضة الحرارة لتسخين المياه. من الممكن جدًا أن تصنع هذين النوعين من المجمعات بنفسك.
الأجهزة التي تهمنا تنقسم إلى الأنواع التالية:
- مستوي؛
- تراكمي؛
- هواء؛
- سائل.
مجمع الطاقة الشمسية على السطح
المجمع المسطح عبارة عن هيكل يشبه الصندوق مصنوع من المعدن مع صفيحة لامتصاص الضوء من الشمس. إنه مغطى بغطاء زجاجي يحتوي على نسبة منخفضة من الحديد ، مما يؤدي إلى سقوط معظم ضوء الشمس على لوحة استشعار الحرارة. الهيكل بالضرورة معزول حرارياً. كفاءة هذا المجمع صغيرة بشكل موضوعي - حوالي 10 ٪. يمكن زيادتها عن طريق تطبيق أشباه موصلات خاصة ذات خصائص غير متبلورة على الرقاقة. هذه الأجهزة مناسبة لتسخين المياه في الحياة اليومية.
يعتبر جامع الحرارة (التخزين) أكثر كفاءة. يتم استخدامه لتسخين المياه والحفاظ على درجة الحرارة عند مستوى معين في الغرفة لبعض الوقت. من الناحية الهيكلية ، يتم تصنيعها على شكل 1-3 خزانات مثبتة في صندوق مع عزل حراري. مثل الجهاز المسطح ، فهو مغطى بغطاء زجاجي. في موسم البرد ، من الصعب استخدام مثل هذا المجمع. لكن في الصيف ، عندما يكون ضوء الشمس قويًا جدًا ، يمكن استخدامه في المنزل.
تستخدم الهياكل الشمسية السائلة الماء كحامل للحرارة. إنها مصنوعة بمبدأ مفتوح أو مغلق للتبادل الحراري ، ويمكن أن تكون بدون زجاج ومزجج. إن تشغيل هذه الأجهزة محفوف بالإزعاج - غالبًا ما تتسرب وقد تتجمد جيدًا خلال أشهر الشتاء. مجمعات الهواء ، التي تستخدم في الغالب لتجفيف الفواكه والخضروات وكميات صغيرة نسبيًا من المنتجات الزراعية الأخرى ، خالية من هذه المشاكل. الطائرة بسيطة من الناحية الهيكلية ، ومن السهل صيانتها ، وبالتالي فهي تتمتع بشعبية مستحقة.
مولد بسيط محلي الصنع
على الرغم من حقيقة أن هذه الأجهزة ليست شائعة الآن ، إلا أنه في الوقت الحالي لا يوجد شيء عملي أكثر من وحدة توليد حراري قادرة تمامًا على استبدال موقد كهربائي أو مصباح إضاءة في رحلة أو المساعدة ، إذا كان الشحن إلى تعطل الهاتف المحمول ، لتشغيل نافذة كهربائية. ستساعد هذه الكهرباء أيضًا في المنزل في حالة انقطاع التيار الكهربائي. يمكن الحصول عليها مجانًا ، كما يمكن للمرء أن يقول ، للحصول على كرة.
لذلك ، لإنشاء مولد كهربائي حراري ، تحتاج إلى التحضير:
- منظم ضغط كهربي؛
- لحام حديد؛
- اي شخص؛
- مشعات التبريد
- معجون حراري
- عناصر تسخين بلتيير.
تجميع الجهاز:
- أولاً ، يتكون جسم الجهاز ، والذي يجب أن يكون بدون قاع ، مع وجود ثقوب في الجزء السفلي للهواء وفي الجزء العلوي مع حامل للحاوية (على الرغم من أن هذا ليس ضروريًا ، لأن المولد قد لا يعمل على الماء) ؛
- بعد ذلك ، يتم توصيل عنصر بلتيير بالجسم ، ويتم توصيل مبرد تبريد إلى جانبه البارد من خلال معجون حراري ؛
- ثم تحتاج إلى لحام المثبت ووحدة بلتيير ، وفقًا لأعمدةهم ؛
- يجب أن يكون المثبت معزولًا جيدًا حتى لا تصل الرطوبة إلى هناك ؛
- يبقى للتحقق من عملها.
بالمناسبة ، إذا لم تكن هناك طريقة للحصول على المبرد ، فيمكنك استخدام مبرد كمبيوتر أو مولد سيارة بدلاً من ذلك. لن يحدث شيء رهيب من هذا الاستبدال.
يمكن شراء المثبت بمؤشر الصمام الثنائي الذي سيعطي إشارة ضوئية عندما يصل الجهد إلى القيمة المحددة.
المزدوجة الحرارية DIY: ميزات العملية
ما هي المزدوجة الحرارية؟ المزدوجة الحرارية هي دائرة كهربائية تتكون من عنصرين مختلفين مع تلامس كهربائي.
تبلغ قيمة EMF الحرارية لمزدوجة حرارية مع اختلاف في درجة الحرارة 100 درجة عند حوافها حوالي 1 مللي فولت. لجعله أعلى ، يمكن توصيل عدة مزدوجات حرارية في سلسلة. ستحصل على مبرد حراري ، سيكون thermoEMF منه مساويًا لمجموع EMF للمزدوجات الحرارية المضمنة فيه.
تكون عملية تصنيع المزدوجات الحرارية كما يلي:
- يتم إنشاء اتصال قوي بين مادتين مختلفتين ؛
- يتم أخذ مصدر جهد (على سبيل المثال ، بطارية سيارة) ويتم توصيل أسلاك من مواد مختلفة ملتوية مسبقًا في حزمة بأحد طرفيها ؛
- في هذا الوقت ، تحتاج إلى إحضار سلك متصل بالجرافيت للطرف الآخر (قضيب قلم رصاص عادي مناسب هنا).
بالمناسبة ، من المهم جدًا ألا تعمل السلامة تحت الجهد العالي! الحد الأقصى للمؤشر في هذا الصدد هو 40-50 فولت. لكن من الأفضل البدء بقوى صغيرة من 3 إلى 5 كيلو واط ، وزيادتها تدريجياً.
هناك أيضًا طريقة "مائية" لإنشاء مزدوج حراري. وهو يتألف من ضمان تسخين الأسلاك المتصلة بالهيكل المستقبلي بتفريغ القوس ، والذي يظهر بينها وبين محلول قوي من الماء والملح. في عملية مثل هذا التفاعل ، تمسك أبخرة "الماء" المواد معًا ، وبعد ذلك يمكن اعتبار المزدوجة الحرارية جاهزة. في هذه الحالة ، من المهم معرفة القطر الذي يتم إرفاق المنتج به. لا ينبغي أن تكون كبيرة جدًا.
كهرباء مجانية بيديك (فيديو)
الحصول على الكهرباء المجانية ليس بالأمر الصعب كما يبدو. بفضل الأنواع المختلفة من المولدات التي تعمل مع مصادر مختلفة ، لم يعد من المخيف تركها بدون إضاءة أثناء انقطاع التيار الكهربائي. القليل من المهارة ولديك بالفعل محطة صغيرة خاصة بك لتوليد الكهرباء جاهزة.
تعتبر محطة الطاقة التي تعمل بالحطب إحدى الطرق البديلة لتزويد المستهلكين بالكهرباء.
مثل هذا الجهاز قادر على الحصول على الكهرباء بأقل تكلفة للطاقة ، حتى في تلك الأماكن التي لا يوجد فيها مصدر طاقة على الإطلاق.
يمكن أن تكون محطة الطاقة التي تستخدم الحطب خيارًا ممتازًا لأصحاب البيوت الصيفية والمنازل الريفية.
هناك أيضًا إصدارات مصغرة مناسبة لمحبي التنزه لمسافات طويلة وقضاء الوقت في الطبيعة. لكن أول الأشياء أولاً.
المحتويات (اضغط على الزر الأيمن):
ميزات
إن محطة الطاقة التي تعمل بالحطب ليست اختراعًا جديدًا ، لكن التقنيات الحديثة جعلت من الممكن إلى حد ما تحسين الأجهزة التي تم تطويرها مسبقًا. علاوة على ذلك ، يتم استخدام العديد من التقنيات المختلفة لتوليد الكهرباء.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن مفهوم "الخشب" غير دقيق إلى حد ما ، لأن أي وقود صلب (خشب ، رقائق خشب ، منصات ، فحم ، فحم الكوك) ، بشكل عام ، أي شيء يمكن أن يحترق ، مناسب لتشغيل مثل هذه المحطة.
على الفور ، نلاحظ أن الحطب ، أو بالأحرى عملية احتراقها ، تعمل فقط كمصدر للطاقة التي تضمن عمل الجهاز الذي يتم توليد الكهرباء فيه.
المزايا الرئيسية لمحطات الطاقة هذه هي:
- القدرة على استخدام مجموعة متنوعة من أنواع الوقود الصلب وتوافرها ؛
- الحصول على الكهرباء في أي مكان
- يتيح لك استخدام التقنيات المختلفة تلقي الكهرباء بمجموعة متنوعة من المعلمات (كافية فقط لإعادة الشحن المنتظم للهاتف وقبل تشغيل المعدات الصناعية) ؛
- يمكن أن يعمل أيضًا كبديل إذا كان انقطاع التيار الكهربائي أمرًا شائعًا ، وأيضًا كمصدر رئيسي للكهرباء.
النسخة الكلاسيكية
كما لوحظ ، تستخدم محطة الطاقة التي تعمل بالحطب العديد من التقنيات لتوليد الكهرباء. الكلاسيكية من بينها طاقة البخار ، أو ببساطة المحرك البخاري.
كل شيء بسيط هنا - الحطب أو أي وقود آخر ، يحترق ، يسخن الماء ، ونتيجة لذلك يتحول إلى حالة غازية - بخار.
يتم تغذية البخار الناتج إلى توربين مجموعة المولد ، ومن خلال تدوير المولد يولد الكهرباء.
نظرًا لأن المحرك البخاري ومجموعة المولد متصلان في دائرة مغلقة واحدة ، بعد المرور عبر التوربين ، يتم تبريد البخار ، وإدخاله مرة أخرى في الغلاية ، وتتكرر العملية برمتها.
يعد تخطيط محطة الطاقة هذا من أبسط التصميمات ، ولكنه يحتوي على عدد من العيوب المهمة ، أحدها خطر الانفجار.
بعد انتقال الماء إلى الحالة الغازية ، يزداد الضغط في الدائرة بشكل كبير ، وإذا لم يتم تنظيمه ، فهناك احتمال كبير لتمزق خط الأنابيب.
وعلى الرغم من أن الأنظمة الحديثة تستخدم مجموعة كاملة من صمامات التحكم في الضغط ، فإن تشغيل المحرك البخاري لا يزال يتطلب مراقبة مستمرة.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يتسبب الماء العادي المستخدم في هذا المحرك في تكوين مقياس على جدران الأنابيب ، مما يقلل من كفاءة المحطة (يضعف المقياس نقل الحرارة ويقلل من إنتاجية الأنابيب).
ولكن الآن تم حل هذه المشكلة باستخدام الماء المقطر أو السوائل أو الشوائب المنقاة التي تترسب أو الغازات الخاصة.
لكن من ناحية أخرى ، يمكن لمحطة الطاقة هذه أن تؤدي وظيفة أخرى - لتسخين الغرفة.
كل شيء بسيط هنا - بعد أداء وظيفته (دوران التوربين) ، يجب تبريد البخار حتى ينتقل مرة أخرى إلى الحالة السائلة ، الأمر الذي يتطلب نظام تبريد أو ، ببساطة ، مبرد.
وإذا وضعنا هذا المبرد في الداخل ، فلن نحصل في النهاية على الكهرباء فقط من هذه المحطة ، ولكن أيضًا الحرارة.
طرق الادخار
أحد الخيارات هنا هو استخدام وحدات التحكم الآلي لنظام التدفئة في المنزل. تراقب هذه المعدات نفسها درجة الحرارة في الخارج ، واعتمادًا على ذلك ، تحدد وضع الإمداد الحراري في الشقق.
لم يعد سكان هذه المنازل يواجهون موقفًا عندما يكون الجو دافئًا نسبيًا بالفعل ، وتكون البطاريات في الشقة ساخنة - يصبح الجو حارًا جدًا في الغرفة وعليهم فتح النوافذ. يشعر السكان بعدم الراحة وفي نفس الوقت يتعين عليهم دفع ثمن الطاقة الحرارية "الإضافية".
حتى الآن ، أربعة بالمائة فقط من المنازل لديها تحكم آلي في التدفئة. يسمح لأصحاب الشقق بالتوفير في فواتير الخدمات على أساس شهري.
المولدات الحرارية
تعد محطات توليد الطاقة المزودة بمولدات تم إنشاؤها وفقًا لمبدأ بلتيير خيارًا مثيرًا للاهتمام.
اكتشف الفيزيائي بلتيير التأثير الذي يقضي بأنه عندما يتم تمرير الكهرباء عبر موصلات تتكون من مادتين غير متشابهتين ، يتم امتصاص الحرارة على أحد الملامسات ، ويتم إطلاق الحرارة في الثانية.
علاوة على ذلك ، فإن هذا التأثير هو عكس ذلك - إذا تم تسخين الموصل على جانب واحد ، وعلى الجانب الآخر - تم تبريده ، فسيتم توليد الكهرباء فيه.
إنه التأثير المعاكس الذي يستخدم في محطات الطاقة التي تعمل بالحطب. عند الاحتراق ، يقومون بتسخين نصف اللوحة (وهو مولد كهربائي حراري) ، ويتكون من مكعبات مصنوعة من معادن مختلفة ، ويتم تبريد الجزء الثاني منها (حيث يتم استخدام المبادلات الحرارية) ، ونتيجة لذلك يتم تبريد الكهرباء يظهر على أطراف اللوحة.
مولدات الغاز
النوع الثاني هو مولدات الغاز. يمكن استخدام هذا الجهاز في عدة اتجاهات ، بما في ذلك توليد الكهرباء.
تجدر الإشارة هنا إلى أن هذا المولد نفسه لا علاقة له بالكهرباء ، لأن مهمته الرئيسية هي توليد غاز قابل للاحتراق.
يتلخص جوهر تشغيل مثل هذا الجهاز في حقيقة أنه في عملية أكسدة الوقود الصلب (الاحتراق) ، تنبعث الغازات ، بما في ذلك الغازات القابلة للاحتراق - الهيدروجين والميثان وثاني أكسيد الكربون ، والتي يمكن استخدامها لمجموعة متنوعة من الأغراض.
على سبيل المثال ، تم استخدام هذه المولدات سابقًا في السيارات ، حيث تعمل محركات الاحتراق الداخلي التقليدية بشكل مثالي على الغاز المنطلق.
بسبب الهزات المستمرة للوقود ، بدأ بعض سائقي السيارات وراكبي الدراجات النارية بالفعل في تثبيت هذه الأجهزة على سياراتهم.
أي ، للحصول على محطة للطاقة ، يكفي أن يكون لديك مولد غاز ومحرك احتراق داخلي ومولد تقليدي.
في العنصر الأول ، سيتم إطلاق الغاز ، والذي سيصبح وقودًا للمحرك ، وهذا بدوره سوف يقوم بتدوير دوار المولد للحصول على الكهرباء عند الخرج.
تشمل مزايا محطات الطاقة التي تعمل بالغاز ما يلي:
- موثوقية تصميم مولد الغاز نفسه ؛
- يمكن استخدام الغاز الناتج لتشغيل محرك احتراق داخلي (والذي سيصبح محركًا لمولد كهربائي) ، وغلاية غاز ، وفرن ؛
- اعتمادًا على محرك الاحتراق الداخلي والمولد المستخدم ، يمكن الحصول على الكهرباء حتى للأغراض الصناعية.
العيب الرئيسي لمولد الغاز هو الهيكل المرهق ، حيث يجب أن يشتمل على غلاية ، حيث تتم جميع عمليات إنتاج الغاز ونظام التبريد والتنقية.
وإذا كان من المقرر استخدام هذا الجهاز لتوليد الكهرباء ، فيجب أن تشتمل المحطة بالإضافة إلى ذلك على محرك احتراق داخلي ومولد كهربائي.
من هو المؤهل للحصول على إعانة الحرارة؟
أدى إلغاء مبدأ الدعم المتبادل مرة أخرى في عام 2012 ، والذي بموجبه تدفع الشركات بشكل أساسي مقابل الطاقة الحرارية التي يستخدمها السكان ، إلى زيادة حادة في رسوم التدفئة. من أجل التخفيف من القفزة الحتمية في نفقات المواطنين ، تقرر دفع إعانات للتدفئة. يعتمد حجمها بشكل مباشر على إجمالي دخل الأسرة. وكلما انخفض ، زاد مقدار المساعدة من الميزانية. يتم حساب مقدار الإعانات على أساس فردي ، اعتمادًا على تفاصيل حالة معينة.
كقاعدة عامة ، يتم احتساب درجة سداد تكاليف التدفئة بناءً على المعامل المطبق ، والذي يتم تحديده بدوره اعتمادًا على دخل الأسرة للفرد. لا يمكن لكل أسرة أن تدعي أنها مؤهلة للحصول على إعانة لموسم التدفئة. للقيام بذلك ، يجب ألا يزيد متوسط دخل الفرد عن ثلاثين ألف روبل. يحصل المواطنون الذين ليس لديهم حتى عشرة آلاف روبل للفرد على تعويض كامل عن تكاليف الطاقة الحرارية. بالنسبة لأولئك الذين يقعون بين هاتين النقطتين ولديهم دخل من عشرة إلى ثلاثين ألفًا لكل فرد من أفراد الأسرة ، يتم تعيين معاملاتهم الخاصة.
ممثلو محطات توليد الطاقة الجاهزة
لاحظ أن هذه الخيارات - مولد كهربائي حراري ومولد غاز هي الآن أولويات ، لذلك ، يتم إنتاج محطات جاهزة للاستخدام ، محليًا وصناعيًا.
فيما يلي عدد قليل منهم:
- موقد Indigirka
- الفرن السياحي "BioLite CampStove" ؛
- محطة توليد الكهرباء "BioKIBOR" ؛
- محطة توليد كهرباء "ايكو" مع مولد غاز "كيوب".
موقد منزلي عادي يعمل بالوقود الصلب (مصنوع وفقًا لنوع موقد "Burzhayka") ، ومجهز بمولد كهربائي حراري بلتيير.
مثالية للبيوت الصيفية والمنازل الصغيرة ، لأنها مدمجة بدرجة كافية ويمكن نقلها في سيارة.
تُستخدم الطاقة الرئيسية أثناء احتراق الحطب للتدفئة ، ولكن في نفس الوقت يسمح لك المولد الحالي أيضًا بالحصول على الكهرباء بجهد 12 فولت وقوة 60 وات.
فرن "BioLite CampStove".
يستخدم أيضًا مبدأ بلتيير ، لكنه أكثر إحكاما (الوزن 1 كجم فقط) ، مما يسمح لك بأخذها في رحلات المشي لمسافات طويلة ، لكن كمية الطاقة التي يولدها المولد أقل ، لكنها ستكون كافية اشحن مصباح يدوي أو هاتف.
يتم استخدام المولد الكهروحراري أيضًا ، ولكن هذا بالفعل إصدار صناعي.
يمكن للشركة المصنعة ، عند الطلب ، تصنيع جهاز يوفر ناتجًا من الكهرباء بسعة 5 كيلوواط إلى 1 ميجاوات لكن هذا يؤثر على حجم المحطة ، وكذلك كمية الوقود المستهلكة.
على سبيل المثال ، تستهلك المنشأة التي تنتج 100 كيلوواط 200 كجم من الحطب في الساعة.
لكن محطة الطاقة البيئية هي مولد للغاز. تصميمها يستخدم مولد الغاز "كيوب" ، محرك احتراق داخلي للبنزين ومولد كهربائي بقدرة 15 كيلو وات.
بالإضافة إلى الحلول الصناعية الجاهزة ، يمكنك بشكل منفصل شراء نفس المولدات الكهروحرارية من بلتيير ، ولكن بدون موقد ، واستخدامها مع أي مصدر حرارة.
فوائد استعادة الحرارة المفيدة
يعد استخدام منتج ثانوي من معدات التعدين والحاسوب حلاً شاملاً لمعظم المستخدمين ، وإليك السبب:
- توفير موارد الطاقة وضمان استقلالية الطاقة. ستؤدي اللامركزية والاستقلالية عن موردي الحرارة الاحتكاريين إلى خفض التكاليف ، لا سيما في المناطق ذات المناخ البارد ؛
- لا حاجة لتنظيم الممرات الساخنة والباردة ، بالإضافة إلى تركيب مكيفات الهواء وغيرها من المعدات المساعدة. الحل الذي نقدمه عبارة عن مجمع شامل يتصل بالبنية التحتية الحالية ؛
- تلقي دخل إضافي ليس فقط من التعدين ، ولكن أيضًا من خلال النشاط التجاري باستخدام الحرارة المتولدة أو من بيعها ؛
- الاندماج في البنية التحتية القائمة. يسمح لنا التوحيد الذي طبقناه وسهولة التركيب بالاتصال بالمرافق الحالية ، وليس إنشاء مجمع بنية تحتية جديد ؛
- لا يوجد تأثير سلبي على البيئة في شكل تلوث حراري ، وظهور الجزر الحرارية ، وانعكاس درجة الحرارة الاصطناعية على مصدر الحرارة. لا يوجد دوران دقيق في الغلاف الجوي ولا يوجد تعقيد في آلية نقل التلوث.
محطات محلية الصنع
أيضًا ، يقوم العديد من الحرفيين بإنشاء محطات ذاتية الصنع (تعتمد عادةً على مولد الغاز) ، والتي يتم بيعها بعد ذلك.
كل هذا يشير إلى أنه يمكنك إنشاء محطة طاقة بشكل مستقل من الأدوات المتاحة واستخدامها لأغراضك الخاصة.
بعد ذلك ، دعنا نلقي نظرة على كيفية صنع الجهاز بنفسك.
على أساس مولد كهربائي حراري.
الخيار الأول هو محطة طاقة قائمة على لوحة بلتيير. نلاحظ على الفور أن الجهاز محلي الصنع مناسب فقط لشحن الهاتف أو مصباح يدوي أو للإضاءة باستخدام مصابيح LED.
للتصنيع سوف تحتاج:
- الجسم المعدني الذي سيلعب دور الفرن ؛
- لوحة بلتيير (تباع بشكل منفصل) ؛
- منظم الجهد مع مخرج USB مثبت ؛
- مبادل حراري أو مجرد مروحة لتوفير التبريد (يمكنك أخذ مبرد للكمبيوتر).
إن إنشاء محطة للطاقة أمر بسيط للغاية:
- نصنع موقد. نأخذ صندوقًا معدنيًا (على سبيل المثال ، صندوق كمبيوتر) ، نفتحه حتى لا يحتوي الفرن على قاع. نصنع ثقوبًا في الجدران أدناه لتزويد الهواء. في الجزء العلوي ، يمكنك تثبيت شبكة صر يمكنك وضع غلاية ، وما إلى ذلك.
- قم بتركيب اللوحة على الحائط الخلفي ؛
- قم بتركيب المبرد أعلى اللوحة ؛
- نقوم بتوصيل منظم الجهد بالأطراف من اللوحة ، والتي من خلالها نقوم بتشغيل المبرد ، وكذلك استخلاص النتائج لتوصيل المستهلكين.
كل شيء يعمل ببساطة: نشعل الحطب ، مع ارتفاع درجة حرارة اللوحة ، سيتم توليد الكهرباء في أطرافها ، والتي سيتم توفيرها لمنظم الجهد. سيبدأ المبرد ويعمل منه ، مما يوفر تبريدًا للوحة.
يبقى فقط توصيل المستهلكين ومراقبة عملية الاحتراق في الموقد (إلقاء الحطب في الوقت المناسب).
على أساس مولد الغاز.
الطريقة الثانية لإنشاء محطة طاقة هي صنع جهاز تغويز. يصعب تصنيع مثل هذا الجهاز ، لكن إنتاج الكهرباء أعلى بكثير.
لتصنيعه سوف تحتاج:
- حاوية أسطوانية (على سبيل المثال ، أسطوانة غاز مفككة). ستلعب دور الموقد ، لذلك ، يجب توفير فتحات لتحميل الوقود وتنظيف منتجات الاحتراق الصلب ، بالإضافة إلى مصدر للهواء (ستكون هناك حاجة إلى مروحة قسرية لضمان عملية احتراق أفضل) ومخرج غاز ؛
- مبرد التبريد (يمكن صنعه على شكل ملف) ، حيث يتم تبريد الغاز ؛
- القدرة على إنشاء مرشح نوع "Cyclone" ؛
- القدرة على إنشاء مرشح غاز جيد ؛
- مجموعة مولدات البنزين (ولكن يمكنك فقط أن تأخذ أي محرك بنزين ، بالإضافة إلى محرك كهربائي غير متزامن عادي بجهد 220 فولت).
أين يمكن توجيه الحرارة من الجهاز؟
باستخدام وحدة BiXBiT ، يمكنك استخدام الحرارة الزائدة لتلبية الاحتياجات التالية:
- تسخين هواء الإمداد أو الماء الذي يدخل الغرفة ، وهو جزء من نظام التدفئة (بما في ذلك نظام "الأرضية الدافئة") أو إمداد الماء الساخن لمبنى سكني ؛
- انتقال وسيط من حالة مرحلة إلى أخرى ، توليد البخار. نحن نتحدث ، على سبيل المثال ، عن الانتقال الطوري لمزيج العمل لضمان دورات المحركات الحرارية أو آلات التبريد بضغط البخار ؛
- تسخين عامل التجفيف
- تسخين المواد الخام التكنولوجية ؛
- تخمير (نبتة الغليان) ؛
- الزراعة (مجمعات الدفيئة ، زراعة النباتات المحبة للحرارة ، تربية الحيوانات الغريبة ، إلخ).
فيما يلي ثلاثة أمثلة على وضع التثبيت الخاص بنا في ظروف محددة.
ورشة صناعية. غالبًا ما تتلقى المنتجات من هذا النوع الكهرباء بأسعار رخيصة للشركات. هناك أيضًا محطات محولات الاستعداد ، والتي تكون خاملة معظم الوقت. يتم تدفئة الغرف باستخدام الوقود الأحفوري أو الكهرباء.
سيسمح موقع التثبيت الخاص بنا باستخدام أكثر كفاءة لخط الطاقة الاحتياطي ، بالإضافة إلى توفير موارد الشركة في تدفئة المساحات من خلال الاتصال بنظام التدفئة المركزية.
مستودع ، مركز تسوق ، مبنى إداري. تستخدم هذه الأنواع من المباني تعريفة كهرباء متوسطة ، ولديها أيضًا احتياطي طاقة لإمداد الطاقة. يتم تدفئة الغرف باستخدام الوقود الأحفوري أو الكهرباء.
تزود وحدة الكمبيوتر الخاصة بنا الحرارة إلى الغرفة من خلال مجاري الهواء أو متصلة بنظام تدفئة مركزي.
دفيئات. تستخدم الشركات الزراعية الخاصة التعريفات الرخيصة أو الكهرباء من الألواح الشمسية. كما يتم تسخين الصوبات بشكل رئيسي بالكهرباء.
يتم توجيه الكهرباء للتدفئة إلى مصدر الطاقة الخاص بمنشآتنا ، مما يولد الحرارة اللازمة للحفاظ على درجة حرارة عالية. يعمل التثبيت على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع ، وبالتالي تتلقى النباتات (الحيوانات) الإمداد المطلوب من الطاقة الحرارية بثبات.
إيجابيات وسلبيات محطة الطاقة التي تعمل بالحطب
محطة الطاقة التي تعمل بالحطب هي:
- توافر الوقود
- القدرة على الحصول على الكهرباء في أي مكان ؛
- تختلف معايير الكهرباء المستلمة اختلافًا كبيرًا ؛
- يمكنك صنع الجهاز بنفسك.
- من بين أوجه القصور يلاحظ:
- ليست دائما عالية الكفاءة ؛
- ضخامة الهيكل
- في بعض الحالات ، يكون توليد الكهرباء مجرد عرض جانبي ؛
- لتوليد الكهرباء للاستخدام الصناعي ، يجب حرق كمية كبيرة من الوقود.
بشكل عام ، يعد تصنيع واستخدام محطات الطاقة التي تعمل بالوقود الصلب خيارًا يستحق الاهتمام ، ويمكن أن يصبح ليس فقط بديلاً لشبكات الطاقة ، بل يساعد أيضًا في الأماكن البعيدة عن الحضارة
باختصار عن مبدأ العمل
حتى تفهم في المستقبل سبب الحاجة إلى أجزاء معينة عند تجميع مولد كهربائي حراري محلي الصنع ، لنتحدث أولاً عن جهاز عنصر بلتيير وكيف يعمل. تتكون هذه الوحدة من مزدوجات حرارية متصلة في سلسلة بين ألواح السيراميك ، كما هو موضح في الصورة أدناه.
عندما يمر تيار كهربائي عبر هذه الدائرة ، يحدث ما يسمى بتأثير بلتيير - يسخن جانب واحد من الوحدة ويبرد الجانب الآخر. لماذا نحتاجها؟ كل شيء بسيط للغاية ، إذا كنت تتصرف بترتيب عكسي: تسخين جانب واحد من اللوحة ، وتبريد الجانب الآخر ، على التوالي ، يمكنك توليد الكهرباء من الجهد والتيار الصغير. نأمل أن يكون كل شيء واضحًا في هذه المرحلة ، لذلك ننتقل إلى الفصول الدراسية الرئيسية التي ستوضح بوضوح ماذا وكيف نصنع مولدًا حراريًا بأيدينا.
