Lezione 24. Come si riscalda l'aria atmosferica (§24)

Per ottenere l'elettricità, è necessario trovare una potenziale differenza e un conduttore Le persone hanno sempre cercato di risparmiare denaro, e nell'era delle bollette in costante crescita, questo non è affatto sorprendente. Oggi ci sono già modi con cui una persona può ottenere gratuitamente l'elettricità gratuita per lui. Di norma, si tratta di alcune installazioni fai-da-te, che si basano su un generatore elettrico.

Generatore termoelettrico e relativo dispositivo

Un generatore termoelettrico è un dispositivo che genera energia elettrica dal calore. È un'ottima fonte di energia elettrica a vapore, anche se a bassa efficienza.

Come dispositivo per la conversione diretta del calore in energia elettrica, vengono utilizzati generatori termoelettrici, che utilizzano il principio di funzionamento delle termocoppie convenzionali

Essenzialmente, la termoelettricità è la conversione diretta del calore in elettricità in conduttori liquidi o solidi, e quindi il processo inverso di riscaldamento e raffreddamento del contatto di vari conduttori utilizzando una corrente elettrica.

Dispositivo generatore di calore:

Un generatore di calore ha due semiconduttori, ciascuno dei quali è costituito da un certo numero di elettroni;
Sono anche interconnessi da un conduttore, al di sopra del quale è presente uno strato in grado di condurre il calore;
Ad esso è inoltre collegato un conduttore termoionico per il trasferimento dei contatti;
Segue lo strato di raffreddamento, seguito dal semiconduttore, i cui contatti portano al conduttore.

Sfortunatamente, un generatore di calore e potenza non è sempre in grado di funzionare con capacità elevate, quindi viene utilizzato principalmente nella vita di tutti i giorni, e non nella produzione.

Oggi il convertitore termoelettrico non viene quasi mai utilizzato da nessuna parte. "Richiede" molte risorse, occupa anche spazio, ma la tensione e la corrente che può generare e convertire sono molto piccole, il che è estremamente poco redditizio.

Trasformare il calore in luce e poi in elettricità

14.11.2019 924

"I fotoni termici sono fotoni emessi da un corpo caldo." “Se guardi qualcosa di caldo con una termocamera a infrarossi, puoi vedere che sta brillando. La fotocamera mostra questi fotoni eccitati termicamente ".

L'invenzione è un emettitore di calore iperbolico in grado di assorbire calore intenso che altrimenti sfuggirebbe all'ambiente, comprimendolo in una larghezza di banda ristretta ed emettendolo come luce per un'ulteriore conversione in elettricità.

Questa scoperta funge da continuazione di un'altra ricercacondotto presso la Brown School of Technology della Rice University nel 2020, quando è stato trovato un metodo semplice per creare pellicole simili a lastre altamente allineate da nanotubi di carbonio strettamente imballati.

Calore disperso

Le discussioni hanno portato alla decisione di vedere se questi film potevano essere utilizzati per canalizzare "fotoni termici".

"I fotoni termici sono fotoni emessi da un corpo caldo." “Se guardi qualcosa di caldo con una termocamera a infrarossi, puoi vedere che sta brillando. La fotocamera mostra questi fotoni eccitati termicamente ".

Radiazione infrarossa È un componente della luce solare che fornisce calore al pianeta, ma questa è solo una piccola parte dell'intero spettro elettromagnetico.

"Qualsiasi superficie calda emette luce sotto forma di radiazione termica".“Il problema è che la radiazione termica è a banda larga e la conversione della luce in elettricità è efficace solo se la radiazione è in una banda stretta. La sfida consisteva nel comprimere i fotoni a banda larga in una banda stretta ".

Le pellicole di nanotubi hanno permesso di isolare i fotoni del medio infrarosso che altrimenti sarebbero stati sprecati. Ciò può motivare l'uso diffuso del calore di scarto, che rappresenta circa il 20% di tutti i consumi energetici industriali.

I nanotubi di carbonio possono trasferire calore

"Il modo più efficiente per convertire il calore in elettricità in questo momento è usare turbine e vapore o qualche altro liquido per alimentarle". “Possono offrire un'efficienza di conversione di quasi il 50%. Non molto di ciò che si conosce oggi può avvicinarsi a tale efficienza, ma questi sistemi sono difficili da implementare ".

I nanotubi di carbonio allineati rimangono termicamente stabili fino a 1600 ° C e mostrano un'anisotropia estrema: conduttivi in una direzione e isolanti nelle altre due, un effetto chiamato dispersione iperbolica. I fotoni termici possono entrare in collisione con la pellicola, arrivando da qualsiasi direzione, ma se ne vanno solo dopo una.

Questa anisotropia estrema si traduce in una densità di fotoni estremamente elevata nel medio infrarosso, che si manifesta come forti risonanze in cavità di profondità di dimensioni inferiori all'onda.

"Invece di passare direttamente dal calore all'elettricità, il percorso passa prima dal calore alla luce e solo successivamente all'elettricità". "A prima vista, sembra che due passaggi sarebbero più efficaci di tre, ma in questo caso non lo è."

L'aggiunta di emettitori alle celle solari standard può aumentare la loro efficienza dal loro picco attuale di circa il 22% all'80%. "Comprimendo tutta l'energia termica di scarto in una piccola regione spettrale, può essere convertita in modo molto efficiente in elettricità". Inoltre, gli emettitori di calore nanofotonici con un'elevata densità di fotoni possono migliorare significativamente l'efficienza del raffreddamento per radiazione e il recupero del calore residuo.

Puoi saperne di più sulla tecnologia leggere Per ulteriori informazioni, vedere ACS Photonics.

Una fonte: Rice University

Generatore solare termico di elettricità e onde radio

Le fonti di energia elettrica possono essere molto diverse. Oggi, la produzione di generatori solari termoelettrici ha iniziato a guadagnare popolarità. Tali installazioni possono essere utilizzate nei fari, nello spazio, nelle automobili e in altre aree della vita.

I generatori solari termici sono un ottimo modo per risparmiare energia

RTG (sta per generatore termoelettrico di radionuclidi) funziona convertendo l'energia degli isotopi in energia elettrica. Questo è un modo molto economico per ottenere elettricità quasi gratuita e possibilità di illuminazione in assenza di elettricità.

Caratteristiche dell'RTG:

È più facile ottenere una fonte di energia dal decadimento degli isotopi che, ad esempio, fare lo stesso riscaldando un bruciatore o una lampada a cherosene;
La produzione di elettricità e il decadimento delle particelle sono possibili in presenza di isotopi speciali, perché il processo del loro decadimento può durare decenni.

Utilizzando una tale installazione, è necessario comprendere che quando si lavora con vecchi modelli di apparecchiature esiste il rischio di ricevere una dose di radiazioni ed è molto difficile smaltire un dispositivo del genere. Se non adeguatamente distrutto, può agire come una bomba radioattiva.

Scegliendo il produttore dell'installazione, è meglio rimanere presso le aziende che si sono già dimostrate. Come Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona.

A proposito, un altro buon modo per ottenere elettricità gratuitamente è un generatore per la raccolta delle onde radio.È costituito da coppie di condensatori a film ed elettrolitici, nonché da diodi a bassa potenza. Un cavo isolato di circa 10-20 metri viene preso come antenna e un altro filo di terra è collegato a un tubo dell'acqua o del gas.

Gli scienziati russi hanno ottenuto calore dal freddo

Gli scienziati dell'Istituto di catalisi dell'SB RAS hanno scoperto come ottenere calore dal freddo, che può essere utilizzato per il riscaldamento in condizioni climatiche difficili. Per fare questo, propongono di assorbire i vapori di metanolo da un materiale poroso a basse temperature. Primi risultati di uno studio supportato da concedere

Russian Science Foundation (RSF), erano
pubblicato
nella rivista Applied Thermal Engineering. I chimici hanno proposto un ciclo chiamato "Heat from Cold" ("TepHol"). Gli scienziati convertono il calore utilizzando il processo di adsorbimento del metanolo in un materiale poroso. L'adsorbimento è il processo di assorbimento di sostanze da una soluzione o miscela di gas da parte di un'altra sostanza (adsorbente), che viene utilizzata per separare e purificare le sostanze. La sostanza assorbita è chiamata adsorbato.

"L'idea era di prevedere prima teoricamente quale dovrebbe essere l'adsorbente ottimale, e poi di sintetizzare un materiale reale con proprietà vicine all'ideale", ha commentato uno degli autori dello studio, il dottore in chimica Yuri Aristov. - La sostanza di lavoro è i vapori di metanolo e di solito viene adsorbita utilizzando carboni attivi. Per prima cosa abbiamo preso i carboni attivi disponibili in commercio e li abbiamo utilizzati. Si è scoperto che la maggior parte di loro "non funziona" molto bene, così abbiamo deciso di sintetizzare noi stessi nuovi adsorbenti di metanolo, specializzati per il ciclo TepHol. Si tratta di materiali bicomponenti: hanno una matrice porosa, un componente relativamente inerte, e il componente attivo è un sale che assorbe bene il metanolo ”.

Quindi gli scienziati hanno effettuato un'analisi termodinamica del ciclo TepHol, che fornisce un'idea approssimativa dell'andamento del processo di trasformazione e determinato le condizioni ottimali per l'implementazione dell'adsorbimento. Gli scienziati si sono trovati di fronte al compito di scoprire se il nuovo ciclo termodinamico può fornire efficienza e potenza sufficienti per generare calore. Per rispondere a questa domanda, è stato progettato un prototipo di laboratorio dell'installazione TepHol con un adsorbitore, un evaporatore e criostati che simulavano aria fredda e acqua non congelante. L'adsorbente è stato posto in uno speciale scambiatore di calore di grande superficie in alluminio. Questa installazione consente di produrre calore in modo intermittente: viene rilasciato quando l'adsorbente assorbe metanolo, e poi ci vuole tempo per rigenerare quest'ultimo. Per questo, la pressione del metanolo sull'adsorbente viene ridotta, il che è facilitato dalla bassa temperatura ambiente. I test del prototipo TepHol sono stati effettuati in condizioni di laboratorio, dove sono state simulate le condizioni di temperatura dell'inverno siberiano, e l'esperimento è stato completato con successo.

"Utilizzo di due termostati naturali (accumulo di calore) in inverno, ad esempio aria ambiente (T = -20 - -40 ° C) e acqua non gelida di un fiume, lago, mare o acqua di falda (T = 0 - 20 ° C) , con una differenza di temperatura di 30-60 ° C, si può ottenere calore per riscaldare le case. Inoltre, più è freddo fuori, più è facile ottenere calore utile ", ha detto Yuri Aristov.

Ad oggi, gli scienziati hanno sintetizzato quattro nuovi assorbenti che sono in fase di test. Secondo gli autori, i primi risultati di questi test sono molto incoraggianti.

“Il metodo proposto consente di ottenere calore direttamente in loco nelle regioni con inverni freddi (Russia nord-orientale, Nord Europa, Stati Uniti e Canada, nonché l'Artico), il che può accelerare in modo significativo il loro sviluppo socio-economico.L'uso anche di una piccola quantità di calore a bassa temperatura dell'ambiente può portare a un cambiamento nella struttura dell'energia moderna, ridurre la dipendenza della società dai combustibili fossili e migliorare l'ecologia del nostro pianeta ", ha concluso Aristov.

In futuro, lo sviluppo di scienziati russi può essere utile per l'uso razionale dei rifiuti termici a bassa temperatura dell'industria (ad esempio, l'acqua di raffreddamento che viene scaricata dalle centrali termiche e i gas che sono un sottoprodotto di sostanze chimiche e petrolio industrie di raffinazione), trasporti e abitazioni e servizi comunali, nonché energia termica rinnovabile, soprattutto nelle regioni della Terra con condizioni climatiche difficili.

Come realizzare un elemento Peltier con le tue mani

Un elemento Peltier comune è una piastra assemblata da parti di vari metalli con connettori per il collegamento a una rete. Una tale piastra passa una corrente attraverso se stessa, riscaldandosi da un lato (ad esempio fino a 380 gradi) e lavorando dal freddo dall'altro.

L'elemento Peltier è uno speciale trasduttore termoelettrico che funziona secondo il principio omonimo di erogazione di corrente elettrica.

Un tale termogeneratore ha il principio opposto:

Un lato può essere riscaldato bruciando combustibile (ad esempio, un fuoco su una legna o qualche altra materia prima);
L'altro lato, invece, è raffreddato da uno scambiatore di calore a liquido o ad aria;
Pertanto, viene generata corrente sui fili, che può essere utilizzata in base alle proprie esigenze.

È vero, le prestazioni del dispositivo non sono eccezionali e l'effetto non è impressionante, ma, tuttavia, un modulo così semplice fatto in casa potrebbe caricare il telefono o collegare una torcia a LED.

Questo elemento generatore ha i suoi vantaggi:

Lavoro silenzioso;
La capacità di utilizzare ciò che è a portata di mano;
Leggerezza e portabilità.

Tali stufe fatte in casa hanno iniziato a guadagnare popolarità tra coloro a cui piace passare la notte nei boschi accanto al fuoco, usando i doni della terra e che non sono contrari a ottenere l'elettricità gratuitamente.

Il modulo Peltier viene utilizzato anche per raffreddare le schede del computer: l'elemento è collegato alla scheda e non appena la temperatura diventa superiore a quella consentita, inizia a raffreddare i circuiti. Da un lato, uno spazio di aria fredda entra nel dispositivo, dall'altro uno caldo. Il modello 50X50X4mm (270w) è popolare. Puoi acquistare un dispositivo del genere in un negozio o realizzarlo da solo.

A proposito, collegare uno stabilizzatore a un tale elemento ti consentirà di ottenere un eccellente caricabatterie per elettrodomestici in uscita e non solo un modulo termico.

Per realizzare un elemento Peltier a casa, devi prendere:

Conduttori bimetallici (circa 12 pezzi o più);
Due piatti in ceramica;
Cavi;
Saldatore.

Lo schema di produzione è il seguente: i conduttori vengono saldati e posizionati tra le piastre, dopodiché vengono fissati saldamente. In questo caso, è necessario ricordare i fili, che verranno quindi collegati al convertitore di corrente.

L'ambito di utilizzo di un tale elemento è molto vario. Poiché uno dei suoi lati tende a raffreddarsi, con l'aiuto di questo dispositivo è possibile realizzare un piccolo frigorifero da viaggio o, ad esempio, un condizionatore d'aria automatico.

Ma, come ogni dispositivo, questo termoelemento ha i suoi pro e contro. I vantaggi includono:

Dimensioni compatte;
La capacità di lavorare con elementi di raffreddamento o riscaldamento insieme o ciascuno separatamente;
Funzionamento silenzioso, virtualmente silenzioso.

Svantaggi:

La necessità di controllare la differenza di temperatura;
Elevato consumo energetico;
Basso livello di efficienza ad alto costo.

Tipi di collettori solari: cosa sono?

I collettori sono intesi come dispositivi in grado di assorbire l'energia solare, modificarla in calore e quindi inviarla a un refrigerante.Un collettore solare standard è realizzato sotto forma di una custodia in plastica o metallo, in cui sono installate piastre di metallo nero. Queste piastre possono essere riscaldate a una temperatura specifica.

A seconda delle sue dimensioni, i collettori si dividono in alta, media e bassa temperatura. Non è realistico realizzare dispositivi ad alta temperatura in casa. Sono creati utilizzando tecnologie sofisticate per il funzionamento in grandi strutture industriali. Le strutture a media temperatura che accumulano una quantità sufficiente di energia solare possono essere utilizzate per il riscaldamento di edifici residenziali e quelle a bassa temperatura per il riscaldamento dell'acqua. È del tutto possibile realizzare da soli questi due tipi di collezionisti.

I dispositivi che ci interessano si dividono nelle seguenti tipologie:

piatto;
cumulativo;
aria;
liquido.

Collettore solare sul tetto

Un collettore piatto è una struttura scatolare in metallo con una piastra per assorbire la luce del sole. È coperto da un coperchio di vetro con un basso contenuto di ferro, a causa del quale quasi tutta la luce solare cade sulla piastra sensibile al calore. La struttura è necessariamente isolata termicamente. L'efficienza di un tale collettore è oggettivamente piccola - circa il 10%. Può essere incrementato applicando al wafer uno speciale semiconduttore con caratteristiche amorfe. Tali dispositivi sono adatti per riscaldare l'acqua nella vita di tutti i giorni.

Un collettore a termosifone (stoccaggio) è considerato più efficiente. Viene utilizzato per riscaldare l'acqua e mantenere la temperatura a un determinato livello nella stanza per un po 'di tempo. Strutturalmente, è realizzato sotto forma di 1-3 serbatoi installati in una scatola con isolamento termico. Come un dispositivo piatto, è coperto da un coperchio di vetro. In una stagione fredda, è difficile usare un tale collezionista. Ma in estate, quando la luce del sole è molto forte, può essere utilizzata a casa.

Le strutture solari liquide utilizzano l'acqua come vettore di calore. Sono realizzati con un principio di scambio termico aperto o chiuso, possono essere senza vetro e satinati. Il funzionamento di tali dispositivi è irto di inconvenienti: spesso perdono e potrebbero congelarsi durante i mesi invernali. I collettori d'aria, che sono più spesso utilizzati per essiccare frutta, verdura e volumi relativamente piccoli di altri prodotti agricoli, sono privi di questi problemi. L'aereo è strutturalmente semplice, è di facile manutenzione, quindi gode di una meritata popolarità.

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 un viaggio o di aiutare, se la ricarica a un telefono cellulare si rompe, per alimentare una finestra di alimentazione. 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.

Termocoppia fai da te: caratteristiche del processo

Cos'è una termocoppia? Una termocoppia è un circuito elettrico costituito da due diversi elementi con un contatto elettrico.

Il termoEMF di una termocoppia con una differenza di temperatura di 100 gradi ai bordi è di circa 1 mV. Per renderlo più alto, è possibile collegare più termocoppie in serie. Otterrai una termopila, il cui termoEMF sarà uguale alla somma totale dell'EMF delle termocoppie incluse in esso.

Il processo di produzione della termocoppia è il seguente:

Si crea una forte connessione di due materiali diversi;
Viene presa una sorgente di tensione (ad esempio, una batteria per auto) e ad un'estremità di essa sono collegati fili di materiali diversi pre-attorcigliati in un fascio;
A questo punto, è necessario portare un cavo collegato alla grafite all'altra estremità (qui è adatta una normale asta di matita).

A proposito, è molto importante per la sicurezza non lavorare sotto alta tensione! L'indicatore massimo a questo proposito è 40-50 Volt. Ma è meglio iniziare con potenze piccole da 3 a 5 kW, aumentandole gradualmente.

C'è anche un modo "acqua" per creare una termocoppia. Consiste nel garantire il riscaldamento dei fili collegati della futura struttura con una scarica ad arco, che appare tra loro e una forte soluzione di acqua e sale. Nel processo di tale interazione, i vapori "d'acqua" tengono insieme i materiali, dopodiché la termocoppia può essere considerata pronta. In questo caso, è importante il diametro con cui viene fornito il prodotto. Non dovrebbe essere troppo grande.

Elettricità gratuita con le tue mani (video)

Ottenere elettricità gratuita non è così complicato come sembra. Grazie a vari tipi di generatori che funzionano con sorgenti diverse, non è più spaventoso rimanere senza luce durante un'interruzione di corrente. Un po 'di abilità e hai già la tua mini-stazione per la generazione di elettricità pronta.

Una centrale elettrica a legna è uno dei modi alternativi per fornire elettricità ai consumatori.

Un tale dispositivo è in grado di ottenere elettricità con costi energetici minimi, anche in quei luoghi in cui non è presente alcuna alimentazione.

Una centrale elettrica che utilizza legna da ardere può essere un'opzione eccellente per i proprietari di cottage estivi e case di campagna.

Esistono anche versioni in miniatura adatte agli amanti delle lunghe passeggiate e del trascorrere del tempo nella natura. Ma prima le cose principali.

CONTENUTO (cliccare sul pulsante a destra):

Caratteristiche di

Una centrale elettrica a legna è ben lungi dall'essere una nuova invenzione, ma le moderne tecnologie hanno permesso di migliorare in qualche modo i dispositivi sviluppati in precedenza. Inoltre, vengono utilizzate diverse tecnologie per generare elettricità.

Inoltre, il concetto "su legno" è alquanto impreciso, poiché qualsiasi combustibile solido (legno, trucioli di legno, pallet, carbone, coke), in generale, tutto ciò che può bruciare, è adatto per il funzionamento di una tale stazione.

Immediatamente, notiamo che la legna, o meglio il processo della loro combustione, funge solo da fonte di energia che garantisce il funzionamento del dispositivo in cui viene generata l'elettricità.

I principali vantaggi di tali centrali elettriche sono:

La capacità di utilizzare un'ampia varietà di combustibili solidi e la loro disponibilità;
Ottenere elettricità ovunque;
L'utilizzo di diverse tecnologie consente di ricevere elettricità con un'ampia varietà di parametri (sufficiente solo per la ricarica regolare del telefono e prima di alimentare apparecchiature industriali);
Può anche fungere da alternativa se le interruzioni di corrente sono comuni e anche come principale fonte di elettricità.

Versione classica

Come notato, una centrale elettrica a legna utilizza diverse tecnologie per generare elettricità. Il classico tra loro è l'energia del vapore, o semplicemente il motore a vapore.

Tutto è semplice qui: la legna da ardere o qualsiasi altro combustibile, bruciando, riscalda l'acqua, a seguito della quale si trasforma in uno stato gassoso - vapore.

Il vapore risultante viene alimentato alla turbina del gruppo elettrogeno e ruotando il generatore genera elettricità.

Poiché il motore a vapore e il gruppo elettrogeno sono collegati in un unico circuito chiuso, dopo aver attraversato la turbina, il vapore viene raffreddato, nuovamente immesso nella caldaia e l'intero processo viene ripetuto.

Tale layout di centrale elettrica è uno dei più semplici, ma presenta una serie di inconvenienti significativi, uno dei quali è il rischio di esplosione.

Dopo il passaggio dell'acqua allo stato gassoso, la pressione nel circuito aumenta in modo significativo e, se non viene regolata, esiste un'alta probabilità di rottura della tubazione.

E sebbene i sistemi moderni utilizzino un intero set di valvole di controllo della pressione, il funzionamento di un motore a vapore richiede ancora un monitoraggio costante.

Inoltre, l'acqua ordinaria utilizzata in questo motore può causare la formazione di calcare sulle pareti del tubo, il che riduce l'efficienza della stazione (il calcare altera il trasferimento di calore e riduce la portata dei tubi).

Ma ora questo problema viene risolto utilizzando acqua distillata, liquidi, impurità purificate che precipitano o gas speciali.

Ma d'altra parte, questa centrale elettrica può svolgere un'altra funzione: riscaldare la stanza.

Qui tutto è semplice: dopo aver adempiuto alla sua funzione (rotazione della turbina), il vapore deve essere raffreddato in modo che ritorni allo stato liquido, che richiede un sistema di raffreddamento o, semplicemente, un radiatore.

E se posizioniamo questo radiatore all'interno, alla fine otterremo non solo elettricità da una tale stazione, ma anche calore.

Metodi di risparmio

Una delle opzioni qui è l'uso di unità di controllo automatizzate per il sistema di riscaldamento della casa. Tale apparecchiatura stessa monitora la temperatura esterna e, a seconda di essa, seleziona la modalità di fornitura di calore negli appartamenti.

I residenti di tali case non affrontano più una situazione in cui è già relativamente caldo e le batterie nell'appartamento sono calde: diventa troppo caldo nella stanza e devono aprire le finestre. I residenti provano disagio e allo stesso tempo devono pagare per l'energia termica "extra".

Finora, solo il 4% delle case dispone di un controllo automatico del riscaldamento. Consente ai proprietari di appartamenti di risparmiare mensilmente sulle bollette.

Generatori termoelettrici

Le centrali elettriche con generatori costruiti secondo il principio di Peltier sono un'opzione piuttosto interessante.

Il fisico Peltier ha scoperto l'effetto che quando l'elettricità passa attraverso conduttori costituiti da due materiali dissimili, il calore viene assorbito su uno dei contatti e il calore viene rilasciato sul secondo.

Inoltre, questo effetto è l'opposto: se da un lato il conduttore è riscaldato e dall'altro raffreddato, verrà generata elettricità al suo interno.

È l'effetto opposto che viene utilizzato nelle centrali elettriche a legna. Quando vengono bruciati, riscaldano una metà della piastra (è un generatore termoelettrico), costituita da cubi di metalli diversi, e la seconda parte viene raffreddata (per la quale vengono utilizzati scambiatori di calore), a seguito della quale l'elettricità compare sui terminali della piastra.

Generatori di gas

Il secondo tipo è generatori di gas. Un tale dispositivo può essere utilizzato in diverse direzioni, inclusa la generazione di elettricità.

Vale la pena notare qui che un tale generatore non ha nulla a che fare con l'elettricità, poiché il suo compito principale è generare gas combustibile.

L'essenza del funzionamento di un tale dispositivo si riduce al fatto che nel processo di ossidazione del combustibile solido (combustione) vengono emessi gas, inclusi gas combustibili: idrogeno, metano, CO, che possono essere utilizzati per una varietà di scopi.

Ad esempio, tali generatori erano precedentemente utilizzati nelle automobili, dove i motori a combustione interna convenzionali funzionavano perfettamente sul gas rilasciato.

A causa dei continui tremori del carburante, alcuni automobilisti e motociclisti hanno già iniziato a installare questi dispositivi sulle loro auto.

Cioè, per ottenere una centrale elettrica, è sufficiente avere un generatore di gas, un motore a combustione interna e un generatore convenzionale.

Nel primo elemento verrà rilasciato del gas, che diventerà combustibile per il motore, e che, a sua volta, farà ruotare il rotore del generatore per ottenere elettricità in uscita.

I vantaggi delle centrali elettriche a gas includono:

Affidabilità del design del generatore di gas stesso;
Il gas risultante può essere utilizzato per azionare un motore a combustione interna (che diventerà un azionamento per un generatore elettrico), una caldaia a gas, un forno;
A seconda del motore a combustione interna e del generatore utilizzato, l'elettricità può essere ottenuta anche per scopi industriali.

Il principale svantaggio del generatore di gas è la struttura ingombrante, poiché deve comprendere una caldaia, dove avvengono tutti i processi per la produzione del gas, il suo sistema di raffreddamento e purificazione.

E se questo dispositivo deve essere utilizzato per generare elettricità, la stazione dovrebbe includere anche un motore a combustione interna e un generatore elettrico.

Chi ha diritto al sussidio per il riscaldamento?

L'abolizione del principio di sovvenzione incrociata nel 2012, in base al quale le imprese pagavano principalmente l'energia termica utilizzata dalla popolazione, ha causato un forte aumento delle tariffe di riscaldamento. Per appianare l'inevitabile balzo delle spese dei cittadini, si è deciso di pagare dei sussidi per il riscaldamento. La loro dimensione dipende direttamente dal reddito familiare totale. Più è basso, maggiore è l'importo dell'assistenza dal bilancio. Il calcolo dell'importo delle sovvenzioni viene effettuato su base individuale, a seconda delle specificità di una particolare situazione.

Come regola generale, il grado di rimborso delle spese di riscaldamento è calcolato in base al coefficiente applicato, che a sua volta è fissato in funzione del reddito familiare pro capite. Non tutte le famiglie possono affermare di avere diritto a un sussidio per la stagione di riscaldamento. Per fare questo, dovresti avere un reddito medio pro capite non superiore a trentamila rubli. Quei cittadini che non hanno nemmeno diecimila rubli a persona ricevono il pieno risarcimento per i loro costi di energia termica. Per coloro che si trovano tra questi due punti e hanno un reddito da dieci a trentamila per ogni familiare, vengono fissati i propri coefficienti.

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 di 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 consente 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.

Benefici del benefico recupero del calore

L'utilizzo di un sottoprodotto da apparecchiature minerarie e informatiche è una soluzione universale per la maggior parte degli utenti, ed ecco perché:

risparmio di risorse energetiche e garanzia di autonomia energetica. Il decentramento e l'indipendenza dai fornitori di calore monopolistici ridurranno i costi, soprattutto nelle regioni con climi freddi;
non è necessario organizzare corridoi caldi e freddi, installare inoltre condizionatori d'aria e altre apparecchiature ausiliarie. La soluzione che offriamo è un complesso all-in-one che si collega all'infrastruttura esistente;
ricevere entrate aggiuntive non solo dall'estrazione mineraria, ma anche attraverso l'attività imprenditoriale utilizzando il calore generato o dalla sua vendita;
integrazione nell'infrastruttura esistente. L'unificazione che abbiamo applicato e la facilità di installazione ci consentono di connetterci alle strutture esistenti e non di creare un nuovo complesso infrastrutturale;
non vi è alcun impatto negativo sull'ambiente sotto forma di inquinamento termico, comparsa di isole di calore, inversione artificiale della temperatura sulla fonte di calore. Non c'è microcircolazione dell'atmosfera e nessuna complicazione del meccanismo di trasferimento dell'inquinamento.

Stazioni fatte in casa

Inoltre, molti artigiani creano stazioni autoprodotte (di solito basate su un generatore di gas), che vengono poi vendute.

Tutto ciò indica che puoi realizzare autonomamente una centrale elettrica dagli strumenti disponibili e usarla per i tuoi scopi.

Successivamente, diamo un'occhiata a come puoi creare il dispositivo da solo.

Basato su generatore termoelettrico.

La prima opzione è una centrale elettrica basata su una piastra Peltier. Immediatamente, notiamo che un dispositivo fatto in casa è adatto solo per caricare un telefono, una torcia o per l'illuminazione tramite lampade a LED.

Per la produzione avrai bisogno di:

Corpo in metallo, che svolgerà il ruolo di una fornace;
Piastra Peltier (venduta separatamente);
Regolatore di tensione con uscita USB installata;
Uno scambiatore di calore o solo una ventola per fornire raffreddamento (puoi prendere un dispositivo di raffreddamento del computer).

Realizzare una centrale elettrica è molto semplice:

Facciamo una stufa. Prendiamo una scatola di metallo (ad esempio una custodia del computer), la apriamo in modo che il forno non abbia un fondo. Facciamo dei buchi nelle pareti sottostanti per l'alimentazione dell'aria. Nella parte superiore, puoi installare una griglia su cui puoi posizionare un bollitore, ecc.
Montare la piastra sulla parete posteriore;
Montare il frigorifero sulla parte superiore della piastra;
Colleghiamo un regolatore di tensione ai terminali dalla piastra, da cui alimentiamo il dispositivo di raffreddamento e traiamo conclusioni anche per il collegamento dei consumatori.

Tutto funziona semplicemente: accendiamo la legna, man mano che la piastra si riscalda, ai suoi terminali verrà generata elettricità che verrà fornita al regolatore di tensione. Il dispositivo di raffreddamento inizierà e funzionerà da esso, fornendo il raffreddamento della piastra.

Resta solo da collegare i consumatori e monitorare il processo di combustione nella stufa (vomitare legna da ardere in modo tempestivo).

Basato su un generatore di gas.

Il secondo modo per realizzare una centrale elettrica è creare un gassificatore. Un tale dispositivo è molto più difficile da produrre, ma la produzione di elettricità è molto più elevata.

Per realizzarlo avrai bisogno di:

Contenitore cilindrico (ad esempio, una bombola del gas smontata). Svolgerà il ruolo di una stufa, pertanto, dovrebbero essere previsti portelli per il caricamento del combustibile e la pulizia dei prodotti di combustione solidi, nonché una fornitura d'aria (sarà necessario un ventilatore forzato per garantire un migliore processo di combustione) e un'uscita del gas;
Radiatore di raffreddamento (può essere realizzato sotto forma di una serpentina), in cui il gas verrà raffreddato;
Capacità di creare un filtro del tipo "Ciclone";
Capacità di creare un filtro per gas fine;
Gruppo elettrogeno a benzina (ma puoi prendere qualsiasi motore a benzina, oltre a un normale motore elettrico asincrono da 220 V).

Dove può essere diretto il calore dall'attrezzatura?

Utilizzando l'unità BiXBiT, è possibile utilizzare il calore in eccesso per le seguenti esigenze:

riscaldare l'aria di mandata o l'acqua che entra nella stanza, che fa parte dell'impianto di riscaldamento (compreso il sistema "pavimento caldo") o la fornitura di acqua calda di un edificio residenziale;
transizione di un mezzo da uno stato di fase a un altro, generazione di vapore. Si tratta, ad esempio, della transizione di fase della miscela di lavoro per garantire i cicli dei motori termici o delle macchine frigorifere a compressione di vapore;
riscaldare l'agente essiccante;
riscaldamento di materie prime tecnologiche;
fermentazione (mosto bollente);
agricoltura (complessi di serre, coltivazione di piante amanti del calore, allevamento di animali esotici, ecc.).

Di seguito sono riportati tre esempi del posizionamento della nostra installazione in condizioni specifiche.

Officina industriale. Le produzioni di questo tipo ricevono molto spesso elettricità a tariffe economiche per le imprese. Ci sono anche stazioni di trasformazione in standby, che sono inattive la maggior parte del tempo. Gli ambienti sono riscaldati utilizzando combustibili fossili o elettricità.

La posizione della nostra installazione consentirà un uso più efficiente della linea elettrica di backup, oltre a risparmiare le risorse dell'azienda sul riscaldamento degli ambienti collegandosi al sistema di riscaldamento centralizzato.

Magazzino, centro commerciale, edificio per uffici. Questi tipi di locali utilizzano una tariffa elettrica media e hanno anche una riserva di carica per l'alimentazione. Gli ambienti sono riscaldati utilizzando combustibili fossili o elettricità.

La nostra unità computer fornisce calore alla stanza attraverso condotti d'aria o è collegata a un sistema di riscaldamento centralizzato.

Serre. Le aziende agricole private utilizzano tariffe economiche o elettricità dai pannelli solari. Anche le serre sono riscaldate principalmente dall'elettricità.

L'energia elettrica per il riscaldamento è convogliata all'alimentazione del nostro impianto, che genera il calore necessario per mantenere una temperatura elevata. L'impianto funziona 24 ore su 24, 7 giorni su 7 e di conseguenza le piante (animali) ricevono stabilmente la fornitura di energia termica richiesta.

Pro e contro di una centrale elettrica a legna

Una centrale elettrica a legna è:

Disponibilità di carburante;
La capacità di ottenere elettricità ovunque;
I parametri dell'elettricità ricevuta sono molto diversi;
Puoi creare il dispositivo da solo.
Tra le carenze, si nota:
Non sempre ad alta efficienza;
L'ingombro della struttura;
In alcuni casi, la generazione di elettricità è solo un effetto collaterale;
Per generare elettricità per uso industriale, è necessario bruciare una grande quantità di carburante.

In generale, la produzione e l'uso di centrali elettriche a combustibile solido è un'opzione che merita attenzione e può diventare non solo un'alternativa alle reti elettriche, ma anche aiutare in luoghi lontani dalla civiltà.

Brevemente sul principio di azione

Affinché in futuro tu capisca perché alcune parti sono necessarie quando si assembla un generatore termoelettrico fatto in casa, prima parliamo del dispositivo dell'elemento Peltier e di come funziona. Questo modulo è costituito da termocoppie collegate in serie tra piastre ceramiche, come mostrato nella figura sotto.

Quando una corrente elettrica attraversa un circuito di questo tipo, si verifica il cosiddetto effetto Peltier: un lato del modulo si riscalda e l'altro si raffredda. Perchè ne abbiamo bisogno? Tutto è molto semplice, se agisci nell'ordine inverso: riscalda un lato della piastra e raffredda l'altro, rispettivamente, puoi generare elettricità di bassa tensione e corrente. Speriamo che in questa fase tutto sia chiaro, quindi ci rivolgiamo a corsi di perfezionamento che mostreranno chiaramente cosa e come realizzare un generatore termoelettrico con le nostre mani.