El aumento de los precios de la energía estimula la búsqueda de tipos de combustible más eficientes y más baratos, incluso a nivel doméstico. La mayoría de los artesanos - entusiastas se sienten atraídos por el hidrógeno, cuyo poder calorífico es tres veces mayor que el del metano (38,8 kW frente a 13,8 de 1 kg de sustancia). El método de extracción en el hogar, al parecer, es conocido: la división del agua por electrólisis. En realidad, el problema es mucho más complicado. Nuestro artículo tiene 2 objetivos:
El sector de la energía probablemente ha producido más electricidad con gas que con carbón. Ambos combustibles representan actualmente alrededor del 33 por ciento, según fuentes de energía federales. Sin embargo, el combustible de gas no es controvertido. La producción a partir de formaciones de esquisto mediante perforación horizontal y fracturación hidráulica, que ha proporcionado gran parte del crecimiento de la producción durante la última década, ha contaminado algunas vías fluviales y ha causado problemas de terremotos.
M de gas por día en promedio el año pasado. No tenía por qué ser así. En los últimos años, la industria del carbón ha sido derrotada por la competencia del gas barato y las regulaciones limpias que han elevado el costo de quemar roca negra sucia. La tendencia del gas llegó para quedarse. Las generadoras están agregando más instalaciones de gas cuando se retiren las antiguas plantas de energía a carbón, dijo Costas.
- analizar la cuestión de cómo hacer un generador de hidrógeno con costos mínimos;
- considere la posibilidad de utilizar la instalación para calentar una casa privada, repostar un automóvil y como máquina de soldar.
El hidrógeno, también conocido como hidrógeno, el primer elemento de la tabla periódica, es la sustancia gaseosa más ligera con alta actividad química. Durante la oxidación (es decir, la combustión), libera una gran cantidad de calor, formando agua ordinaria. Caractericemos las propiedades del elemento, formulándolas en forma de tesis:
Con luz y gas, pagas por dos cosas principales. La energía que usa está desperdiciando energía en su hogar. ... Solo más de un tercio de lo que paga es energía para usted; el resto es lo que usa. Una pequeña parte de lo que paga también se destina a financiar el trabajo de los reguladores de la industria energética.
* Los números que nos faltan no resaltan los costos de transmisión de los cargos de energía. Hay una serie de procesos para proteger su hogar, y usted termina pagando por estos procesos en su factura. Su factura cubre la generación, transmisión, distribución y venta minorista de electricidad. También incluye un pequeño impuesto que es administrado por la Autoridad de Electricidad, que regula y regula la industria eléctrica.
Para referencia. Los científicos, que primero dividieron la molécula de agua en hidrógeno y oxígeno, llamaron a la mezcla un gas explosivo debido a su tendencia a explotar. Posteriormente, recibió el nombre de gas de Brown (por el nombre del inventor) y comenzó a ser designado por la fórmula hipotética NNO.
Primero, debes generar tu fuerza. En Nueva Zelanda, esto se debe principalmente a la energía hidroeléctrica, la geotermia y el gas natural. La transmisión es el movimiento masivo de energía en todo el país. La electricidad se transmite desde la planta de energía a un punto de distribución cerca de su hogar.
El canal de transmisión principal está controlado por vectores. A partir de ahí, su poder se distribuye.La distribución de energía desde el punto de entrega o distribución a su propiedad es manejada por empresas de distribución locales, ya sean empresas de líneas o redes o, en el caso de gas, empresas de redes de gas.
Anteriormente, los cilindros de los dirigibles estaban llenos de hidrógeno, que a menudo explotaba.
De lo anterior, se sugiere la siguiente conclusión: 2 átomos de hidrógeno se combinan fácilmente con 1 átomo de oxígeno, pero se separan a regañadientes. La reacción de oxidación química procede con una liberación directa de energía térmica de acuerdo con la fórmula:
Los costos de transmisión y distribución de electricidad generalmente los paga su minorista y se incluyen como parte de lo que le cobran. En algunos casos, los minoristas separan los diferentes componentes de su factura para que pueda ver lo que paga por cada porción. En varias áreas, la empresa de la red factura directamente los costos de distribución.
Los costos de transmisión y distribución de gas se incluyen en el precio mayorista cuando los minoristas compran gas. La parte de su factura que cubre la transmisión y distribución es más alta para el gas que para la electricidad. Su minorista es la compañía de energía con la que hace negocios y que le envía su factura.
2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energía)
Aquí radica un punto importante que nos será útil en más informes: el hidrógeno reacciona espontáneamente por ignición y el calor se libera directamente. Para separar una molécula de agua, habrá que gastar energía:
2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q
Esta es una fórmula de reacción electrolítica que caracteriza el proceso de dividir el agua mediante el suministro de electricidad. Cómo implementar esto en la práctica y hacer un generador de hidrógeno con sus propias manos, lo consideraremos más a fondo.
Los minoristas compran electricidad generada por empresas generadoras en un sistema comercial complejo. En el caso de la electricidad, esto se denomina mercado eléctrico de Nueva Zelanda. Es en este nivel de comercio de electricidad que escuchará términos como "mercado mayorista" y "precio al contado". El precio al por mayor al que los minoristas compran electricidad puede afectar en gran medida el precio que paga.
Los generadores eléctricos venden electricidad en el mercado mayorista. Lo compran vendedores que luego te lo venden. Si bien el precio de la electricidad se establece cada media hora y varía según la demanda, la mayoría de los minoristas se lo venden a un precio fijo y, por lo general, organizan contratos de compra-venta conocidos como "coberturas" con los mayoristas.
Creación de un prototipo
Para que comprenda con qué está lidiando, primero le sugerimos ensamblar el generador más simple para la producción de hidrógeno a un costo mínimo. El diseño de una instalación casera se muestra en el diagrama.
Hay algunos minoristas que le venderán electricidad a precio de contrato, por lo que lo que paga depende de los cambios en el precio al contado. Existe un margen de precio para el minorista, pero dado que el minorista no tiene que cubrir las fluctuaciones en el precio al contado, el margen es menor que para el precio del contrato especificado. Entonces, en promedio, comprar a precio local es más barato pero más riesgoso que los contratos con precio.
Los propietarios del campo de gas pagan regalías al gobierno y luego venden el gas a los mayoristas, quienes lo venden a los minoristas. Los mercados de gas y electricidad se gravan para pagar a las autoridades reguladoras que los controlan y para proporcionar servicios para resolver las quejas de los consumidores. Las tarifas de regulación de la industria energética son extremadamente bajas.
En qué consiste un electrolizador primitivo:
- reactor - recipiente de vidrio o plástico con paredes gruesas;
- electrodos metálicos sumergidos en un reactor de agua y conectados a una fuente de alimentación;
- el segundo depósito actúa como sello de agua;
- Tuberías para la eliminación de gas HHO.
Un punto importante. La planta de hidrógeno electrolítico funciona únicamente con corriente continua. Por lo tanto, utilice el adaptador de CA, el cargador de automóvil o la batería como fuente de alimentación. Un generador de CA no funcionará.
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Descubra quién está suministrando su nueva propiedad y cómo obtener la mejor oferta de gas y electricidad. Un proveedor de interruptores es una forma rápida y sencilla de reducir los costos domésticos. Con tantas tareas en la lista de verificación de su mudanza, recordar notificar a su proveedor de energía actual y averiguar quién es su nuevo proveedor de gas y electricidad probablemente será lo último en su mente.
Descubra quién está suministrando gas y electricidad a la nueva propiedad
La buena noticia es que estas dos tareas no son tan difíciles de marcar en su lista como podría pensar. Si no puede obtener esta información de sus inquilinos actuales, puede hacer un par de llamadas para averiguar quién es su nuevo proveedor de energía. Puede llamar a su área de distribución de electricidad para averiguar quién está suministrando su electricidad. Los números se enumeran a continuación.
El principio del electrolizador es el siguiente:
Para hacer el diseño del generador que se muestra en el diagrama con sus propias manos, necesitará 2 botellas de vidrio con cuellos y tapas anchos, un gotero médico y 2 docenas de tornillos autorroscantes. El conjunto completo de materiales se muestra en la foto.
Termogeneradores. Historia y teoria
Un día de mudanza es un momento estresante, pero recuerde cuidar algunos detalles del gas y la electricidad mientras carga sus cajas. Estarás agradecido más tarde cuando recibas nuevas facturas en orden. Ahora que se ha mudado a su nueva propiedad, ¡casi ha terminado!
¿Por qué pagar más por la misma energía?
Comuníquese con su proveedor de propiedades nuevas para informarles de su mudanza y brindar su testimonio.
- Tome la lectura del contador en la nueva propiedad.
- Haga esto lo antes posible para garantizar un primer recuento preciso.
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Las herramientas especiales requerirán una pistola de pegamento para sellar las tapas de plástico. El procedimiento de fabricación es sencillo:
Para encender el generador de hidrógeno, vierta agua con sal en el reactor y encienda la fuente de energía. El inicio de la reacción estará marcado por la aparición de burbujas de gas en ambos recipientes. Ajuste el voltaje al valor óptimo y encienda el gas marrón que sale de la aguja del gotero.
Preguntas frecuentes sobre mudanzas y proveedores de energía
¿Qué pasa si mi nueva propiedad tiene un medidor de prepago?
Obtenga más información sobre la economía de 7 metros, incluido cómo es su tipo de medidor a través de su proveedor. ¿Qué pasa si mi nueva propiedad no está relacionada con el gas o la electricidad? Si su nueva propiedad no está conectada a la red de gas o electricidad, deberá solicitar una conexión al transportista de gas o al operador de la red de distribución.
¿Cómo tomar lecturas de un medidor de gas o lecturas de un medidor de electricidad?
Alternativamente, puede comunicarse primero con su proveedor preferido y solicitar una conexión a través de él. Se cobrará una tarifa de conexión. Si nunca ha leído un medidor de gas o electricidad, esto puede parecer abrumador. Pero no te preocupes, tenemos un video paso a paso para ayudarte a encontrar tus medidores, si no sabes dónde está la propiedad, determina qué medidores tienes y por supuesto lee el medidor.
El segundo punto importante.No se puede aplicar un voltaje demasiado alto: el electrolito, calentado a 65 ° C o más, comenzará a evaporarse rápidamente. Debido a la gran cantidad de vapor de agua, el quemador no se puede encender. Para obtener detalles sobre cómo ensamblar e iniciar un generador de hidrógeno improvisado, vea el video:
Guía de cambio de inquilinos Incluso si lo alquila, aún puede cambiar de energía.
- Los inquilinos pueden pedirle al propietario que cambie la energía.
- Encuentra un proveedor de energía.
- Obtienes la mejor oferta por tu gas y electricidad.
No hace mucho tiempo, el gas natural, el combustible que probablemente le dio su ducha caliente esta mañana, se percibía como un combustible "puente" más limpio porque estaba menos contaminado que otras alternativas. Para algunos propósitos, todavía existe, como cuando reemplaza al diesel en los autobuses.
El dispositivo y el principio de funcionamiento del generador de gas para electricidad.
El generador de electricidad funciona con gas natural o licuado.
Un generador doméstico de gas se utiliza a menudo para calentar. Su dispositivo no es diferente de modelos similares que funcionan con otros tipos de combustible. Contiene las siguientes partes:
- Alojamiento. Puede ser rectangular o cilíndrico. Suele estar fabricado en chapa de acero.
- La cámara de combustión. Dado que el dispositivo funciona con gas, no requiere un contenedor para cargar combustible. Esta unidad está fabricada con acero resistente al calor.
- Compresor. Es necesario bombear aire al horno. Sin esto, el combustible no se encenderá.
- Turbina. Entra aire calentado y expandido.
No hay tanque de combustible en la unidad, ya que funciona con gas licuado o natural. En su lugar, se instala una cámara de combustión. El principio de funcionamiento del aparato es sencillo. Primero, el aire ingresa al compresor, se comprime y se envía a la cámara de combustión, donde se mezcla con una pequeña cantidad de combustible. La mezcla se enciende y se lleva a temperatura elevada. El gas entra en la turbina y la hace girar, generar electricidad. Parte de ella se gasta en el funcionamiento del propio generador de gas doméstico. Los productos de combustión se descargan a través del tubo de escape.
Acerca de la celda de hidrógeno de Meyer
Si ha realizado y probado el diseño anterior, entonces al quemar la llama al final de la aguja, probablemente notó que la productividad de la instalación es extremadamente baja. Para obtener más gas oxihídrico, necesita hacer un dispositivo más serio, llamado celda de Stanley Meier en honor al inventor.
Pero en nuestros hogares, algunos creen que el gas natural debería eliminarse gradualmente en favor de los aparatos eléctricos por razones climáticas. Ya existe una tendencia a pasar del gas a la electricidad. S. es completamente eléctrico. Esta tendencia es más fuerte en el sur. Cuando se quema, o especialmente si se filtra sin quemar, el gas natural contribuye al cambio climático.
Reactor de placa
Thomsen y varios otros han recomendado un tipo de calefacción y aire acondicionado conocido como bombas de calor. Cree que el futuro es la electrificación de hogares. Los recomienda para las personas que tienen sistemas solares en sus techos, ya que la electricidad se paga.
El principio de funcionamiento de la celda también se basa en la electrólisis, solo el ánodo y el cátodo están hechos en forma de tubos insertados entre sí. La tensión se suministra desde el generador de impulsos a través de dos bobinas resonantes, lo que reduce el consumo de corriente y aumenta el rendimiento del generador de hidrógeno. El circuito electrónico del dispositivo se muestra en la figura:
Los instala en apartamentos asequibles en toda California. “Un refrigerador usa más electricidad para calentar y enfriar que una bomba de calor en un apartamento”, dijo Armstrong. Pero las empresas de servicios de gas dicen que el gas natural ayuda a mantener la disponibilidad de energía.Muchas personas luchan por pagar sus facturas de servicios públicos y no pueden arriesgarse.
Es cierto que es incluso más caro que el gas en la mayoría de las aplicaciones que usamos ahora, dijo. Cuando las personas cambian de gas a electricidad, a veces tienen que aumentar el mantenimiento eléctrico en la caja de disyuntores y el otro costo. Harris está de acuerdo en que la electricidad se está volviendo más limpia. Pero dijo que la instalación de turbinas eólicas y parques solares también requiere el uso de combustibles fósiles. Requieren mucho hormigón y la energía para producir y verter hormigón proviene de los combustibles fósiles.
Nota. Los detalles sobre el funcionamiento del esquema se describen en el recurso https://www.meanders.ru/meiers8.shtml.
Para hacer una celda de Meyer, necesitará:
- un cuerpo cilíndrico hecho de plástico o plexiglás, los artesanos a menudo usan un filtro de suministro de agua con una tapa y boquillas;
- tubos de acero inoxidable con un diámetro de 15 y 20 mm y una longitud de 97 mm;
- alambres, aislantes.
La investigación todavía muestra que las granjas eólicas y solares tienden a compensar este uso de combustibles fósiles poco después de que comienzan a operar. Aproximadamente el 11% de la electricidad de Alemania fue generada por centrales eléctricas de gas. Además, las centrales eléctricas de gas logran índices de eficiencia muy altos gracias a una tecnología sofisticada, que convierte la mayor parte de la energía del gas natural en electricidad. En comparación, las centrales eléctricas de carbón pueden alcanzar el 50% de eficiencia en el mejor de los casos.
Fuentes de iluminación atmosférica
Las centrales eléctricas de gas son cada vez más eficientes gracias a las mejoras realizadas en las turbinas durante las últimas décadas. Se alimentan mediante la quema de gas natural, que calienta el aire entrante y mueve turbinas, en un proceso similar al de un avión a reacción. El movimiento de rotación se transmite a través del eje a un generador eléctrico, que genera electricidad como una dinamo de bicicleta.
Los tubos de acero inoxidable están unidos a una base dieléctrica, los cables conectados al generador están soldados a ellos. La celda consta de 9 u 11 tubos, colocados en una caja de plástico o plexiglás, como se muestra en la foto.
La conexión de los elementos se realiza de acuerdo con todo el esquema conocido en Internet, que incluye una unidad electrónica, una celda Meyer y un sello de agua (nombre técnico - burbujeador). Por razones de seguridad, el sistema está equipado con sensores de presión crítica y de nivel de agua. Según los artesanos caseros, una planta de hidrógeno de este tipo consume una corriente de aproximadamente 1 amperio a un voltaje de 12 V y tiene un rendimiento suficiente, aunque no hay cifras exactas.
Diagrama esquemático de encendido del electrolizador.
Representantes de plantas de energía prefabricadas
Tenga en cuenta que estas opciones: un generador termoeléctrico y un generador de gas ahora son prioridades, por lo tanto, se están produciendo estaciones listas para usar, tanto domésticas como industriales.
A continuación se muestran algunos de ellos:
- Estufa Indigirka;
- Horno turístico "BioLite CampStove";
- Planta de energía "BioKIBOR";
- Planta de energía "Eco" con un generador de gas "Cube".
Una estufa doméstica ordinaria de combustible sólido (fabricada según el tipo de estufa "Burzhayka"), equipada con un generador termoeléctrico Peltier.
Perfecto para casas de veraneo y casas pequeñas, ya que es lo suficientemente compacto y se puede transportar en coche.
La energía principal durante la combustión de leña se utiliza para calefacción, pero al mismo tiempo, el generador existente también le permite obtener electricidad con un voltaje de 12 V y una potencia de 60 W.
Horno "BioLite CampStove".
También utiliza el principio Peltier, pero es aún más compacto (el peso es de solo 1 kg), lo que te permite llevarlo en viajes de senderismo, pero la cantidad de energía que genera el generador es aún menor, pero será suficiente para cargue una linterna o un teléfono.
También se utiliza un generador termoeléctrico, pero esta ya es una versión industrial.
El fabricante, a pedido, puede fabricar un dispositivo que proporcione una salida de electricidad con una capacidad de 5 kW a 1 MW. Pero esto afecta el tamaño de la estación, así como la cantidad de combustible consumido.
Por ejemplo, una instalación que produce 100 kW consume 200 kg de leña por hora.
Pero la planta de energía Eco es un generador de gas. Su diseño utiliza un generador de gas "Cube", un motor de combustión interna de gasolina y un generador eléctrico con una capacidad de 15 kW.
Además de las soluciones industriales listas para usar, puede comprar por separado los mismos generadores termoeléctricos Peltier, pero sin estufa y usarlos con cualquier fuente de calor.
Reactor de placa
Un generador de hidrógeno de alto rendimiento capaz de garantizar el funcionamiento de un quemador de gas está hecho de placas de acero inoxidable de 15 x 10 cm de tamaño, el número es de 30 a 70 piezas. Se perforan agujeros en ellos para apretar los pasadores y se corta un terminal en la esquina para conectar el cable.
Además de la chapa de acero inoxidable de grado 316, deberá comprar:
- caucho con un espesor de 4 mm, resistente a los álcalis;
- placas finales de plexiglás o textolita;
- tachuelas de corbata M10-14;
- válvula de retención para máquina de soldar a gas;
- filtro de agua para un sello de agua;
- tubos de conexión de acero inoxidable corrugado;
- hidróxido de potasio en forma de polvo.
Las placas deben ensamblarse en un solo bloque, aislándose entre sí con juntas de goma con un centro recortado, como se muestra en el dibujo. Tire del reactor resultante firmemente con alfileres y conéctelo a las tuberías de electrolito. Este último proviene de un contenedor separado equipado con una tapa y válvulas de cierre.
Nota. Te contamos cómo hacer un electrolizador de tipo fluido (seco). Es más fácil fabricar un reactor con placas sumergidas: no es necesario instalar juntas de goma y el bloque ensamblado se baja a un recipiente sellado con electrolito.
Circuito generador de tipo húmedo
El posterior montaje de un generador que produce hidrógeno se realiza según el mismo esquema, pero con diferencias:
- Un depósito para la preparación de electrolitos se adjunta al cuerpo del aparato. Este último es una solución al 7-15% de hidróxido de potasio en agua.
- En lugar de agua, se vierte un desoxidante en el burbujeador: acetona o un solvente inorgánico.
- Se debe instalar una válvula de retención frente al quemador; de lo contrario, cuando el quemador de hidrógeno se apague suavemente, el golpe hacia atrás romperá las mangueras y el burbujeador.
La forma más sencilla de alimentar el reactor es utilizar un inversor de soldadura; no es necesario montar circuitos electrónicos. ¿Cómo funciona el generador de gas casero de Brown? El maestro de la casa le dirá en su video:
Ventajas y desventajas
El generador se puede conectar a la tubería de gas principal
Los generadores de gas para el hogar son convenientes porque usan diferentes tipos de combustible, que son mucho más baratos que la gasolina. Tienen las siguientes ventajas:
- la capacidad de conectarse a un cilindro y una tubería principal;
- el uso del dispositivo para generar electricidad, calentar una habitación, recibir agua caliente;
- durabilidad, ya que al usar gas, el desgaste de las partes internas del generador es mínimo;
- la seguridad ambiental;
- rentabilidad.
Sin embargo, también hay desventajas: el suministro de gas no siempre está disponible. Al conectarse a la red troncal, se requiere el permiso de un servicio especial.
A pesar del costoso proceso de instalación, el uso de unidades generadoras de gas está justificado en caso de frecuentes cortes de energía o su ausencia total. Si es imposible usar el sistema de combustible principal, puede usar cilindros.
A la hora de elegir un dispositivo se tienen en cuenta las condiciones para su uso, así como las tareas que debe resolver el equipo.
¿Es rentable conseguir hidrógeno en casa?
La respuesta a esta pregunta depende del ámbito de aplicación de la mezcla de oxígeno e hidrógeno. Todos los dibujos y diagramas publicados por varios recursos de Internet están diseñados para liberar gas HHO para los siguientes propósitos:
- utilizar hidrógeno como combustible para automóviles;
- quemar hidrógeno sin humo en calderas y hornos de calefacción;
- Solicite soldadura por gas.
El principal problema que niega todas las ventajas del combustible de hidrógeno: el costo de la electricidad para la liberación de una sustancia pura supera la cantidad de energía obtenida de su combustión. Independientemente de lo que afirmen los partidarios de las teorías utópicas, la eficiencia máxima del electrolizador alcanza el 50%. Esto significa que se consumen 2 kW de electricidad por cada 1 kW de calor recibido. El beneficio es cero, incluso negativo.
Recordemos lo que escribimos en la primera sección. El hidrógeno es un elemento muy activo y reacciona con el oxígeno por sí solo, generando mucho calor. Al tratar de dividir la molécula de agua estable, no podemos llevar energía directamente a los átomos. La división se realiza mediante electricidad, la mitad de la cual se disipa para calentar los electrodos, el agua, los devanados del transformador, etc.
Información de antecedentes importante. El calor específico de combustión del hidrógeno es tres veces mayor que el del metano, pero en peso. Si los comparamos por volumen, cuando se queme 1 m³ de hidrógeno, solo se liberarán 3,6 kW de energía térmica frente a los 11 kW del metano. Después de todo, el hidrógeno es el elemento químico más ligero.
Ahora considere el gas oxihidrógeno obtenido por electrólisis en un generador de hidrógeno casero como combustible para las necesidades anteriores:
Para referencia. Para quemar hidrógeno en una caldera de calefacción, la estructura deberá rediseñarse a fondo, ya que un quemador de hidrógeno puede derretir cualquier acero.
Cómo determinar la potencia termoeléctrica de un metal.
La potencia termoeléctrica de un metal se determina en relación con el platino. Para esto, un termopar, uno de cuyos electrodos es platino (Pt) y el otro el metal probado, se calienta a 100 grados Celsius. El valor resultante en milivoltios para algunos metales se muestra a continuación. Además, cabe destacar que no solo cambia la magnitud de la termoeléctrica, sino también su signo con respecto al platino.
En este caso, el platino juega el mismo papel que 0 grados en la escala de temperatura, y toda la escala de termoeléctrica se ve así:
- Antimonio +4,7
- Hierro +1.6
- Cadmio +0,9
- Zinc +0,75
- Cobre +0,74
- Oro +0.73
- Plata +0.71
- Estaño +0,41
- Aluminio +0,38
- Mercurio 0
- Platino 0
Al platino le siguen los metales con potencia termoeléctrica negativa:
Usando esta escala, es muy fácil determinar el valor de la energía termoeléctrica desarrollada por un termopar compuesto por varios metales. Para ello, basta con calcular la diferencia algebraica en los valores de los metales a partir de los cuales se fabrican los termoelectrodos. Por ejemplo, para el par antimonio-bismuto, este valor será +4,7 - (- 6,5) = 11,2 mV. Si usa un par de hierro - aluminio como electrodos, entonces este valor será solo +1.6 - (+0.38) = 1.22 mV, que es casi diez veces menor que el del primer par.
Si la unión fría se mantiene a una temperatura constante, por ejemplo 0 grados, entonces la potencia termoeléctrica de la unión caliente será proporcional al cambio de temperatura, que se utiliza en termopares.
Generador casero simple
A pesar de que estos dispositivos no son populares ahora, en este momento no hay nada más práctico que una unidad generadora térmica, que es bastante capaz de reemplazar una estufa eléctrica, una lámpara de iluminación en un viaje, o ayudar, si la carga para un teléfono móvil se avería, encienda la ventana eléctrica. Dicha electricidad también ayudará en el hogar en caso de un corte de energía. Se puede obtener gratis, se podría decir, por un baile.
Entonces, para hacer un generador termoeléctrico, debe preparar:
- Regulador de voltaje;
- Soldador;
- Cualquiera;
- Radiadores de refrigeración;
- Pasta termica;
- Elementos calefactores Peltier.
Montaje del dispositivo:
- Primero se hace el cuerpo del dispositivo, que debe ser sin fondo, con orificios en la parte inferior para el aire y en la parte superior con un soporte para el contenedor (aunque esto no es necesario, ya que el generador puede no funcionar con agua). ;
- A continuación, se une un elemento Peltier al cuerpo y un radiador de enfriamiento se une a su lado frío a través de pasta térmica;
- Luego es necesario soldar el estabilizador y el módulo Peltier, según sus polos;
- El estabilizador debe estar muy bien aislado para que no llegue la humedad;
- Queda por comprobar su funcionamiento.
Por cierto, si no hay forma de obtener un radiador, puede usar un enfriador de computadora o un generador de automóvil. Nada terrible sucederá con tal reemplazo.
El estabilizador se puede comprar con un indicador de diodo que dará una señal luminosa cuando el voltaje alcance el valor especificado.
Cómo se crearon los termogeneradores
Ya a mediados del siglo XIX, se hicieron numerosos intentos para crear termogeneradores, dispositivos para generar energía eléctrica, es decir, para alimentar a varios consumidores. Se suponía que las baterías hechas de termoelementos conectados en serie se usarían como tales fuentes. El diseño de dicha batería se muestra en la Fig. 2.
Higo. 2. Termopila, dispositivo esquemático
La primera batería termoeléctrica fue creada a mediados del siglo XIX por los físicos Oersted y Fourier. El bismuto y el antimonio se utilizaron como termoelectrodos, solo el par de metales puros con la máxima potencia termoeléctrica. Las uniones calientes se calentaron con quemadores de gas y las uniones frías se colocaron en un recipiente con hielo. En el curso de experimentos con termoelectricidad, más tarde se inventaron termopilas, adecuadas para su uso en algunos procesos tecnológicos e incluso para iluminación. Un ejemplo es la batería Clamont, desarrollada en 1874, que era bastante potente para fines prácticos: por ejemplo, para el dorado galvánico, así como para su uso en imprentas y talleres de grabado solar. Casi al mismo tiempo, el científico Noé también se dedicó al estudio de las termopilas, sus termopilas también se distribuyeron ampliamente al mismo tiempo.
Pero todos estos experimentos, aunque exitosos, estaban condenados al fracaso, ya que las termopilas creadas a base de termoelementos a partir de metales puros tenían una eficiencia muy baja, lo que dificultaba su aplicación práctica. Los vapores de metal puro tienen una eficiencia de solo unas pocas décimas de porcentaje. Los materiales semiconductores tienen una eficiencia mucho mayor: algunos óxidos, sulfuros y compuestos intermetálicos.
Propiedades de los materiales termoeléctricos
Los resultados permiten esperar que en un futuro próximo se obtengan fuentes de energía eléctrica completamente nuevas y respetuosas con el medio ambiente. A nivel molecular, se ha producido una combinación de cobalto, níquel, estaño y manganeso. El resultado es una aleación de multiferrita con propiedades completamente nuevas. Combina una combinación óptima de propiedades eléctricas, elásticas y magnéticas. Debido a esto, hay una transformación de materiales de uno a otro, y el efecto de la temperatura conduce a transformaciones de fase reversibles. Durante una demostración de este material, mientras absorbía el calor ambiental, provocó una generación inesperada de electricidad en el inductor que lo rodeaba.
Por tanto, el material obtenido puede ser de gran importancia práctica en el futuro. Por ejemplo, la conversión del calor generado por un automóvil se puede utilizar para cargar baterías.
Termopares semiconductores
Una verdadera revolución en la creación de termoelementos fue realizada por los trabajos del académico A.I. Ioffe.A principios de los años 30 del siglo XX, propuso la idea de que con la ayuda de semiconductores es posible convertir la energía térmica, incluida la solar, en energía eléctrica. Gracias a la investigación realizada, ya en 1940, se creó una fotocélula semiconductora para convertir la energía de la luz solar en energía eléctrica. La primera aplicación práctica de los termoelementos semiconductores debería considerarse, al parecer, "bombín partidista", lo que permitió dar energía a algunas estaciones de radio partidistas portátiles.
Los elementos de constantan y SbZn sirvieron como base del termogenerador. La temperatura de las uniones frías se estabilizó con agua hirviendo, mientras que las uniones calientes se calentaron con una llama de fuego, lo que proporcionó una diferencia de temperatura de al menos 250 ... 300 grados. La eficiencia de un dispositivo de este tipo no era más del 1,5 ... 2,0%, pero la potencia para alimentar las estaciones de radio era suficiente. Por supuesto, en aquellos tiempos de guerra, el diseño del "bombín" era un secreto de estado, e incluso ahora muchos foros en Internet están discutiendo su diseño.
Uso de sistemas de energía alternativos
La búsqueda de fuentes de energía alternativas es un poderoso vector global que determina el futuro de la energía en todo el mundo. Ya en la actualidad, los siguientes se utilizan para calefacción y electricidad en edificios:
- energía solar;
- energía eólica;
- energía derivada de la tierra (energía geotérmica);
- energía de los mares y océanos;
- energía de las aguas continentales;
- energía de biomasa;
- energía de biogás.
Energía renovable y sus fuentes
Básicamente, las fuentes de energía alternativas se dividen en renovables y sintéticas. Su diferencia radica en que las renovables utilizan diversos fenómenos naturales para generar energía, mientras que las sintéticas se construyen a partir de la síntesis de combustible, es decir, la sustitución de hidrocarburos naturales por materiales sintéticos.
La demanda y los precios de la electricidad están creciendo no solo en nuestro país, sino en todo el mundo. Este es un precio inevitable a pagar por el desarrollo de tecnologías modernas. Y el término "fuentes renovables" no es del todo correcto, todo porque la demanda es muchas veces mayor que la reproducción de estas fuentes: cada año la humanidad consume más y más petróleo, gas y carbón, los depósitos se agotan, no hay más. .
Todo esto lleva al hecho de que en las próximas décadas habrá una aguda escasez de recursos de energía fósil en todo el mundo.
¿Qué significa esto para los propietarios de viviendas particulares?
Esto significa que es hora de comenzar a prepararse para un fuerte aumento de los precios de la energía. Sí, esto no sucederá hoy ni de inmediato. Pero es mejor estar listo en este momento, aislar la casa, reemplazar la caldera, instalar nuevos sistemas de fuentes de energía, tratar de hacer que su hogar sea lo más eficiente energéticamente posible.
Hoy en día, en casas particulares, se puede obtener energía renovable de fuentes alternativas instalando:
- Paneles solares (colectores solares);
- Bomba de calor;
- Recuperadores de ventilación;
- Turbinas de viento;
- Instalación de sistemas de suministro de energía externos (https://saen.com.ua/vneshnee-elektrosnabzhenie.html).
Dado nuestro clima continental frío y severo, una fuente para calentar una casa puede no ser suficiente. Y aquí debes mirar las combinaciones:
- Si su área tiene muchos días soleados, se puede considerar una combinación de paneles solares y calefacción de caldera tradicional. Durante el día, el sol le ahorrará combustible, y por la noche (mientras se cargan los paneles) la casa se calentará con una caldera;
- Si hay vientos fuertes y frecuentes en su área, definitivamente vale la pena considerar la instalación de un molino de viento. Puede combinar la energía eólica con el calentamiento de la caldera de la misma manera que se describe anteriormente;
- Para un uso más racional de la energía en las regiones más cálidas, generalmente se puede considerar reemplazar las calderas tradicionales con calderas de biomasa, bombas de calor y sistemas de recuperación de calor de ventilación.
Lo más importante es que las fuentes de energía alternativas proporcionarán estabilidad de calefacción para su hogar. Después de todo, no es un secreto para nadie que los cortes de energía son bastante frecuentes en muchos asentamientos y pueblos rusos.
Energía solar
El elemento principal de una planta de energía solar doméstica son las células fotovoltaicas hechas de obleas de silicio. Bajo la influencia de la radiación solar, generan electricidad, además, de forma totalmente gratuita.
Los colectores solares también se pueden utilizar como medio de transferencia de calor secundario. Por ejemplo, se pueden utilizar para mantener agua caliente constante en la casa. Por supuesto, es necesario diseñar correctamente dicha instalación, tener en cuenta la cantidad de todos los residentes y su necesidad de agua caliente, así como el nivel de luz solar que ingresa al techo de la casa. Idealmente, los colectores deben instalarse en el lado sur de la casa.
Energía eólica
La instalación de una turbina eólica doméstica también es una solución interesante, pero hasta ahora costosa, para la mayoría de los propietarios. Pero dicho sistema depende menos del clima y la cantidad de días soleados: los molinos de viento funcionan constantemente, cambiando solo el par.
Recuperador y recuperador de calor
Un recuperador es un dispositivo especial instalado en el sistema de ventilación, cuya función principal es devolver el aire caliente proveniente de la casa a la casa.
Existen muchos modelos y tipos de recuperadores en el mercado. Son relativamente económicos. Para obtener el mejor efecto, se recomienda elegir dispositivos con la máxima eficiencia (más del 90%) y un consumo de no más de 0,35 W de potencia por 1 m3 de aire.
Fusión de energías renovables: soluciones híbridas
Se puede combinar más de una fuente de energía alternativa en un hogar. La solución más popular son los colectores híbridos que utilizan células fotovoltaicas y colectores solares. Al mismo tiempo, calientan agua y generan electricidad.
Hoy en día, incluso se pueden extraer energía y calor de las aguas residuales. Existen en el mercado los denominados sistemas de calefacción de sulfuro de hidrógeno. Recogen agua tibia previamente utilizada para lavar o lavar platos y la transfieren al sistema de calefacción del hogar. Este sistema consta de un filtro, un tanque de aguas residuales especial y una bomba.
Usted decide qué dispositivo elegir para su hogar. Si el presupuesto es limitado y no está seguro de que el dispositivo funcione de manera eficiente, se recomienda comenzar poco a poco: instalando un panel solar o un recuperador. Y ahí ya para mirar.
¿Pueden los sistemas de energía alternativa reemplazar completamente la caldera?
No, todavía no pueden. Las fuentes de energía alternativas a menudo son criticadas por su baja potencia: ni los paneles solares, ni los parques eólicos ni los recuperadores, por supuesto, pueden resolver por completo el problema de la calefacción y la electricidad en una casa privada. O pueden, pero será demasiado caro.
Sin embargo, otro hecho también es obvio: que tales dispositivos ya se están convirtiendo en un componente importante de la ingeniería de muchas casas, ya que muchos propietarios se dieron cuenta de que tales sistemas pueden ahorrar mucho en las facturas de gas y electricidad.
Termogenerador doméstico
Ya en los años cincuenta de la posguerra, la industria soviética empezó a producir el termogenerador TGK-3, cuyo principal objetivo era alimentar radios a pilas en zonas rurales no electrificadas. La potencia del generador era de 3 W, lo que permitió alimentar receptores de batería como Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina-47, Rodina-52 y algunos otros.
La apariencia del termogenerador TGK-3 se muestra en la Fig. 3.
Higo. 3. Termogenerador TGK-3
Diseño de termogenerador
Como ya se mencionó, el termogenerador fue diseñado para su uso en áreas rurales, donde se utilizaron lámparas de queroseno de relámpago para la iluminación. Tal lámpara, equipada con un termogenerador, se convirtió no solo en una fuente de luz, sino también en electricidad. Al mismo tiempo, no se requirieron costos adicionales de combustible, porque exactamente esa parte del queroseno que acababa de entrar en la tubería se convirtió en electricidad.Además, dicho generador siempre estaba listo para funcionar, su diseño era tal que simplemente no había nada que romper en él. El generador podía permanecer inactivo, funcionar sin carga y no temía los cortocircuitos. La vida útil del generador, en comparación con las baterías galvánicas, parecía eterna.
El papel de la chimenea en la lámpara de queroseno del relámpago lo desempeña la parte cilíndrica alargada del vidrio. Cuando la lámpara se usó junto con un termogenerador, el vidrio se acortó y se insertó un transmisor de calor metálico 1 en él, como se muestra en la Fig. cuatro.
Higo. 4. Lámpara de queroseno con generador termoeléctrico
La parte exterior del transmisor de calor tiene la forma de un prisma multifacético en el que se instalan termopilas. Para aumentar la eficiencia de la transferencia de calor, el intercambiador de calor tenía varios canales longitudinales en el interior. Al pasar a través de estos canales, los gases calientes entraron en el tubo de escape 3, calentando simultáneamente la termopila, más precisamente, sus uniones calientes. Se utilizó un radiador enfriado por aire para enfriar las uniones frías. Consiste en nervaduras de metal unidas a las superficies exteriores de los bloques de termopila.
Termogenerador - TGK3 constaba de dos secciones independientes. Uno de ellos produjo un voltaje de 2V con una corriente de carga de hasta 2A. Esta sección se utilizó para obtener el voltaje del ánodo de las lámparas utilizando un transductor de vibración. Se utilizó otra sección a un voltaje de 1,2 V y una corriente de carga de 0,5 A para alimentar los filamentos de las lámparas.
Es fácil calcular que el termogenerador tenía una potencia que no superaba los 5 vatios, pero fue suficiente para el receptor, lo que permitió alegrar las largas noches de invierno. Ahora, por supuesto, parece simplemente ridículo, pero en aquellos tiempos lejanos, tal dispositivo fue sin duda un milagro de la tecnología.
Fabricación de bricolaje
Puedes hacer un generador termoeléctrico con tus propias manos. Para ello, se requieren algunos elementos:
- Módulo capaz de soportar temperaturas de hasta 300-400 ° C.
- Un convertidor elevador cuya finalidad es recibir una tensión continua de 5 V.
- Calentador en forma de fuego, vela o algún tipo de estufa en miniatura.
- Enfriador. El agua o la nieve son las opciones más populares disponibles.
- Elementos de conexión. Para ello, puede utilizar tazas o macetas de diferentes tamaños.
Los cables entre el transmisor y el módulo deben aislarse con un compuesto resistente al calor o un sellador convencional. Es necesario ensamblar el dispositivo en la siguiente secuencia:
- Deje solo el estuche de la fuente de alimentación.
- Pegue el módulo Peltier al radiador con el lado frío.
- Habiendo limpiado y pulido previamente la superficie, debe pegar el elemento en el otro lado.
- Desde la entrada del convertidor de voltaje, es necesario soldar los cables a las salidas de la placa.
En este caso, el termogenerador para su correcto funcionamiento debe estar dotado de las siguientes características: voltaje de salida - 5 voltios, tipo de salida para conectar el dispositivo - USB (o cualquier otro, según preferencias), la potencia mínima de carga debe ser de 0.5 A En este caso, puede utilizar cualquier tipo de combustible.
Comprobar el mecanismo es bastante sencillo. Puedes poner varias ramitas secas y delgadas en su interior. Póngalos en llamas y, después de unos minutos, conecte algún dispositivo, por ejemplo, un teléfono para recargar. No es difícil montar un termogenerador. Si todo se hace correctamente, durará más de un año en viajes y caminatas.
