Les 24. Hoe atmosferische lucht opwarmt (§24) - Werkboek graad 6 - Dagboek van de geograaf-padvinder Letyagin (Antwoorden en gdz)

Om elektriciteit te krijgen, moet je een potentieel verschil en een dirigent vinden. Mensen hebben altijd geprobeerd geld te besparen, en in het tijdperk van constant groeiende energierekeningen is dit helemaal niet verrassend. Tegenwoordig zijn er al manieren waarop een persoon gratis elektriciteit voor hem kan krijgen. In de regel zijn dit bepaalde doe-het-zelf-installaties, die zijn gebaseerd op een elektrische generator.

Thermo-elektrische generator en zijn apparaat

Een thermo-elektrische generator is een apparaat dat elektrische energie opwekt uit warmte. Het is een uitstekende stoombron van elektriciteit, zij het met een laag rendement.

Als een apparaat voor de directe omzetting van warmte in elektrische energie, worden thermo-elektrische generatoren gebruikt, die het werkingsprincipe van conventionele thermokoppels gebruiken

In wezen is thermo-elektriciteit de directe omzetting van warmte in elektriciteit in vloeibare of vaste geleiders, en vervolgens het omgekeerde proces van het verwarmen en koelen van het contact van verschillende geleiders met behulp van een elektrische stroom.

Warmtegenerator apparaat:

• Een warmtegenerator heeft twee halfgeleiders die elk uit een bepaald aantal elektronen bestaan;
• Ze zijn ook met elkaar verbonden door een geleider, waarboven zich een laag bevindt die warmte kan geleiden;
• Er is ook een thermische geleider aan bevestigd voor het overbrengen van contacten;
• Vervolgens komt de koellaag, gevolgd door de halfgeleider, waarvan de contacten naar de geleider leiden.

Helaas kan een warmte- en krachtgenerator niet altijd met hoge capaciteiten werken, daarom wordt deze voornamelijk in het dagelijks leven gebruikt en niet in de productie.

Tegenwoordig wordt de thermo-elektrische omzetter bijna nergens meer gebruikt. Het "vraagt" veel middelen, het neemt ook ruimte in beslag, maar de spanning en stroom die het kan genereren en omzetten is erg klein, wat buitengewoon onrendabel is.

Warmte omzetten in licht en vervolgens in elektriciteit

14.11.2019 924

"Thermische fotonen zijn fotonen die worden uitgezonden door een heet lichaam." “Als je met een infraroodcamera naar iets warms kijkt, kun je zien dat het gloeit. De camera toont deze thermisch aangeslagen fotonen. "

De uitvinding is een hyperbolische warmteafgever die in staat is intense warmte te absorberen die anders naar de omgeving zou ontsnappen, deze samen te persen tot een smalle bandbreedte en deze als licht uit te zenden voor verdere omzetting in elektriciteit.

Deze ontdekking dient als een voortzetting van een andere Onderzoekuitgevoerd aan de Brown School of Technology aan de Rice University in 2020, toen een eenvoudige methode werd gevonden om sterk uitgelijnde, plaatachtige films te maken van dicht opeengepakte koolstofnanobuisjes.

Afvalwarmte

Discussies leidden tot de beslissing om te zien of deze films kunnen worden gebruikt om "thermische fotonen" te kanaliseren.

"Thermische fotonen zijn fotonen die worden uitgezonden door een heet lichaam." “Als je met een infraroodcamera naar iets warms kijkt, kun je zien dat het gloeit. De camera toont deze thermisch aangeslagen fotonen. "

Infrarood straling Is een onderdeel van zonlicht dat warmte afgeeft aan de planeet, maar dit is slechts een klein deel van het gehele elektromagnetische spectrum.

"Elk heet oppervlak zendt licht uit in de vorm van warmtestraling."“Het probleem is dat thermische straling breedband is en dat de omzetting van licht in elektriciteit alleen effectief is als de straling zich in een smalle band bevindt. De uitdaging was om breedbandfotonen in een smalle band te persen. "

Nanotube-films maakten het mogelijk om mid-infrarood fotonen te isoleren die anders verloren zouden gaan. Dit kan een reden zijn voor het wijdverbreide gebruik van afvalwarmte, dat goed is voor ongeveer 20% van al het industriële energieverbruik.

Koolstofnanobuisjes kunnen warmte overdragen

"De meest efficiënte manier om warmte op dit moment in elektriciteit om te zetten, is door turbines en stoom of een andere vloeistof te gebruiken om ze aan te drijven." “Ze kunnen een conversie-efficiëntie van bijna 50 procent opleveren. Niet veel van wat tegenwoordig bekend is, kan in de buurt komen van een dergelijke efficiëntie, maar deze systemen zijn moeilijk te implementeren. "

Uitgelijnde koolstofnanobuizen blijven thermisch stabiel tot 1600 ° C en vertonen extreme anisotropie: geleidend in de ene richting en isolerend in de andere twee - een effect dat hyperbolische dispersie wordt genoemd. Thermische fotonen kunnen met de film in botsing komen vanuit elke richting, maar gaan pas na één richting weer weg.

Deze extreme anisotropie resulteert in een extreem hoge fotonendichtheid in het midden-infrarood, wat zich manifesteert als sterke resonanties in diepteholten met een subgolflengte.

"In plaats van direct van warmte naar elektriciteit te gaan, gaat het pad eerst van warmte naar licht en daarna pas naar elektriciteit." "Op het eerste gezicht lijkt het erop dat twee stappen effectiever zijn dan drie, maar in dit geval is dat niet zo."

Door emitters aan standaard zonnecellen toe te voegen, kan hun efficiëntie worden verhoogd van hun huidige piek van ongeveer 22% naar 80%. "Door alle afvalwarmte-energie samen te persen in een klein spectraal gebied, kan het zeer efficiënt worden omgezet in elektriciteit." Bovendien kunnen nanofotone warmtestralers met een hoge fotonendichtheid de efficiëntie van stralingskoeling en afvalwarmterecuperatie aanzienlijk verbeteren.

U kunt meer te weten komen over de technologie lezen Zie ACS Photonics voor meer informatie.

Een bron: Rice University

Zonne-thermische generator van elektriciteit en radiogolven

Bronnen van elektrische energie kunnen heel verschillend zijn. Tegenwoordig begint de productie van thermo-elektrische generatoren op zonne-energie aan populariteit te winnen. Dergelijke installaties kunnen worden gebruikt in vuurtorens, in de ruimte, auto's en ook in andere levensgebieden.

Thermische zonnegeneratoren zijn een geweldige manier om energie te besparen

RTG (staat voor radionuclide thermo-elektrische generator) werkt door isotopenenergie om te zetten in elektrische energie. Dit is een zeer economische manier om bijna gratis elektriciteit te krijgen en de mogelijkheid van verlichting bij afwezigheid van elektriciteit.

Kenmerken van de RTG:

• Het is gemakkelijker om een ​​energiebron te verkrijgen uit isotoopverval dan bijvoorbeeld hetzelfde te doen door een brander of een petroleumlamp te verhitten;
• De productie van elektriciteit en het verval van deeltjes is mogelijk in aanwezigheid van speciale isotopen, omdat het proces van verval tientallen jaren kan duren.

Als u een dergelijke installatie gebruikt, moet u begrijpen dat bij het werken met oude modellen apparatuur het risico bestaat dat u een dosis straling ontvangt en dat het erg moeilijk is om van een dergelijk apparaat te ontdoen. Als het niet op de juiste manier wordt vernietigd, kan het fungeren als een stralingsbom.

Als u de fabrikant van de installatie kiest, is het beter om bij de bedrijven te blijven die zich al hebben bewezen. Zoals Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona.

Een andere goede manier om gratis elektriciteit te krijgen, is trouwens een generator voor het opvangen van radiogolven.Het bestaat uit paren film- en elektrolytische condensatoren, evenals laagvermogendiodes. Een geïsoleerde kabel van ongeveer 10-20 meter wordt als antenne genomen en een andere aardedraad wordt aan een water- of gasleiding bevestigd.

Russische wetenschappers kregen warmte van kou

Wetenschappers van het Institute of Catalysis van de SB RAS hebben ontdekt hoe ze warmte uit de kou halen, die kan worden gebruikt voor verwarming in barre klimatologische omstandigheden. Om dit te doen, stellen ze voor om methanoldampen bij lage temperaturen te absorberen door een poreus materiaal. Eerste resultaten van een onderzoek ondersteund door verlenen

Russian Science Foundation (RSF), waren
gepubliceerd
in het tijdschrift Applied Thermal Engineering. Chemici hebben een cyclus voorgesteld die "Heat from Cold" ("TepHol") wordt genoemd. Wetenschappers zetten warmte om met behulp van het adsorptieproces van methanol in een poreus materiaal. Adsorptie is het proces van absorptie van stoffen uit een oplossing of gasmengsel door een andere stof (adsorbens), die wordt gebruikt om stoffen te scheiden en te zuiveren. De geabsorbeerde stof wordt een adsorbaat genoemd.

"Het idee was om eerst theoretisch te voorspellen wat het optimale adsorbens zou moeten zijn, en vervolgens een echt materiaal te synthetiseren met eigenschappen die bijna ideaal zijn", aldus een van de auteurs van de studie, doctor in de chemie Yuri Aristov. - De werkstof is methanoldampen en wordt meestal geadsorbeerd met actieve kool. We hebben eerst in de handel verkrijgbare actieve kool genomen en deze gebruikt. Het bleek dat de meeste van hen "niet goed werken", dus besloten we zelf nieuwe methanoladsorptiemiddelen te synthetiseren, gespecialiseerd voor de TepHol-cyclus. Dit zijn tweecomponentenmaterialen: ze hebben een poreuze matrix, een relatief inerte component en de actieve component is een zout dat methanol goed opneemt ”.

Vervolgens voerden de wetenschappers een thermodynamische analyse uit van de TepHol-cyclus, die een benaderend idee geeft van het verloop van het transformatieproces, en bepaalden ze de optimale omstandigheden voor de implementatie van adsorptie. Wetenschappers stonden voor de taak om erachter te komen of de nieuwe thermodynamische cyclus voldoende efficiëntie en energie kan bieden om warmte op te wekken. Om deze vraag te beantwoorden, werd een laboratoriumprototype van de TepHol-installatie ontworpen met één adsorber, een verdamper en cryostaten die koude lucht en niet-bevriezend water simuleerden. Het adsorbens werd in een speciale aluminium warmtewisselaar met groot oppervlak geplaatst. Deze installatie maakt het mogelijk om warmte te produceren in een intermitterende modus: het komt vrij wanneer het adsorbens methanol opneemt en het kost tijd om dit laatste te regenereren. Hiervoor wordt de methanoldruk over het adsorbens verlaagd, wat wordt vergemakkelijkt door de lage omgevingstemperatuur. Tests van het TepHol-prototype werden uitgevoerd in laboratoriumomstandigheden, waar de temperatuuromstandigheden van de Siberische winter werden gesimuleerd, en het experiment werd met succes voltooid.

“Gebruik van twee natuurlijke thermostaten (warmteopslag) in de winter, bijvoorbeeld omgevingslucht (T = -20 - -40 ° C) en niet-ijskoud water uit een rivier, meer, zee of grondwater (T = 0 - 20 ° C) , met een temperatuurverschil van 30-60 ° C, kan warmte worden verkregen om huizen te verwarmen. Bovendien, hoe kouder het buiten is, hoe gemakkelijker het is om bruikbare warmte te krijgen, ”zei Yuri Aristov.

Tot op heden hebben wetenschappers vier nieuwe sorptiemiddelen gesynthetiseerd die zich in de testfase bevinden. Volgens de auteurs zijn de eerste resultaten van deze tests erg bemoedigend.

“Met de voorgestelde methode kun je warmte rechtstreeks ter plaatse krijgen in regio's met koude winters (Noordoost-Rusland, Noord-Europa, de Verenigde Staten en Canada, evenals het Noordpoolgebied), wat hun sociaaleconomische ontwikkeling aanzienlijk kan versnellen.Het gebruik van zelfs een kleine hoeveelheid lage temperatuurwarmte van de omgeving kan leiden tot een verandering in de structuur van moderne energie, de afhankelijkheid van de samenleving van fossiele brandstoffen verminderen en de ecologie van onze planeet verbeteren, ”concludeerde Aristov.

In de toekomst kan de ontwikkeling van Russische wetenschappers nuttig zijn voor het rationeel gebruik van laag-temperatuur thermisch afval uit de industrie (bijvoorbeeld koelwater dat wordt geloosd door thermische centrales, en gassen die een bijproduct zijn van chemicaliën en olie). raffinage-industrie), vervoer en huisvesting en gemeentelijke diensten, evenals hernieuwbare thermische energie, vooral in gebieden op aarde met barre klimatologische omstandigheden.

Hoe maak je een Peltier-element met je eigen handen

Een veelgebruikt Peltier-element is een plaat die is samengesteld uit delen van verschillende metalen met connectoren voor aansluiting op een netwerk. Zo'n plaat laat een stroom door zichzelf lopen, warmt aan de ene kant op (bijvoorbeeld tot 380 graden) en werkt vanuit de kou aan de andere kant.

Het Peltier-element is een speciale thermo-elektrische transducer die werkt volgens het gelijknamige principe voor het leveren van elektrische stroom.

Zo'n thermogenerator heeft het tegenovergestelde principe:

• De ene kant kan worden verwarmd door brandstof te verbranden (bijvoorbeeld een vuur op een hout of een andere grondstof);
• De andere kant daarentegen wordt gekoeld door een vloeistof- of luchtwarmtewisselaar;
• Zo wordt er stroom op de draden gegenereerd, die naar behoefte kan worden gebruikt.

Het is waar dat de prestaties van het apparaat niet erg goed zijn, en het effect is niet indrukwekkend, maar toch kan zo'n eenvoudige zelfgemaakte module de telefoon opladen of een LED-zaklamp aansluiten.

Dit generatorelement heeft zijn voordelen:

• Stil werk;
• Het vermogen om te gebruiken wat voorhanden is;
• Licht van gewicht en draagbaarheid.

Dergelijke zelfgemaakte kachels begonnen aan populariteit te winnen bij degenen die graag de nacht doorbrengen in het bos bij het vuur, de geschenken van het land gebruiken en die er niet vies van zijn om gratis elektriciteit te krijgen.

De Peltier-module wordt ook gebruikt om computerborden te koelen: het element wordt op het bord aangesloten en zodra de temperatuur boven het toegestane niveau stijgt, begint het de circuits te koelen. Koude lucht komt aan de ene kant het apparaat binnen en warme lucht aan de andere kant. Het model van 50 x 50 x 4 mm (270 w) is populair. Je kunt zo'n apparaat in een winkel kopen of het zelf maken.

Door een stabilisator op zo'n element aan te sluiten, kunt u trouwens een uitstekende oplader voor huishoudelijke apparaten aan de uitgang krijgen, en niet alleen een thermische module.

Om thuis een Peltier-element te maken, heb je het volgende nodig:

• Bimetalen geleiders (ongeveer 12 stuks of meer);
• Twee keramische platen;
• Kabels;
• Soldeerbout.

Het fabricageschema is als volgt: de geleiders worden gesoldeerd en tussen de platen geplaatst, waarna ze stevig worden bevestigd. In dit geval moet u de draden onthouden, die vervolgens aan de stroomomvormer worden bevestigd.

Het toepassingsgebied van een dergelijk element is zeer divers. Omdat een van de zijkanten de neiging heeft af te koelen, kunt u met behulp van dit apparaat een kleine campingkoelkast maken, of bijvoorbeeld een automatische airconditioning.

Maar zoals elk apparaat heeft dit thermo-element zijn voor- en nadelen. De pluspunten zijn:

• Compacte maat;
• De mogelijkheid om met koel- of verwarmingselementen samen of elk afzonderlijk te werken;
• Stille, vrijwel stille werking.

Minpuntjes:

• De noodzaak om het temperatuurverschil te beheersen;
• Hoog energieverbruik;
• Laag rendement tegen hoge kosten.

Soorten zonnecollectoren - wat zijn dat?

Collectoren worden opgevat als apparaten die zonne-energie kunnen absorberen, deze in warmte kunnen veranderen en deze vervolgens naar een koelmiddel kunnen sturen.Een standaard zonnecollector is gemaakt in de vorm van een plastic of metalen behuizing, waarin zwarte metalen platen zijn geïnstalleerd. Deze platen kunnen worden verwarmd tot een bepaalde temperatuur.

Afhankelijk van de grootte zijn de collectoren onderverdeeld in hoge, gemiddelde en lage temperatuur. Het is onrealistisch om thuis apparaten voor hoge temperaturen te maken. Ze zijn gemaakt met behulp van geavanceerde technologieën voor gebruik in grote industriële faciliteiten. Structuren met een middelhoge temperatuur die voldoende zonne-energie accumuleren, kunnen worden gebruikt voor het verwarmen van woongebouwen en lage temperatuur voor het verwarmen van water. Het is heel goed mogelijk om deze twee soorten verzamelaars zelf te maken.

De apparaten die voor ons van belang zijn, zijn onderverdeeld in de volgende typen:

• vlak;
• accumulatief;
• lucht;
• vloeistof.

Zonnecollector op het dak

Een platte collector is een metalen doosachtige structuur met een plaat om het licht van de zon te absorberen. Het is afgedekt met een glazen deksel met een laag ijzergehalte, waardoor bijna al het zonlicht op de hittegevoelige plaat valt. De structuur is noodzakelijkerwijs thermisch geïsoleerd. De efficiëntie van een dergelijke collector is objectief klein - ongeveer 10%. Het kan worden vergroot door een speciale halfgeleider met amorfe eigenschappen op de wafer aan te brengen. Dergelijke apparaten zijn geschikt voor het verwarmen van water in het dagelijks leven.

Een thermosyphon (opslag) collector wordt als efficiënter beschouwd. Het wordt gebruikt om water te verwarmen en de temperatuur enige tijd op een bepaald niveau in de kamer te houden. Structureel is het gemaakt in de vorm van 1-3 tanks geïnstalleerd in een doos met thermische isolatie. Net als een plat apparaat is het bedekt met een glazen deksel. In een koud seizoen is het moeilijk om zo'n collector te gebruiken. Maar in de zomer, wanneer het licht van de zon erg sterk is, kan het thuis worden gebruikt.

Vloeibare zonnestructuren gebruiken water als warmtedrager. Ze zijn gemaakt met een open of gesloten principe van warmtewisseling, ze kunnen zonder glas en geglazuurd zijn. De werking van dergelijke apparaten is beladen met ongemak - ze lekken vaak en kunnen tijdens de wintermaanden bevriezen. Luchtcollectoren, die het vaakst worden gebruikt voor het drogen van fruit, groenten en relatief kleine hoeveelheden andere landbouwproducten, kennen deze problemen niet. Het vliegtuig is structureel eenvoudig, het is gemakkelijk te onderhouden en geniet daarom een ​​welverdiende populariteit.

Eenvoudige zelfgemaakte generator

Ondanks het feit dat deze apparaten nu niet populair zijn, is er op dit moment niets praktischer dan een warmtegenererende eenheid, die heel goed in staat is om een ​​elektrisch fornuis, een verlichtingslamp tijdens het reizen te vervangen of te helpen, als het opladen naar een mobiele telefoon gaat kapot om een ​​elektrisch raam van stroom te voorzien. Dergelijke elektriciteit helpt ook thuis in het geval van een stroomstoring. Het kan gratis worden verkregen, zou je kunnen zeggen, voor een bal.

Dus om een ​​thermo-elektrische generator te maken, moet u zich voorbereiden:

• Spanningsregelaar;
• Soldeerbout;
• Elk lichaam;
• Koelradiatoren;
• Koelpasta;
• Peltier verwarmingselementen.

Het apparaat in elkaar zetten:

• Ten eerste is de behuizing van het apparaat gemaakt, die zonder bodem zou moeten zijn, met gaten aan de onderkant voor lucht en aan de bovenkant met een standaard voor de container (hoewel dit niet nodig is, omdat de generator mogelijk niet op water werkt) ;
• Vervolgens wordt een Peltier-element aan het lichaam bevestigd en wordt een koelradiator met koelpasta aan de koude kant vastgemaakt;
• Dan moet je de stabilisator en de Peltier-module solderen volgens hun polen;
• De stabilisator moet zeer goed worden geïsoleerd, zodat er geen vocht kan binnendringen;
• Het blijft om zijn werk te controleren.

Overigens, als er geen manier is om een ​​radiator te krijgen, kunt u in plaats daarvan een computerkoeler of een autogenerator gebruiken. Er zal niets vreselijks gebeuren met een dergelijke vervanging.

De stabilisator kan worden gekocht met een diode-indicator die een lichtsignaal geeft wanneer de spanning de opgegeven waarde bereikt.

DIY-thermokoppel: proceskenmerken

Wat is een thermokoppel? Een thermokoppel is een elektrisch circuit dat bestaat uit twee verschillende elementen met een elektrisch contact.

De thermoEMF van een thermokoppel met een temperatuurverschil van 100 graden aan de randen is ongeveer 1 mV. Om het hoger te maken kunnen meerdere thermokoppels in serie worden geschakeld. U krijgt een thermozuil waarvan de thermoEMF gelijk is aan de totale som van de EMF van de thermokoppels die erin zijn opgenomen.

Het fabricageproces van het thermokoppel is als volgt:

• Er ontstaat een sterke verbinding van twee verschillende materialen;
• Een spanningsbron (bijvoorbeeld een auto-accu) wordt genomen en draden van verschillende materialen die voorgedraaid zijn tot een bundel worden verbonden met het ene uiteinde ervan;
• Op dit moment moet u een stift die met het grafiet is verbonden naar het andere uiteinde brengen (hier is een gewone potloodstaaf voldoende).

Overigens is het voor de veiligheid erg belangrijk om niet onder hoogspanning te werken! De maximale indicator in dit opzicht is 40-50 volt. Maar het is beter om te beginnen met kleine vermogens van 3 tot 5 kW, en deze geleidelijk te verhogen.

Er is ook een "water" manier om een ​​thermokoppel te maken. Het bestaat uit het verzekeren van de verwarming van de aangesloten draden van de toekomstige structuur met een boogontlading die ertussen verschijnt en een sterke oplossing van water en zout. In het proces van een dergelijke interactie houden "water" -dampen de materialen bij elkaar, waarna het thermokoppel als gereed kan worden beschouwd. In dit geval maakt het uit met welke diameter het product wordt gebundeld. Het mag niet te groot zijn.

Gratis elektriciteit met uw eigen handen (video)

Gratis elektriciteit krijgen is niet zo lastig als het klinkt. Dankzij verschillende soorten generatoren die met verschillende bronnen werken, is het niet langer eng om tijdens een stroomstoring zonder licht te zitten. Een beetje vaardigheid en je hebt al je eigen mini-station voor het opwekken van elektriciteit klaarstaan.

Een houtgestookte elektriciteitscentrale is een van de alternatieve manieren om elektriciteit te leveren aan consumenten.

Zo'n apparaat is in staat om elektriciteit te verkrijgen tegen minimale kosten van energiebronnen, en zelfs op die plaatsen waar helemaal geen stroomvoorziening is.

Een energiecentrale die brandhout gebruikt, kan een uitstekende optie zijn voor eigenaren van zomerhuisjes en landhuizen.

Er zijn ook miniatuurversies die geschikt zijn voor liefhebbers van lange wandelingen en tijd doorbrengen in de natuur. Maar de eerste dingen eerst.

INHOUD (klik op de knop hiernaast):

Kenmerken van de

Een houtgestookte elektriciteitscentrale is verre van een nieuwe uitvinding, maar moderne technologieën hebben het mogelijk gemaakt om de eerder ontwikkelde apparaten enigszins te verbeteren. Bovendien worden verschillende technologieën gebruikt om elektriciteit op te wekken.

Bovendien is het concept "op hout" enigszins onnauwkeurig, aangezien elke vaste brandstof (hout, houtsnippers, pallets, kolen, cokes), in het algemeen, alles wat kan branden, geschikt is voor de werking van een dergelijk station.

Meteen merken we op dat brandhout, of liever het verbrandingsproces ervan, alleen fungeert als een energiebron die zorgt voor de werking van het apparaat waarin elektriciteit wordt opgewekt.

De belangrijkste voordelen van dergelijke energiecentrales zijn:

• De mogelijkheid om een ​​grote verscheidenheid aan vaste brandstoffen te gebruiken en hun beschikbaarheid;
• Overal elektriciteit krijgen;
• Door het gebruik van verschillende technologieën kunt u elektriciteit ontvangen met een breed scala aan parameters (alleen voldoende voor het regelmatig opladen van de telefoon en voordat u industriële apparatuur van stroom voorziet);
• Het kan ook als alternatief fungeren als stroomuitval vaak voorkomt, en ook als de belangrijkste elektriciteitsbron.

Klassieke versie

Zoals opgemerkt, gebruikt een houtgestookte elektriciteitscentrale verschillende technologieën om elektriciteit op te wekken. De klassieker onder hen is de energie van stoom, of gewoon de stoommachine.

Alles is hier eenvoudig - brandhout of een andere brandstof, verbrandt, verwarmt het water, waardoor het in een gasvormige toestand verandert - stoom.

De resulterende stoom wordt naar de turbine van de generatorset gevoerd en door het draaien van de generator wordt elektriciteit opgewekt.

Omdat de stoommachine en het generatoraggregaat zijn verbonden in een enkel gesloten circuit, wordt de stoom na het passeren van de turbine gekoeld, opnieuw in de ketel gevoerd en wordt het hele proces herhaald.

Een dergelijke lay-out van een energiecentrale is een van de eenvoudigste, maar heeft een aantal belangrijke nadelen, waaronder explosiegevaar.

Na de overgang van water naar een gasvormige toestand, neemt de druk in het circuit aanzienlijk toe en als deze niet wordt geregeld, is de kans groot dat de pijpleiding scheurt.

En hoewel moderne systemen een hele reeks drukregelkleppen gebruiken, moet de werking van een stoommachine constant worden gecontroleerd.

Bovendien kan gewoon water dat in deze motor wordt gebruikt, kalkaanslag op de buiswanden veroorzaken, wat de efficiëntie van het station verlaagt (kalk vermindert de warmteoverdracht en vermindert de doorvoer van de leidingen).

Maar nu wordt dit probleem opgelost door gedestilleerd water, vloeistoffen, gezuiverde onzuiverheden die neerslaan of speciale gassen te gebruiken.

Maar aan de andere kant kan deze energiecentrale nog een andere functie vervullen: de kamer verwarmen.

Alles is hier eenvoudig - na het vervullen van zijn functie (rotatie van de turbine), moet de stoom worden gekoeld zodat deze weer in een vloeibare toestand gaat, waarvoor een koelsysteem of, eenvoudigweg, een radiator vereist is.

En als we deze radiator binnenshuis plaatsen, krijgen we uiteindelijk niet alleen elektriciteit van zo'n station, maar ook warmte.

Besparingsmethoden

Een van de mogelijkheden hierbij is het gebruik van geautomatiseerde regeleenheden voor het verwarmingssysteem in huis. Dergelijke apparatuur bewaakt zelf de temperatuur buiten en selecteert, afhankelijk daarvan, de wijze van warmtetoevoer in de appartementen.

Bewoners van dergelijke huizen worden niet langer geconfronteerd met een situatie waarin het al relatief warm is en de batterijen in het appartement heet zijn - het wordt te warm in de kamer en ze moeten de ramen openen. Bewoners ervaren ongemak en moeten tegelijkertijd betalen voor de "extra" warmte-energie.

Tot nu toe heeft slechts vier procent van de woningen een automatische verwarmingsregeling. Hiermee kunnen eigenaren van appartementen maandelijks besparen op energierekeningen.

Thermo-elektrische generatoren

Energiecentrales met generatoren gebouwd volgens het Peltier-principe zijn best een interessante optie.

Natuurkundige Peltier ontdekte het effect dat wanneer elektriciteit wordt geleid door geleiders die uit twee ongelijke materialen bestaan, warmte wordt geabsorbeerd op een van de contacten en warmte wordt vrijgegeven op de tweede.

Bovendien is dit effect het tegenovergestelde: als de geleider aan de ene kant wordt verwarmd en aan de andere kant wordt gekoeld, wordt er elektriciteit in opgewekt.

Het is het tegenovergestelde effect dat wordt gebruikt in houtgestookte elektriciteitscentrales. Bij verbranding verwarmen ze de ene helft van de plaat (dit is een thermo-elektrische generator), bestaande uit blokjes van verschillende metalen, en het tweede deel wordt gekoeld (waarvoor warmtewisselaars worden gebruikt), waardoor elektriciteit verschijnt op de plaatterminals.

Gasgeneratoren

Het tweede type zijn gasgeneratoren. Zo'n apparaat kan in verschillende richtingen worden gebruikt, waaronder het opwekken van elektriciteit.

Het is vermeldenswaard dat een dergelijke generator zelf niets met elektriciteit te maken heeft, aangezien het zijn hoofdtaak is om brandbaar gas op te wekken.

De essentie van de werking van een dergelijk apparaat komt erop neer dat tijdens het proces van oxidatie van vaste brandstoffen (verbranding) gassen worden uitgestoten, inclusief brandbare gassen - waterstof, methaan, CO, die voor verschillende doeleinden kunnen worden gebruikt.

Dergelijke generatoren werden bijvoorbeeld eerder gebruikt in auto's, waar conventionele verbrandingsmotoren perfect werkten op het uitgestoten gas.

Vanwege de constante trillingen van de brandstof zijn sommige automobilisten en motorrijders al begonnen deze apparaten op hun auto's te installeren.

Dat wil zeggen, om een ​​energiecentrale te krijgen, is het voldoende om een ​​gasgenerator, een interne verbrandingsmotor en een conventionele generator te hebben.

In het eerste element komt gas vrij, dat brandstof wordt voor de motor en dat op zijn beurt de rotor van de generator laat draaien om aan de uitgang elektriciteit te verkrijgen.

De voordelen van gasgestookte elektriciteitscentrales zijn onder meer:

• Betrouwbaarheid van het ontwerp van de gasgenerator zelf;
• Het resulterende gas kan worden gebruikt om een ​​interne verbrandingsmotor (die een aandrijving voor een elektrische generator wordt), een gasboiler, een oven te laten werken;
• Afhankelijk van de verbrandingsmotor en de elektrische generator die wordt gebruikt, kan zelfs voor industriële doeleinden elektriciteit worden verkregen.

Het grootste nadeel van de gasgenerator is de omslachtige structuur, omdat deze een ketel moet bevatten, waar alle processen voor gasproductie, het koel- en zuiveringssysteem plaatsvinden.

En als dit apparaat moet worden gebruikt om elektriciteit op te wekken, dan moet het station daarnaast ook een verbrandingsmotor en een elektrische generator bevatten.

Wie komt in aanmerking voor de warmtesubsidie?

De afschaffing van het principe van kruissubsidiëring in 2012, waarbij bedrijven vooral betaalden voor warmte-energie die door de bevolking wordt gebruikt, zorgde voor een forse stijging van de verwarmingstarieven. Om de onvermijdelijke stijging van de burgeruitgaven af ​​te vlakken, werd besloten om subsidies voor verwarming te betalen. Hun grootte hangt rechtstreeks af van het totale gezinsinkomen. Hoe lager het is, des te groter is de hoeveelheid hulp uit de begroting. De berekening van de hoogte van de subsidies gebeurt op individuele basis, afhankelijk van de specifieke kenmerken van een bepaalde situatie.

Als algemene regel geldt dat de mate van vergoeding van verwarmingskosten wordt berekend op basis van de toegepaste coëfficiënt, die op zijn beurt wordt bepaald in functie van het gezinsinkomen per persoon. Niet elk gezin kan aanspraak maken op subsidie ​​voor het stookseizoen. Om dit te doen, moet u een gemiddeld inkomen per hoofd van de bevolking hebben van niet meer dan dertigduizend roebel. Die burgers die nog geen tienduizend roebel per persoon hebben, ontvangen een volledige vergoeding voor de kosten van warmte-energie. Voor degenen die zich tussen deze twee punten bevinden en een inkomen hebben van tien tot dertigduizend per gezinslid, worden hun eigen coëfficiënten vastgesteld.

Vertegenwoordigers van geprefabriceerde energiecentrales

Merk op dat deze opties - een thermo-elektrische generator en een gasgenerator nu prioriteit hebben, daarom worden kant-en-klare stations voor gebruik, zowel huishoudelijk als industrieel, geproduceerd.

Hieronder staan ​​er een paar:

• Indigirka kachel;
• Toeristische oven "BioLite CampStove";
• Energiecentrale "BioKIBOR";
• Krachtcentrale "Eco" met gasgenerator "Cube".

Een gewoon huishoudelijk fornuis op vaste brandstof (gemaakt volgens het type "Burzhayka" -kachel), uitgerust met een Peltier thermo-elektrische generator.

Perfect voor zomerhuisjes en kleine huizen, omdat hij compact genoeg is en in een auto kan worden vervoerd.

De belangrijkste energie bij de verbranding van brandhout wordt gebruikt voor verwarming, maar tegelijkertijd kunt u met de bestaande generator ook elektriciteit verkrijgen met een spanning van 12 V en een vermogen van 60 W.

Oven "BioLite CampStove".

Hij maakt ook gebruik van het Peltier-principe, maar hij is nog compacter (gewicht is slechts 1 kg), waardoor je hem mee kunt nemen op wandeltochten, maar de hoeveelheid energie die door de generator wordt gegenereerd is nog minder, maar het zal voldoende zijn om laad een zaklamp of telefoon op.

Er wordt ook een thermo-elektrische generator gebruikt, maar dit is al een industriële versie.

De fabrikant kan op verzoek een apparaat vervaardigen dat een vermogen levert aan elektriciteit met een vermogen van 5 kW tot 1 MW. Maar dit heeft invloed op de grootte van het station en op de hoeveelheid verbruikte brandstof.

Een installatie die 100 kW produceert, verbruikt bijvoorbeeld 200 kg brandhout per uur.

Maar de Eco-centrale is een gasgenerator. Het ontwerp maakt gebruik van een gasgenerator "Cube", een verbrandingsmotor op benzine en een elektrische generator met een vermogen van 15 kW.

Naast industriële kant-en-klare oplossingen, kunt u dezelfde Peltier thermo-elektrische generatoren afzonderlijk kopen, maar zonder kachel, en deze met elke warmtebron gebruiken.

Voordelen van gunstige warmteterugwinning

Het gebruik van een bijproduct van mijnbouw- en computerapparatuur is een universele oplossing voor de meeste gebruikers en dit is waarom:

• besparen op energiebronnen en zorgen voor energie-autonomie. Decentralisatie en onafhankelijkheid van warmteleveranciers met een monopolie zullen de kosten verlagen, vooral in regio's met koude klimaten;
• het is niet nodig om warme en koude gangpaden te organiseren, bovendien airconditioners en andere hulpapparatuur te installeren. De oplossing die wij bieden is een alles-in-één complex dat aansluit op de bestaande infrastructuur;
• het verkrijgen van extra inkomsten, niet alleen uit de mijnbouw, maar ook uit ondernemingsactiviteiten met behulp van de opgewekte warmte of uit de verkoop ervan;
• integratie in de bestaande infrastructuur. De door ons toegepaste eenwording en het installatiegemak stellen ons in staat verbinding te maken met de bestaande faciliteiten en geen nieuw infrastructuurcomplex te creëren;
• er is geen negatieve impact op het milieu in de vorm van thermische vervuiling, het verschijnen van warmte-eilanden, kunstmatige temperatuurinversie over de warmtebron. Er is geen microcirculatie van de atmosfeer en er is geen complicatie bij het overdrachtsmechanisme van vervuiling.

  

Zelfgemaakte stations

Ook creëren veel ambachtslieden zelfgemaakte stations (meestal op basis van een gasgenerator), die vervolgens worden verkocht.

Dit alles geeft aan dat je zelfstandig een energiecentrale kunt maken met geïmproviseerde middelen en deze voor je eigen doeleinden kunt gebruiken.

Laten we vervolgens kijken hoe u het apparaat zelf kunt maken.

Gebaseerd op thermo-elektrische generator.

De eerste optie is een energiecentrale op basis van een Peltier-plaat. We merken meteen op dat een zelfgemaakt apparaat alleen geschikt is voor het opladen van een telefoon, een zaklamp of voor verlichting met LED-lampen.

Voor de fabricage heb je nodig:

• Metalen lichaam, dat de rol van een oven zal spelen;
• Peltierplaat (apart verkrijgbaar);
• Spanningsregelaar met geïnstalleerde USB-uitgang;
• Een warmtewisselaar of gewoon een ventilator om voor verkoeling te zorgen (je kunt een computerkoeler meenemen).

Een energiecentrale maken is heel eenvoudig:

1. We maken een fornuis. We nemen een metalen doos (bijvoorbeeld een computerkast), vouwen deze uit zodat de oven geen bodem heeft. We maken gaten in de wanden hieronder voor luchttoevoer. Aan de bovenzijde plaats je een rooster waarop je een waterkoker etc. kunt plaatsen.
2. Monteer de plaat op de achterwand;
3. Monteer de koeler bovenop de plaat;
4. We verbinden een spanningsregelaar met de klemmen van de plaat, van waaruit we de koeler voeden, en trekken ook conclusies voor het aansluiten van consumenten.

Alles werkt eenvoudig: we stoken het hout op, terwijl de plaat opwarmt, wordt er elektriciteit opgewekt bij de klemmen, die wordt geleverd aan de spanningsregelaar. De koeler zal beginnen en van daaruit werken, waardoor de plaat wordt gekoeld.

Het blijft alleen om consumenten aan te sluiten en het verbrandingsproces in de kachel te volgen (tijdig brandhout opwerpen).

Gebaseerd op een gasgenerator.

De tweede manier om een ​​energiecentrale te maken, is door een vergasser te maken. Zo'n apparaat is veel moeilijker te vervaardigen, maar de output van elektriciteit is veel hoger.

Om het te maken heb je nodig:

• Cilindrische container (bijvoorbeeld een gedemonteerde gasfles). Het zal de rol van een kachel spelen, daarom moeten luiken worden voorzien voor het laden van brandstof en het reinigen van vaste verbrandingsproducten, evenals een luchttoevoer (een geforceerde ventilator is nodig om een ​​beter verbrandingsproces te garanderen) en een gasuitlaat;
• Koelradiator (kan worden gemaakt in de vorm van een spoel), waarin het gas wordt gekoeld;
• Capaciteit voor het maken van een filter van het type "Cycloon";
• Capaciteit voor het maken van een fijngasfilter;
• Benzine generator set (maar je kunt gewoon elke benzinemotor meenemen, evenals een gewone 220V asynchrone elektromotor).

Waar kan de warmte van de apparatuur naar worden geleid?

Met de BiXBiT-unit kunt u overtollige warmte gebruiken voor de volgende behoeften:

• het verwarmen van de toevoerlucht of het water dat de kamer binnenkomt, die deel uitmaakt van het verwarmingssysteem (inclusief het "warme vloer" -systeem) of de warmwatervoorziening van een woongebouw;
• de overgang van het medium van de ene fasetoestand naar de andere, stoomopwekking. We hebben het bijvoorbeeld over de faseovergang van het werkmengsel om de cycli van warmtemotoren of dampcompressiekoelmachines te garanderen;
• het verwarmen van het droogmiddel;
• verwarming van technologische grondstoffen;
• brouwen (kokend wort);
• landbouw (kassencomplexen, teelt van warmteminnende planten, fokken van exotische dieren, enz.).

Hier zijn drie voorbeelden van de plaatsing van onze installatie in specifieke omstandigheden.

Industriële werkplaats. Producties van dit type ontvangen meestal elektriciteit tegen goedkope tarieven voor bedrijven. Er zijn ook stand-by transformatorstations, die meestal niet worden gebruikt. De kamers worden verwarmd met fossiele brandstoffen of elektriciteit.

De locatie van onze installatie maakt een efficiënter gebruik van de back-upstroomlijn mogelijk en bespaart de bedrijfsmiddelen op ruimteverwarming door aansluiting op het centrale verwarmingssysteem.

Magazijn, winkelcentrum, kantoorgebouw. Dit type panden geniet van een gemiddeld elektriciteitstarief en heeft ook een gangreserve. De kamers worden verwarmd met fossiele brandstoffen of elektriciteit.

Onze computerunit levert warmte aan de ruimte via luchtkanalen of is aangesloten op een cv-installatie.

Kassen. Particuliere landbouwbedrijven gebruiken goedkope tarieven of elektriciteit uit zonnepanelen. Ook kassen worden voornamelijk verwarmd met elektriciteit.

Elektriciteit voor verwarming gaat naar de stroomvoorziening van onze installatie, die de warmte genereert die nodig is om een ​​hoge temperatuur te behouden. De installatie draait 24/7, waardoor de planten (dieren) stabiel de benodigde toevoer van thermische energie krijgen.

Voors en tegens van een houtgestookte elektriciteitscentrale

Een houtgestookte elektriciteitscentrale is:

• Beschikbaarheid van brandstof;
• De mogelijkheid om overal elektriciteit te krijgen;
• De parameters van de ontvangen elektriciteit zijn heel verschillend;
• U kunt het apparaat zelf maken.
• Onder de tekortkomingen wordt opgemerkt:
• Niet altijd een hoog rendement;
• De omvang van de structuur;
• In sommige gevallen is het opwekken van elektriciteit slechts een bijwerking;
• Om elektriciteit op te wekken voor industrieel gebruik, moet een grote hoeveelheid brandstof worden verbrand.

Over het algemeen is de fabricage en het gebruik van energiecentrales met vaste brandstoffen een optie die aandacht verdient, en het kan niet alleen een alternatief worden voor elektriciteitsnetten, maar ook helpen op plaatsen die ver van de bewoonde wereld verwijderd zijn.

Kort over het werkingsprincipe

Zodat u in de toekomst begrijpt waarom bepaalde onderdelen nodig zijn bij het monteren van een zelfgemaakte thermo-elektrische generator, laten we het eerst hebben over het apparaat van het Peltier-element en hoe het werkt. Deze module bestaat uit thermokoppels die in serie zijn geschakeld tussen keramische platen, zoals weergegeven in de onderstaande afbeelding.

Wanneer een elektrische stroom door zo'n circuit gaat, treedt het zogenaamde Peltier-effect op: de ene kant van de module warmt op en de andere kant koelt af. Waarom hebben we het nodig? Alles is heel eenvoudig, als je in de omgekeerde volgorde handelt: respectievelijk verwarm de ene kant van de plaat en koel de andere, je kunt elektriciteit met lage spanning en stroom opwekken. We hopen dat in dit stadium alles duidelijk is, dus gaan we naar masterclasses die duidelijk zullen laten zien wat en hoe we een thermo-elektrische generator met onze eigen handen kunnen maken.