Generatore di corrente elettrica a benzina per una casa privata: tipi, parametri, consigli per la scelta.

L'aumento dei prezzi dell'energia stimola la ricerca di combustibili più efficienti ed economici, anche a livello familiare. Gli artigiani sono soprattutto gli appassionati sono attratti dall'idrogeno, il cui potere calorifico è tre volte superiore a quello del metano (38,8 kW contro 13,8 da 1 kg di sostanza). Il metodo di estrazione a casa, sembrerebbe, è noto: la scissione dell'acqua per elettrolisi. In realtà, il problema è molto più complicato. Il nostro articolo ha 2 obiettivi:

È probabile che il settore energetico abbia prodotto più elettricità con il gas che con il carbone. Entrambi i combustibili rappresentano attualmente circa il 33%, secondo le fonti energetiche federali. Tuttavia, il gas combustibile non è controverso. La produzione da formazioni di scisto utilizzando perforazione orizzontale e fratturazione idraulica, che ha fornito gran parte della crescita della produzione nell'ultimo decennio, ha inquinato alcuni corsi d'acqua e causato problemi di terremoto.

M di gas al giorno in media lo scorso anno. Non doveva essere così. Negli ultimi anni, l'industria del carbone è stata battuta dalla concorrenza del gas a buon mercato e delle normative pulite che hanno aumentato il costo della combustione della sporca roccia nera. La tendenza del gas è qui per restare. I generatori stanno aggiungendo più installazioni a gas quando le vecchie centrali elettriche a carbone vengono ritirate, ha detto Costas.

• analizzare la domanda su come realizzare un generatore di idrogeno con costi minimi;
• considerare la possibilità di utilizzare l'impianto per il riscaldamento di una casa privata, il rifornimento di carburante di un'auto e come saldatrice.

L'idrogeno, noto anche come idrogeno, - il primo elemento della tavola periodica - è la sostanza gassosa più leggera con un'elevata attività chimica. Durante l'ossidazione (cioè la combustione), rilascia un'enorme quantità di calore, formando acqua normale. Caratterizziamo le proprietà dell'elemento, formulandole sotto forma di tesi:

Con l'elettricità e il gas si pagano due cose principali. L'energia che usi spreca energia nella tua casa. ... Solo più di un terzo di ciò che paghi è ottenere energia per te, il resto è ciò che usi. Una piccola parte di quello che paghi va anche a finanziare il lavoro dei regolatori del settore energetico.

* I numeri che ci mancano non evidenziano i costi di trasmissione dagli addebiti di potenza. Ci sono una serie di processi per proteggere la tua casa e finisci per pagare questi processi nella tua bolletta. La bolletta copre la generazione, trasmissione, distribuzione e vendita al dettaglio di elettricità. Include anche un piccolo prelievo amministrato dall'Autorità per l'energia elettrica, che regola e regola l'industria elettrica.

Per riferimento. Gli scienziati, che per primi hanno diviso la molecola d'acqua in idrogeno e ossigeno, hanno definito la miscela un gas esplosivo a causa della sua tendenza ad esplodere. Successivamente, ha ricevuto il nome di gas di Brown (dal nome dell'inventore) e ha iniziato a essere designato dalla formula ipotetica NNO.

In primo luogo, la tua forza deve essere generata. In Nuova Zelanda, proviene principalmente da energia idroelettrica, energia geotermica e gas naturale. La trasmissione è il massiccio movimento di energia in tutto il paese. L'elettricità viene trasmessa dalla centrale elettrica a un punto di distribuzione vicino a casa tua.

Il canale di trasmissione principale è guidato dal vettore. Da lì, il tuo potere viene distribuito.La distribuzione dell'energia dal punto di consegna o distribuzione alla vostra proprietà è gestita da società di distribuzione locali: linee o società di rete o, nel caso del gas, società di rete del gas.

In precedenza, le bombole dei dirigibili erano riempite di idrogeno, che spesso esplodeva.

Da quanto sopra, la seguente conclusione suggerisce se stessa: 2 atomi di idrogeno si combinano facilmente con 1 atomo di ossigeno, ma si separano con molta riluttanza. La reazione di ossidazione chimica procede con un rilascio diretto di energia termica secondo la formula:

I costi di trasmissione e distribuzione dell'elettricità sono generalmente pagati dal tuo rivenditore e inclusi come parte di ciò che ti addebitano. In alcuni casi, i rivenditori separano i diversi componenti della bolletta in modo che tu possa vedere quanto stai pagando per ciascuna porzione. In diverse aree, la società di rete fattura direttamente i costi di distribuzione.

I costi di trasporto e distribuzione del gas sono inclusi nel prezzo all'ingrosso quando i dettaglianti acquistano gas. La quota della bolletta relativa alla trasmissione e alla distribuzione è maggiore per il gas che per l'elettricità. Il tuo rivenditore è la compagnia energetica con cui fai affari che ti invia la fattura.

2H 2 + O 2 → 2H 2 O + Q (energia)

Qui sta un punto importante che ci sarà utile in un ulteriore debriefing: l'idrogeno reagisce spontaneamente dall'accensione e il calore viene rilasciato direttamente. Per separare una molecola d'acqua, sarà necessario spendere energia:

2H 2 O → 2H 2 + O 2 - Q

Questa è una formula di reazione elettrolitica che caratterizza il processo di scissione dell'acqua mediante l'applicazione di elettricità. Considereremo ulteriormente come implementarlo nella pratica e creare un generatore di idrogeno con le tue mani.

I rivenditori acquistano l'elettricità generata dalle società di generazione in un complesso sistema di scambio. Per l'elettricità, questo è chiamato il mercato dell'elettricità della Nuova Zelanda. È a questo livello di scambio di elettricità che sentirai termini come "mercato all'ingrosso" e "prezzi a pronti". Il prezzo all'ingrosso a cui i rivenditori acquistano l'elettricità può influire notevolmente sul prezzo da pagare.

I generatori elettrici vendono elettricità sul mercato all'ingrosso. Viene acquistato dai venditori che poi te lo vendono. Mentre il prezzo dell'elettricità è fissato ogni mezz'ora e varia in base alla domanda, la maggior parte dei rivenditori te la vende a un prezzo fisso e di solito stipula contratti di compravendita noti come "coperture" con i grossisti.

Creazione di un prototipo

Affinché tu capisca di cosa hai a che fare, ti proponiamo innanzitutto di assemblare il generatore più semplice per la produzione di idrogeno a costi minimi. Il design di un'installazione fatta in casa è mostrato nel diagramma.

Ci sono alcuni rivenditori che ti vendono elettricità su base contrattuale, quindi ciò che paghi dipende dalle variazioni del prezzo spot. Esiste un margine di prezzo per il rivenditore, ma poiché il rivenditore non deve coprire le fluttuazioni del prezzo spot, il margine è inferiore a quello del prezzo contrattuale specificato. Quindi, in media, l'acquisto a prezzi locali è più economico ma più rischioso rispetto ai contratti a prezzo.

I proprietari del giacimento di gas pagano le royalty al governo e poi vendono il gas ai grossisti, che lo vendono ai dettaglianti. I mercati del gas e dell'elettricità sono soggetti a riscossione per pagare le autorità di regolamentazione che li vigilano e per fornire servizi per risolvere i reclami dei consumatori. Le tasse di regolamentazione del settore energetico sono estremamente basse.

In cosa consiste un elettrolizzatore primitivo:

• reattore - contenitore di vetro o plastica con pareti spesse;
• elettrodi metallici immersi in un reattore ad acqua e collegati a una fonte di alimentazione;
• il secondo serbatoio funge da tenuta d'acqua;
• tubi per la rimozione del gas HHO.

Un punto importante. L'impianto di idrogeno elettrolitico funziona solo in corrente continua. Pertanto, utilizzare l'adattatore CA, il caricabatteria per auto o la batteria come fonte di alimentazione. Un generatore CA non funzionerà.

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Scopri chi fornisce la tua nuova proprietà e come ottenere il miglior affare di gas ed elettricità. Un fornitore di switch è un modo semplice e veloce per ridurre i costi domestici. Con così tante attività nella tua lista di controllo per il trasloco, ricordarti di avvisare il tuo attuale fornitore di energia - e capire chi è il tuo nuovo fornitore di gas ed elettricità - sarà probabilmente l'ultimo nella tua mente.

Scopri chi fornisce gas ed elettricità alla nuova proprietà

La buona notizia è che queste due attività non sono così difficili da contrassegnare nell'elenco come potresti pensare. Se non riesci a ottenere queste informazioni dai tuoi attuali inquilini, puoi effettuare un paio di chiamate per scoprire chi è il tuo nuovo fornitore di energia. Puoi chiamare la tua area di distribuzione dell'elettricità per sapere chi ti fornisce l'elettricità. I numeri sono elencati di seguito.

Il principio di funzionamento dell'elettrolizzatore è il seguente:

Per realizzare il design del generatore mostrato nel diagramma con le tue mani, avrai bisogno di 2 bottiglie di vetro con colli e coperchi larghi, un contagocce medico e 2 dozzine di viti autofilettanti. Il set completo di materiali è mostrato nella foto.

Termogeneratori. Storia e teoria

Una giornata in movimento è un momento stressante, ma ricorda di prenderti cura di alcuni dettagli di gas ed elettricità mentre carichi le scatole. Sarai grato in seguito quando riceverai nuove fatture in ordine. Ora che sei passato alla tua nuova proprietà, hai quasi finito!

Perché pagare di più per la stessa energia?

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Strumenti speciali richiedono una pistola per colla per sigillare i coperchi di plastica. La procedura di produzione è semplice:

Per avviare il generatore di idrogeno, versare acqua salata nel reattore e accendere la fonte di alimentazione. L'inizio della reazione sarà segnato dalla comparsa di bolle di gas in entrambi i contenitori. Regolare la tensione al valore ottimale e accendere il gas marrone che fuoriesce dall'ago contagocce.

Domande frequenti sul trasloco e sui fornitori di energia

E se la mia nuova proprietà ha un contatore di pagamento anticipato

Scopri di più sull'economia di 7 metri, incluso il tipo di contatore tramite il tuo fornitore. E se la mia nuova proprietà non è collegata al gas o all'elettricità. Se il tuo nuovo immobile non è allacciato alla rete gas o elettrica, dovrai richiedere l'allacciamento al gestore del veicolo a gas o al gestore della rete di distribuzione.

Come prendere letture da un contatore del gas o letture da un contatore elettrico?

In alternativa, puoi contattare prima il tuo provider preferito e richiedere una connessione attraverso di loro. Verrà addebitato un costo di connessione. Se non hai mai letto un contatore del gas o dell'elettricità, questo può sembrare scoraggiante. Ma non preoccuparti, abbiamo un video passo passo per aiutarti a trovare i tuoi contatori, se non sai dove si trova la proprietà, determina quali contatori hai e, naturalmente, leggi il contatore.

Il secondo punto importante.Non è possibile applicare una tensione troppo alta: l'elettrolita, riscaldato a 65 ° C o più, inizierà a evaporare rapidamente. A causa della grande quantità di vapore acqueo, il bruciatore non può essere acceso. Per i dettagli sull'assemblaggio e l'avvio di un generatore di idrogeno improvvisato, vedere il video:

Guida al cambio di affittuari Anche se ti noleggi, puoi comunque cambiare energia.

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Non molto tempo fa, il gas naturale - il carburante che la tua doccia calda probabilmente ti ha dato stamattina - era percepito come un carburante "ponte" più pulito perché meno inquinato di altre alternative. Per alcuni scopi, esiste ancora, come quando sostituisce il diesel negli autobus.

Il dispositivo e il principio di funzionamento del generatore di gas per l'elettricità

Il generatore di elettricità funziona a gas naturale o liquefatto

Un generatore domestico alimentato a gas viene spesso utilizzato per il riscaldamento. Il suo dispositivo non è diverso da modelli simili che funzionano con altri tipi di carburante. Contiene le seguenti parti:

• Housing. Può essere rettangolare o cilindrico. Di solito è realizzato in lamiera d'acciaio.
• La camera di combustione. Poiché il dispositivo funziona a gas, non richiede un contenitore per caricare il carburante. Questa unità è realizzata in acciaio resistente al calore.
• Compressore. È necessario pompare aria nella fornace. Senza questo, il carburante non si accenderà.
• Turbina. Entra aria riscaldata ed espansa.

Non c'è il serbatoio del carburante nell'unità, poiché funziona a gas liquefatto o naturale. Al suo posto è installata una camera di combustione. Il principio di funzionamento dell'apparato è semplice. Innanzitutto, l'aria entra nel compressore, viene compressa e inviata alla camera di combustione, dove viene miscelata con una piccola quantità di carburante. La miscela si accende e viene portata ad alta temperatura. Il gas entra nella turbina e la fa ruotare, generando elettricità. Parte di essa viene spesa per il funzionamento del generatore di gas domestico stesso. I prodotti della combustione vengono scaricati attraverso il tubo di scarico.

Sulla cella a idrogeno di Meyer

Se hai realizzato e testato il design di cui sopra, quindi dalla combustione della fiamma all'estremità dell'ago, probabilmente hai notato che la produttività dell'installazione è estremamente bassa. Per ottenere più gas ossidrogeno, è necessario creare un dispositivo più serio, chiamato cella di Stanley Meier in onore dell'inventore.

Ma nelle nostre case, alcuni credono che il gas naturale dovrebbe essere gradualmente eliminato a favore degli elettrodomestici per motivi climatici. C'è già una tendenza a passare dal gas all'elettricità. S. è completamente elettrico. Questa tendenza è più forte nel sud. Quando viene bruciato, o soprattutto se fuoriesce incombusto, il gas naturale contribuisce al cambiamento climatico.

Reattore a piastre

Thomsen e molti altri hanno consigliato un tipo di riscaldamento e aria condizionata noto come pompe di calore. Crede che il futuro sia l'elettrificazione delle case. Li consiglia a persone che hanno sistemi solari sui tetti, poiché l'elettricità è pagata.

Il principio di funzionamento della cella si basa anche sull'elettrolisi, solo l'anodo e il catodo sono realizzati sotto forma di tubi inseriti l'uno nell'altro. La tensione viene fornita dal generatore di impulsi attraverso due bobine risonanti, che riduce il consumo di corrente e aumenta le prestazioni del generatore di idrogeno. Il circuito elettronico del dispositivo è mostrato in figura:

Li installa in appartamenti economici in tutta la California. "Un frigorifero utilizza più elettricità per il riscaldamento e il raffreddamento di una pompa di calore in un appartamento", ha detto Armstrong. Ma le aziende del gas affermano che il gas naturale aiuta a mantenere la disponibilità di energia.Molte persone hanno difficoltà a pagare le bollette e non possono rischiare.

È vero, è anche più costoso del gas nella maggior parte delle applicazioni che utilizziamo ora, ha detto. Quando le persone passano dal gas all'elettricità, a volte devono aumentare la manutenzione elettrica nella scatola dell'interruttore e gli altri costi. Harris concorda sul fatto che l'elettricità sta diventando più pulita. Ma ha detto che l'installazione di turbine eoliche e parchi solari richiede anche l'uso di combustibili fossili. Richiedono molto calcestruzzo e l'energia per produrre e versare il calcestruzzo proviene da combustibili fossili.

Nota. I dettagli sul funzionamento dello schema sono descritti nella risorsa https://www.meanders.ru/meiers8.shtml.

Per creare una cella Meyer avrai bisogno di:

• un corpo cilindrico in plastica o plexiglass, gli artigiani usano spesso un filtro di alimentazione dell'acqua con coperchio e ugelli;
• tubi in acciaio inossidabile con un diametro di 15 e 20 mm e una lunghezza di 97 mm;
• fili, isolanti.

La ricerca mostra ancora che i parchi eolici e solari tendono a compensare questo uso di combustibili fossili non molto tempo dopo che iniziano a funzionare. Circa l'11% dell'elettricità tedesca è stata generata da centrali elettriche a gas. Inoltre, le centrali elettriche a gas raggiungono tassi di efficienza molto elevati grazie a una tecnologia sofisticata, convertendo la maggior parte dell'energia dal gas naturale in elettricità. In confronto, le centrali elettriche a carbone possono raggiungere al massimo un'efficienza del 50%.

Fonti di illuminazione atmosferica

Le centrali elettriche a gas stanno diventando più efficienti grazie ai miglioramenti apportati alle turbine negli ultimi decenni. Sono alimentati dalla combustione di gas naturale, che riscalda l'aria in entrata e aziona le turbine, in un processo simile a un aereo a reazione. Il movimento rotatorio viene trasmesso attraverso l'albero a un generatore elettrico, che genera elettricità come la dinamo di una bicicletta.

I tubi in acciaio inossidabile sono collegati a una base dielettrica, i fili collegati al generatore sono saldati ad essi. La cella è composta da 9 o 11 tubi, inseriti in una custodia di plastica o plexiglass, come mostrato nella foto.

Gli elementi sono collegati secondo tutto lo schema noto su Internet, che comprende un'unità elettronica, una cella Meyer e un sigillo d'acqua (il nome tecnico è un gorgogliatore). Per motivi di sicurezza, il sistema è dotato di sensori di pressione critica e di livello dell'acqua. Secondo gli artigiani domestici, un tale impianto a idrogeno consuma una corrente di circa 1 ampere a una tensione di 12 V e ha prestazioni sufficienti, sebbene non ci siano cifre esatte.

Diagramma schematico dell'accensione dell'elettrolizzatore

Rappresentanti delle centrali elettriche prefabbricate

Si noti che queste opzioni: un generatore termoelettrico e un generatore di gas sono ora priorità, pertanto vengono prodotte stazioni pronte per l'uso, sia domestico che industriale.

Di seguito sono riportati alcuni di loro:

• Stufa Indigirka;
• Forno turistico "BioLite CampStove";
• Centrale elettrica "BioKIBOR";
• Centrale elettrica "Eco" con generatore a gas "Cube".

Una normale stufa domestica a combustibile solido (realizzata secondo il tipo di stufa "Burzhayka"), dotata di un generatore termoelettrico Peltier.

Perfetto per cottage estivi e piccole case, poiché è abbastanza compatto e può essere trasportato in auto.

L'energia principale durante la combustione della legna da ardere viene utilizzata per il riscaldamento, ma allo stesso tempo il generatore esistente permette anche di ottenere elettricità con una tensione di 12 V e una potenza di 60 W.

Forno "BioLite CampStove".

Utilizza anche il principio Peltier, ma è ancora più compatto (il peso è di solo 1 kg), che permette di portarlo in escursioni, ma la quantità di energia generata dal generatore è ancora inferiore, ma sarà sufficiente per caricare una torcia o un telefono.

Viene utilizzato anche un generatore termoelettrico, ma questa è già una versione industriale.

Il produttore, su richiesta, può realizzare un dispositivo che fornisce una potenza elettrica con una capacità da 5 kW a 1 MW. Ma questo influisce sulle dimensioni della stazione e sulla quantità di carburante consumato.

Ad esempio, un impianto che produce 100 kW consuma 200 kg di legna da ardere all'ora.

Ma la centrale Eco è un generatore di gas. Il suo design utilizza un generatore di gas "Cube", un motore a combustione interna a benzina e un generatore elettrico con una capacità di 15 kW.

Oltre alle soluzioni industriali già pronte, è possibile acquistare separatamente gli stessi generatori termoelettrici Peltier, ma senza fornello, e utilizzarli con qualsiasi fonte di calore.

Reattore a piastre

Un generatore di idrogeno ad alte prestazioni in grado di garantire il funzionamento di un bruciatore a gas è costituito da piastre in acciaio inox di dimensioni 15 x 10 cm, il numero va da 30 a 70 pezzi. In essi vengono praticati dei fori per il serraggio dei perni e un terminale viene ritagliato nell'angolo per il collegamento del filo.

Oltre alla lamiera di acciaio inossidabile 316, dovrai acquistare:

• gomma con uno spessore di 4 mm, resistente agli alcali;
• piastre terminali in plexiglass o textolite;
• legare borchie M10-14;
• valvola di ritegno per saldatrice a gas;
• filtro dell'acqua per una tenuta dell'acqua;
• tubi di collegamento corrugati in acciaio inossidabile;
• idrossido di potassio in polvere.

Le piastre devono essere assemblate in un unico blocco, isolanti tra loro con guarnizioni in gomma con centro ritagliato, come mostrato nel disegno. Tirare saldamente il reattore risultante con dei perni e collegarlo ai tubi dell'elettrolito. Quest'ultimo proviene da un contenitore separato dotato di coperchio e valvole di intercettazione.

Nota. Vi diciamo come realizzare un elettrolizzatore di tipo flow-through (a secco). È più facile fabbricare un reattore con piastre immerse: non è necessario mettere guarnizioni di gomma e il blocco assemblato viene abbassato in un contenitore sigillato con elettrolita.

Circuito generatore di tipo bagnato

Il successivo assemblaggio di un generatore che produce idrogeno viene eseguito secondo lo stesso schema, ma con differenze:

1. Un serbatoio per la preparazione dell'elettrolito è attaccato al corpo dell'apparecchio. Quest'ultima è una soluzione al 7-15% di idrossido di potassio in acqua.
2. Invece dell'acqua, un cosiddetto disossidante viene versato nel gorgogliatore: acetone o un solvente inorganico.
3. Una valvola di non ritorno deve essere installata davanti al bruciatore, altrimenti, quando il bruciatore a idrogeno viene spento dolcemente, il contraccolpo romperà i tubi e il gorgogliatore.

Il modo più semplice per alimentare il reattore è utilizzare un inverter di saldatura; non è necessario assemblare circuiti elettronici. Come funziona il generatore di gas fatto in casa di Brown, il padrone di casa dirà nel suo video:

Vantaggi e svantaggi

Il generatore può essere collegato alla tubazione principale del gas

I generatori di gas per la casa sono convenienti perché utilizzano diversi tipi di carburante, che sono molto più economici della benzina. Hanno i seguenti vantaggi:

• la capacità di connettersi a un cilindro e un tubo principale;
• l'uso del dispositivo per generare elettricità, riscaldare una stanza, ricevere acqua calda;
• durata, poiché quando si utilizza il gas, l'usura delle parti interne del generatore è minima;
• sicurezza ambientale;
• redditività.

Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi: l'approvvigionamento di gas non è disponibile ovunque. Quando ci si connette al backbone, è richiesta l'autorizzazione da un servizio speciale.

Nonostante il costoso processo di installazione, l'uso di unità di generazione del gas è giustificato in caso di frequenti interruzioni di corrente o della sua completa assenza. Se è impossibile utilizzare il sistema di alimentazione principale, è possibile utilizzare i cilindri.

Quando si sceglie un dispositivo, vengono prese in considerazione le condizioni per il suo utilizzo e le attività che l'unità deve risolvere.

È redditizio procurarsi l'idrogeno a casa?

La risposta a questa domanda dipende dall'ambito di applicazione della miscela ossigeno-idrogeno. Tutti i disegni e gli schemi pubblicati da varie risorse Internet sono progettati per rilasciare gas HHO per i seguenti scopi:

• utilizzare l'idrogeno come carburante per le automobili;
• bruciare senza fumo l'idrogeno nelle caldaie e nei forni per il riscaldamento;
• richiedere la saldatura a gas.

Il problema principale che annulla tutti i vantaggi del combustibile a idrogeno: il costo dell'elettricità per il rilascio di una sostanza pura supera la quantità di energia ottenuta dalla sua combustione. Qualunque cosa affermino gli aderenti alle teorie utopiche, la massima efficienza dell'elettrolizzatore raggiunge il 50%. Ciò significa che vengono consumati 2 kW di elettricità per 1 kW di calore ricevuto. Il vantaggio è zero, anzi negativo.

Ricordiamo cosa abbiamo scritto nella prima sezione. L'idrogeno è un elemento altamente attivo e reagisce con l'ossigeno da solo, emettendo molto calore. Cercando di dividere la molecola d'acqua stabile, non possiamo portare energia direttamente agli atomi. La scissione è effettuata dall'elettricità, metà della quale viene dissipata per il riscaldamento degli elettrodi, dell'acqua, degli avvolgimenti del trasformatore, ecc.

Informazioni di base importanti. Il calore specifico di combustione dell'idrogeno è tre volte superiore a quello del metano, ma in peso. Se li confrontiamo in volume, quando viene bruciato 1 m³ di idrogeno, verranno rilasciati solo 3,6 kW di energia termica contro 11 kW per il metano. Dopotutto, l'idrogeno è l'elemento chimico più leggero.

Consideriamo ora il gas ossidrogeno ottenuto per elettrolisi in un generatore di idrogeno fatto in casa come combustibile per le esigenze di cui sopra:

Per riferimento. Per bruciare l'idrogeno in una caldaia, la struttura dovrà essere completamente ridisegnata, poiché un bruciatore a idrogeno può fondere qualsiasi acciaio.

Come determinare la potenza termoelettrica di un metallo

La potenza termoelettrica di un metallo è determinata in relazione al platino. Per questo, una termocoppia, uno dei cui elettrodi è platino (Pt) e l'altro il metallo testato, viene riscaldata a 100 gradi Celsius. Il valore risultante in millivolt per alcuni metalli è mostrato di seguito. Inoltre, va notato che non solo cambia l'entità della potenza termica, ma anche il suo segno rispetto al platino.

In questo caso, il platino svolge lo stesso ruolo di 0 gradi sulla scala della temperatura e l'intera scala della potenza termica ha questo aspetto:

• Antimonio +4,7
• Ferro +1.6
• Cadmio +0.9
• Zinco +0,75
• Rame +0,74
• Oro +0,73
• Argento +0,71
• Latta +0,41
• Alluminio +0.38
• Mercurio 0
• Platino 0

Al platino seguono i metalli con potenza termoelettrica negativa:

Utilizzando questa scala, è molto facile determinare il valore della potenza termoelettrica sviluppata da una termocoppia composta da vari metalli. Per fare ciò è sufficiente calcolare la differenza algebrica nei valori dei metalli da cui sono realizzati i termoelettrodi. Ad esempio, per la coppia antimonio - bismuto, questo valore sarà +4,7 - (- 6,5) = 11,2 mV. Se usi un paio di ferro - alluminio come elettrodi, questo valore sarà solo +1,6 - (+0,38) = 1,22 mV, che è quasi dieci volte inferiore a quello della prima coppia.

Se la giunzione fredda viene mantenuta a una temperatura costante, ad esempio 0 gradi, la potenza termoelettrica della giunzione calda sarà proporzionale alla variazione di temperatura, che viene utilizzata nelle termocoppie.

Semplice generatore fatto in casa

Nonostante il fatto che questi dispositivi non siano popolari ora, al momento non c'è niente di più pratico di un'unità termogenerativa, che è perfettamente in grado di sostituire una stufa elettrica, una lampada di illuminazione durante i viaggi, o dare una mano, se la ricarica per un telefono cellulare si rompe, per alimentare un alzacristallo elettrico. Tale elettricità aiuterà anche a casa in caso di interruzione di corrente. Può essere ottenuto gratuitamente, si potrebbe dire, per una palla.

Quindi, per realizzare un generatore termoelettrico, è necessario preparare:

• Regolatore di tensione;
• Saldatore;
• Qualsiasi corpo;
• Radiatori di raffreddamento;
• Pasta termica;
• Elementi riscaldanti Peltier.

Assemblaggio del dispositivo:

• Innanzitutto, il corpo del dispositivo è realizzato, che dovrebbe essere senza fondo, con fori nella parte inferiore per l'aria e nella parte superiore con un supporto per il contenitore (sebbene ciò non sia necessario, poiché il generatore potrebbe non funzionare sull'acqua) ;
• Successivamente, un elemento Peltier è attaccato al corpo e un radiatore di raffreddamento è attaccato al suo lato freddo tramite pasta termica;
• Quindi è necessario saldare lo stabilizzatore e il modulo Peltier, secondo i loro poli;
• Lo stabilizzatore dovrebbe essere molto ben isolato in modo che l'umidità non vi penetri;
• Resta da verificare il suo lavoro.

A proposito, se non è possibile ottenere un radiatore, è possibile utilizzare invece un dispositivo di raffreddamento del computer o un generatore di automobili. Non accadrà nulla di terribile da una tale sostituzione.

Lo stabilizzatore può essere acquistato con un indicatore a diodi che darà un segnale luminoso quando la tensione raggiunge il valore specificato.

Come sono stati creati i termogeneratori

Già a metà del XIX secolo furono fatti numerosi tentativi per creare termogeneratori - dispositivi per la generazione di energia elettrica, cioè per alimentare vari consumatori. Le batterie costituite da termoelementi collegati in serie avrebbero dovuto essere utilizzate come tali sorgenti. Il design di una tale batteria è mostrato in Fig. 2.

Fico. 2. Termopila, dispositivo schematico

La prima batteria termoelettrica è stata creata a metà del XIX secolo dai fisici Oersted e Fourier. Il bismuto e l'antimonio erano usati come termoelettrodi, proprio la coppia di metalli puri con la massima potenza termoelettrica. Le giunzioni calde sono state riscaldate con bruciatori a gas e le giunzioni fredde sono state collocate in una nave con ghiaccio. Nel corso degli esperimenti con la termoelettricità furono successivamente inventate le termopile, adatte ad essere utilizzate in alcuni processi tecnologici e anche per l'illuminazione. Un esempio è la batteria Clamont, sviluppata nel 1874, che era abbastanza potente per scopi pratici: ad esempio, per la doratura galvanica, nonché per l'uso in tipografie e laboratori per l'incisione solare. Nello stesso periodo, lo scienziato Noé era anche impegnato nello studio delle termopile, anche le sue termopile erano abbastanza diffuse contemporaneamente.

Ma tutti questi esperimenti, sebbene riusciti, erano destinati al fallimento, poiché le termopile create sulla base di termoelementi di metalli puri avevano un'efficienza molto bassa, il che ne ostacolava l'applicazione pratica. I vapori di metalli puri hanno un'efficienza di solo pochi decimi di percento. I materiali semiconduttori hanno un'efficienza molto più elevata: alcuni ossidi, solfuri e composti intermetallici.

Proprietà dei materiali termoelettrici

I risultati ci fanno sperare che nel prossimo futuro si ottengano fonti di energia elettrica ecocompatibili completamente nuove. A livello molecolare, è stata prodotta una combinazione di cobalto, nichel, stagno e manganese. Il risultato è una lega multiferrite con proprietà completamente nuove. Combina una combinazione ottimale di proprietà elettriche, elastiche e magnetiche. A causa di ciò, si verifica una trasformazione dei materiali l'uno nell'altro e l'effetto della temperatura porta a trasformazioni di fase reversibili. Durante una dimostrazione di questo materiale, esso, mentre assorbe il calore ambientale, ha causato una generazione inaspettata di elettricità nell'induttore che lo circonda.

Pertanto, il materiale ottenuto può essere di grande importanza pratica in futuro. Ad esempio, la conversione del calore generato da un'auto può essere utilizzata per caricare le batterie.

Termocoppie a semiconduttore

Una vera rivoluzione nella creazione dei termoelementi è stata compiuta dalle opere dell'Accademico A.I. Ioffe.All'inizio degli anni '30 del XX secolo, avanzò l'idea che con l'aiuto dei semiconduttori fosse possibile convertire l'energia termica, compresa l'energia solare, in energia elettrica. Grazie alle ricerche effettuate, già nel 1940, fu realizzata una fotocellula a semiconduttore per convertire l'energia solare luminosa in energia elettrica. La prima applicazione pratica dei termoelementi semiconduttori dovrebbe essere considerata, a quanto pare, la "bombetta partigiana", che ha permesso di alimentare alcune stazioni radio partigiane portatili.

Gli elementi di costantana e SbZn servivano come base del termogeneratore. La temperatura delle giunzioni fredde è stata stabilizzata dall'ebollizione dell'acqua, mentre le giunzioni calde sono state riscaldate da una fiamma di fuoco, fornendo così una differenza di temperatura di almeno 250 ... 300 gradi. L'efficienza di un tale dispositivo non era superiore all'1,5 ... 2,0%, ma la potenza per alimentare le stazioni radio era abbastanza. Naturalmente, in quei tempi di guerra, il design della "bombetta" era un segreto di stato, e anche adesso molti forum su Internet stanno discutendo del suo design.

Uso di sistemi energetici alternativi

La ricerca di fonti energetiche alternative è un potente vettore globale che determina il futuro dell'energia in tutto il mondo. Già oggi vengono utilizzati per il riscaldamento e l'elettricità negli edifici:

• energia solare;
• energia eolica;
• energia derivata dalla terra (energia geotermica);
• energia dei mari e degli oceani;
• energia delle acque interne;
• energia da biomassa;
• energia da biogas.

Energia rinnovabile e sue fonti

Fondamentalmente, le fonti energetiche alternative si dividono in rinnovabili e sintetiche. La loro differenza sta nel fatto che quelle rinnovabili utilizzano vari fenomeni naturali per generare energia, mentre quelle sintetiche sono costruite sulla sintesi di combustibili, cioè, appunto, la sostituzione degli idrocarburi naturali con materiali sintetici.

La domanda ei prezzi di elettricità stanno crescendo non solo nel nostro paese, ma in tutto il mondo. Questo è un pagamento inevitabile per lo sviluppo delle moderne tecnologie. E il termine "fonti rinnovabili" non è del tutto corretto - tutto perché la domanda è molte volte maggiore della riproduzione di queste fonti: ogni anno l'umanità consuma sempre più petrolio, gas e carbone, i depositi si esauriscono, non ce ne sono più. .

Tutto ciò porta al fatto che nei prossimi decenni ci sarà una grave carenza di risorse energetiche fossili in tutto il mondo.

Cosa significa questo per i proprietari di case private?

Ciò significa che è ora di iniziare a prepararsi per un forte aumento dei prezzi dell'energia. Sì, questo non accadrà oggi e non immediatamente. Ma è meglio essere pronti in questo momento, isolare la casa, sostituire la caldaia, installare nuovi sistemi di fonti energetiche, cercare di rendere la tua casa il più efficiente possibile dal punto di vista energetico.

Oggi, nelle abitazioni private, è possibile ottenere energia rinnovabile da fonti alternative installando:

• Pannelli solari (collettori solari);
• Pompa di calore;
• Recuperatori di ventilazione;
• Turbine eoliche;
• Installazione di sistemi di alimentazione esterna (https://saen.com.ua/vneshnee-elektrosnabzhenie.html).

Dato il nostro clima continentale freddo e rigido, una fonte per riscaldare una casa potrebbe non essere sufficiente. E qui devi guardare le combinazioni:

• Se la tua zona ha molte giornate di sole, può essere presa in considerazione una combinazione di pannelli solari e riscaldamento tradizionale della caldaia. Di giorno il sole ti farà risparmiare carburante, e di notte (mentre i pannelli si caricano) la casa sarà riscaldata da una caldaia;
• Se ci sono venti frequenti e forti nella tua zona, allora vale sicuramente la pena considerare l'installazione di un mulino a vento. È possibile combinare l'energia eolica con il riscaldamento della caldaia nello stesso modo descritto sopra;
• Per un uso più razionale dell'energia nelle regioni più calde, si può generalmente considerare la sostituzione delle caldaie tradizionali con caldaie a biomassa, pompe di calore e sistemi di recupero del calore dalla ventilazione.

Soprattutto, le fonti di energia alternative forniranno stabilità al riscaldamento per la tua casa. Dopotutto, non è un segreto per nessuno che le interruzioni di corrente siano abbastanza frequenti in molti insediamenti e villaggi russi.

Energia solare

L'elemento principale di un impianto solare domestico sono le celle fotovoltaiche realizzate con wafer di silicio. Sotto l'influenza della radiazione solare, generano elettricità, inoltre, completamente gratuita.

I collettori solari possono essere utilizzati anche come mezzo di trasferimento del calore secondario. Ad esempio, possono essere utilizzati per mantenere costante l'acqua calda in casa. Naturalmente, è necessario progettare correttamente tale installazione, tenere conto del numero di tutti i residenti e del loro bisogno di acqua calda, nonché del livello di luce solare che entra nel tetto della casa. Idealmente, i collettori dovrebbero essere installati sul lato sud della casa.

Energia eolica

Anche l'installazione di una turbina eolica domestica è una soluzione interessante, ma finora costosa per la maggior parte dei proprietari di case. Ma un tale sistema dipende meno dal tempo e dal numero di giorni di sole: i mulini a vento funzionano costantemente, cambiando solo la coppia.

Recuperatore e recupero di calore

Un recuperatore è un dispositivo speciale installato nel sistema di ventilazione, la cui funzione principale è quella di restituire l'aria calda proveniente dalla casa all'abitazione.

Esistono molti modelli e tipologie di recuperatori in commercio. Sono relativamente economici. Per un effetto migliore, si consiglia di scegliere dispositivi con la massima efficienza (oltre il 90%) e un consumo non superiore a 0,35 W di potenza per 1 m3 di aria.

Fusione di energie rinnovabili: soluzioni ibride

In una casa è possibile combinare più di una fonte di energia alternativa. La soluzione più popolare sono i collettori ibridi che utilizzano celle fotovoltaiche e collettori solari. Allo stesso tempo, riscaldano l'acqua e generano elettricità.

Oggi l'energia e il calore possono anche essere estratti dalle acque reflue. Sul mercato esistono i cosiddetti sistemi di riscaldamento a idrogeno solforato. Raccolgono l'acqua calda precedentemente utilizzata per lavare o lavare i piatti e la trasferiscono all'impianto di riscaldamento domestico. Questo sistema è composto da un filtro, uno speciale serbatoio dell'acqua di scarico e una pompa.

Quale dispositivo scegliere per la tua casa dipende da te. Se il budget è limitato e non si è sicuri che il dispositivo funzioni in modo efficiente, si consiglia di iniziare in piccolo: installando un pannello solare o un recuperatore. E c'è già da guardare.

I sistemi di energia alternativa possono sostituire completamente la caldaia?

No, non possono ancora. Le fonti di energia alternative sono spesso criticate per la loro bassa potenza: né i pannelli solari, né i parchi eolici, né i recuperatori, ovviamente, possono risolvere completamente il problema del riscaldamento e dell'elettricità in una casa privata. Oppure possono, ma sarà troppo costoso.

Tuttavia, anche un altro fatto è ovvio: tali dispositivi stanno già diventando una componente importante dell'ingegneria di molte case, poiché molti proprietari si sono resi conto che tali sistemi possono risparmiare molto sulle bollette del gas e dell'elettricità.

Termogeneratore domestico

Già negli anni Cinquanta del dopoguerra l'industria sovietica iniziò a produrre il termogeneratore TGK-3, il cui scopo principale era alimentare le radio a batteria nelle zone rurali non elettrificate. La potenza del generatore era di 3 W, il che ha permesso di alimentare ricevitori della batteria come Tula, Iskra, Tallinn B-2, Rodina-47, Rodina-52 e alcuni altri.

L'aspetto del termogeneratore TGK-3 è mostrato in Fig. 3.

Figura. 3. Termogeneratore TGK-3

Progettazione termogeneratore

Come già accennato, il termogeneratore era destinato all'uso in zone rurali, dove per l'illuminazione venivano utilizzate lampade a cherosene fulminee. Una tale lampada, dotata di un termogeneratore, divenne non solo una fonte di luce, ma anche elettricità. Allo stesso tempo, non sono stati richiesti costi aggiuntivi per il carburante, perché esattamente quella parte del cherosene che è appena volata nel tubo è stata trasformata in elettricità.Inoltre, un tale generatore era sempre pronto per il lavoro, il suo design era tale che semplicemente non c'era nulla da rompere. Il generatore poteva semplicemente rimanere inattivo, funzionare senza carico e non aveva paura dei cortocircuiti. La durata del generatore, rispetto alle batterie galvaniche, sembrava eterna.

Il ruolo del camino nella lampada a cherosene fulminante è svolto dalla parte cilindrica allungata del vetro. Quando si utilizzava una lampada insieme a un termogeneratore, il vetro veniva accorciato e al suo interno veniva inserito un trasmettitore di calore metallico 1, come mostrato in Fig. quattro.

Figura. 4. Lampada a cherosene con generatore termoelettrico

La parte esterna del trasmettitore di calore ha la forma di un prisma sfaccettato su cui sono installate le termopile. Per aumentare l'efficienza del trasferimento di calore, lo scambiatore di calore aveva all'interno diversi canali longitudinali. Passando attraverso questi canali, i gas caldi sono entrati nel tubo di scarico 3, riscaldando contemporaneamente la termopila, più precisamente le sue giunzioni calde. Un radiatore raffreddato ad aria è stato utilizzato per raffreddare le giunzioni fredde. Consiste di nervature metalliche attaccate alle superfici esterne dei blocchi di termopila.

Termogeneratore - TGK3 era costituito da due sezioni indipendenti. Uno di questi ha prodotto una tensione di 2 V con una corrente di carico fino a 2 A. Questa sezione è stata utilizzata per ottenere la tensione anodica delle lampade utilizzando un trasduttore di vibrazione. Un'altra sezione con una tensione di 1,2 V e una corrente di carico di 0,5 A è stata utilizzata per alimentare i filamenti delle lampade.

È facile calcolare che il termogeneratore avesse una potenza non superiore a 5 watt, ma era abbastanza per il ricevitore, che consentiva di rallegrare lunghe serate invernali. Ora, ovviamente, sembra semplicemente ridicolo, ma in quei tempi lontani un dispositivo del genere era senza dubbio un miracolo della tecnologia.

Produzione fai da te

Puoi creare un generatore termoelettrico con le tue mani. A tal fine sono necessari alcuni elementi:

• Modulo in grado di resistere a temperature fino a 300-400 ° C.
• Un convertitore boost il cui scopo è ricevere una tensione continua di 5 V.
• Una stufa a forma di fuoco, candela o una sorta di stufa in miniatura.
• Più fresco. Acqua o neve sono le opzioni più popolari a portata di mano.
• Elementi di collegamento. A tale scopo, puoi usare tazze o pentole di diverse dimensioni.

I fili tra il trasmettitore e il modulo devono essere isolati con un composto resistente al calore o un sigillante convenzionale. È necessario assemblare il dispositivo nella seguente sequenza:

1. Lasciare solo la custodia dall'alimentatore.
2. Incolla il modulo Peltier con il lato freddo al radiatore.
3. Avendo precedentemente pulito e lucidato la superficie, è necessario incollare l'elemento sull'altro lato.
4. Dall'ingresso del convertitore di tensione, è necessario saldare i fili alle uscite della piastra.

In questo caso il termogeneratore per un corretto funzionamento deve essere dotato delle seguenti caratteristiche: tensione di uscita - 5 volt, tipo di uscita per il collegamento del dispositivo - USB (o qualsiasi altra, a seconda delle preferenze), la potenza di carico minima dovrebbe essere 0,5 A In questo caso puoi utilizzare qualsiasi tipo di carburante.

Il controllo del meccanismo è abbastanza semplice. Puoi mettere diversi ramoscelli secchi e sottili all'interno. Dagli fuoco e dopo pochi minuti collega qualche dispositivo, ad esempio un telefono per la ricarica. Non è difficile montare un termogeneratore. Se tutto è fatto correttamente, durerà più di un anno in viaggi ed escursioni.