Aby uzyskać prąd, trzeba znaleźć różnicę potencjałów i przewodnik. Ludzie zawsze starali się oszczędzać, aw dobie stale rosnących rachunków za media nie jest to wcale zaskakujące. Obecnie istnieją już sposoby, dzięki którym osoba może uzyskać bezpłatną energię elektryczną dla siebie. Z reguły są to pewne instalacje typu „zrób to sam”, które opierają się na generatorze elektrycznym.
Generator termoelektryczny i jego urządzenie
Generator termoelektryczny to urządzenie wytwarzające energię elektryczną z ciepła. Jest to doskonałe źródło energii elektrycznej w postaci pary, aczkolwiek o niskiej wydajności.
Jako urządzenie do bezpośredniej zamiany ciepła na energię elektryczną stosuje się generatory termoelektryczne, które wykorzystują zasadę działania konwencjonalnych termopar
Zasadniczo termoelektryczność to bezpośrednia zamiana ciepła na energię elektryczną w przewodach płynnych lub stałych, a następnie odwrotny proces ogrzewania i chłodzenia kontaktu różnych przewodników za pomocą prądu elektrycznego.
Urządzenie generujące ciepło:
- Generator ciepła ma dwa półprzewodniki, z których każdy składa się z określonej liczby elektronów;
- Są również połączone przewodnikiem, nad którym znajduje się warstwa zdolna do przewodzenia ciepła;
- Dołączony jest również przewodnik termionowy do przenoszenia styków;
- Następnie następuje warstwa chłodząca, po której następuje półprzewodnik, którego styki prowadzą do przewodnika.
Niestety, generator ciepła i energii nie zawsze jest w stanie pracować z dużymi mocami, dlatego jest używany głównie w życiu codziennym, a nie w produkcji.
Obecnie konwerter termoelektryczny prawie nigdy nie jest nigdzie używany. „Żąda” dużej ilości zasobów, zajmuje również miejsce, ale napięcie i prąd, które może generować i konwertować, są bardzo małe, co jest niezwykle nieopłacalne.
Zamiana ciepła na światło, a następnie w energię elektryczną
14.11.2019 924
„Fotony termiczne to fotony emitowane przez gorące ciało”. „Jeśli spojrzysz na coś gorącego kamerą na podczerwień, zobaczysz, że się świeci. Kamera pokazuje te wzbudzone termicznie fotony. "
Wynalazek to hiperboliczny emiter ciepła zdolny do pochłaniania intensywnego ciepła, które w przeciwnym razie uciekałoby do otoczenia, kompresując je do wąskiego pasma i emitując jako światło w celu dalszej konwersji na elektryczność.
To odkrycie służy jako kontynuacja innego Badaniaprzeprowadzone w Brown School of Technology na Rice University w 2020 roku, kiedy odkryto prostą metodę tworzenia wysoce wyrównanych, przypominających płytki błony z ciasno upakowanych nanorurek węglowych.
Marnować ciepło
Dyskusje doprowadziły do podjęcia decyzji, aby sprawdzić, czy te filmy można wykorzystać do kierowania „fotonów termicznych”.
„Fotony termiczne to fotony emitowane przez gorące ciało”. „Jeśli spojrzysz na coś gorącego kamerą na podczerwień, zobaczysz, że się świeci. Kamera pokazuje te wzbudzone termicznie fotony ”.
Promieniowanie podczerwone Jest składnikiem światła słonecznego, który dostarcza ciepło planecie, ale to tylko niewielka część całego widma elektromagnetycznego.
„Każda gorąca powierzchnia emituje światło w postaci promieniowania cieplnego”.„Problem polega na tym, że promieniowanie cieplne jest szerokopasmowe, a zamiana światła na elektryczność jest skuteczna tylko wtedy, gdy promieniowanie jest w wąskim paśmie. Wyzwaniem było wciśnięcie szerokopasmowych fotonów w wąskie pasmo ”.
Folie nanorurkowe umożliwiły wyodrębnienie fotonów w średniej podczerwieni, które w innym przypadku zostałyby zmarnowane. Może to motywować do powszechnego wykorzystywania ciepła odpadowego, które stanowi około 20% całkowitego zużycia energii w przemyśle.
Nanorurki węglowe mogą przenosić ciepło
„Najbardziej efektywnym sposobem przekształcenia ciepła w energię elektryczną jest obecnie użycie turbin i pary lub innego płynu do ich zasilania”. „Mogą zapewnić prawie 50-procentową wydajność konwersji. Niewiele z tego, co jest dziś znane, może zbliżyć się do takiej wydajności, ale systemy te są trudne do wdrożenia ”.
Wyrównane nanorurki węglowe pozostają stabilne termicznie do 1600 ° C i wykazują ekstremalną anizotropię: przewodzą w jednym kierunku i izolują w dwóch pozostałych - efekt nazywany dyspersją hiperboliczną. Fotony termiczne mogą zderzyć się z folią, docierając z dowolnego kierunku, ale odejść dopiero po jednym.
Ta ekstremalna anizotropia skutkuje niezwykle wysoką gęstością fotonów w średniej podczerwieni, objawiającą się silnymi rezonansami w głębokich wnękach o wielkości poniżej fali.
„Zamiast bezpośrednio przejść od ciepła do elektryczności, ścieżka prowadzi najpierw od ciepła do światła, a dopiero potem do elektryczności”. „Na pierwszy rzut oka wydaje się, że dwa kroki byłyby skuteczniejsze niż trzy, ale w tym przypadku tak nie jest”.
Dodanie emiterów do standardowych ogniw słonecznych może zwiększyć ich wydajność z obecnych wartości szczytowych wynoszących około 22% do 80%. „Kompresując całą energię cieplną odpadową do małego obszaru widma, można ją bardzo wydajnie przekształcić w energię elektryczną”. Ponadto nanofotoniczne emitery ciepła o dużej gęstości fotonów mogą znacznie poprawić wydajność chłodzenia radiacyjnego i odzysku ciepła odpadowego.
Możesz dowiedzieć się więcej o technologii czytać Aby uzyskać więcej informacji, zobacz ACS Photonics.
Źródło: Uniwersytet Rice
Solarny generator termiczny wykorzystujący energię elektryczną i fale radiowe
Źródła energii elektrycznej mogą być bardzo różne. Dziś popularność zaczęła zdobywać produkcja słonecznych generatorów termoelektrycznych. Takie instalacje można zastosować w latarniach morskich, w kosmosie, samochodach, a także w innych dziedzinach życia.
Słoneczne generatory termiczne to świetny sposób na oszczędzanie energii
RTG (skrót od radionuklidowego generatora termoelektrycznego) działa poprzez zamianę energii izotopu na energię elektryczną. To bardzo ekonomiczny sposób na uzyskanie niemal darmowej energii elektrycznej oraz możliwość oświetlenia w przypadku braku prądu.
Cechy RTG:
- Łatwiej jest uzyskać źródło energii z rozpadów izotopów niż na przykład zrobić to samo przez ogrzewanie palnika lub lampy naftowej;
- Wytwarzanie energii elektrycznej i rozpad cząstek możliwy jest w obecności specjalnych izotopów, ponieważ proces ich rozpadu może trwać dziesiątki lat.
Korzystając z takiej instalacji, musisz zrozumieć, że podczas pracy ze starymi modelami sprzętu istnieje ryzyko otrzymania dawki promieniowania, a pozbycie się takiego urządzenia jest bardzo trudne. Jeśli nie zostanie odpowiednio zniszczona, może działać jak bomba radiacyjna.
Wybierając producenta instalacji, lepiej pozostać w firmach, które już się sprawdziły. Takich jak Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona.
Nawiasem mówiąc, innym dobrym sposobem na uzyskanie darmowej energii elektrycznej jest generator do zbierania fal radiowych.Składa się z par kondensatorów foliowych i elektrolitycznych oraz diod małej mocy. Izolowany kabel o długości około 10-20 metrów jest traktowany jako antena, a drugi przewód uziemiający jest podłączony do rury wodociągowej lub gazowej.
Rosyjscy naukowcy rozgrzali się od zimna
Naukowcy z Instytutu Katalizy SB RAS zorientowali się, jak pozyskiwać ciepło z zimna, które można wykorzystać do ogrzewania w trudnych warunkach klimatycznych. Aby to zrobić, proponują pochłanianie oparów metanolu przez porowaty materiał w niskich temperaturach. Pierwsze wyniki badania popartego przez dotacja
Rosyjska Fundacja Nauki (RSF)
opublikowany
w czasopiśmie Applied Thermal Engineering. Chemicy zaproponowali cykl o nazwie „Ciepło z zimna” („TepHol”). Naukowcy przekształcają ciepło w procesie adsorpcji metanolu w materiał porowaty. Adsorpcja to proces wchłaniania substancji z roztworu lub mieszaniny gazów przez inną substancję (adsorbent), który służy do separacji i oczyszczania substancji. Zaabsorbowana substancja nazywana jest adsorbatem.
„Chodziło o to, aby najpierw teoretycznie przewidzieć, jaki powinien być optymalny adsorbent, a następnie zsyntetyzować rzeczywisty materiał o właściwościach zbliżonych do ideału” - skomentował jeden z autorów badania, doktor chemii Jurij Aristow. - Substancją roboczą są opary metanolu, które są zwykle adsorbowane przy użyciu węgla aktywnego. Najpierw wzięliśmy dostępne w handlu węgle aktywowane i użyliśmy ich. Okazało się, że większość z nich „nie działa” bardzo dobrze, dlatego postanowiliśmy samodzielnie zsyntetyzować nowe adsorbenty metanolu, specjalizujące się w cyklu TepHol. Są to materiały dwuskładnikowe: mają porowatą matrycę, stosunkowo obojętny składnik, a aktywnym składnikiem jest sól, która dobrze wchłania metanol ”.
Następnie naukowcy przeprowadzili analizę termodynamiczną cyklu TepHol, która daje przybliżone wyobrażenie o przebiegu procesu transformacji oraz określili optymalne warunki realizacji adsorpcji. Naukowcy stanęli przed zadaniem ustalenia, czy nowy cykl termodynamiczny może zapewnić wystarczającą wydajność i moc do wytwarzania ciepła. Aby odpowiedzieć na to pytanie, zaprojektowano prototyp laboratoryjny instalacji TepHol z jednym adsorberem, parownikiem i kriostatami symulującymi zimne powietrze i wodę niezamarzającą. Adsorbent umieszczono w specjalnym aluminiowym wymienniku ciepła o dużej powierzchni. Instalacja ta umożliwia wytwarzanie ciepła w trybie przerywanym: jest ono uwalniane, gdy adsorbent wchłonie metanol, a następnie regeneracja tego ostatniego wymaga czasu. W tym celu zmniejsza się ciśnienie metanolu nad adsorbentem, co ułatwia niska temperatura otoczenia. Testy prototypu TepHol przeprowadzono w warunkach laboratoryjnych, w których symulowano warunki temperaturowe zimy syberyjskiej i eksperyment zakończył się sukcesem.
„Stosowanie dwóch naturalnych termostatów (magazynowanie ciepła) zimą, na przykład powietrza otoczenia (T = -20 - -40 ° C) i wody niezamarzającej z rzeki, jeziora, morza lub wód gruntowych (T = 0 - 20 ° C) przy różnicy temperatur 30-60 ° C można uzyskać ciepło do ogrzewania domów. Co więcej, im zimniej jest na zewnątrz, tym łatwiej jest uzyskać użyteczne ciepło ”- powiedział Jurij Arystow.
Do tej pory naukowcy zsyntetyzowali cztery nowe sorbenty, które są w fazie testów. Zdaniem autorów pierwsze wyniki tych testów są bardzo zachęcające.
„Proponowana metoda pozwala uzyskać ciepło bezpośrednio na miejscu w regionach o mroźnych zimach (północno-wschodnia Rosja, północna Europa, Stany Zjednoczone i Kanada, a także Arktyka), co może znacznie przyspieszyć ich rozwój społeczno-gospodarczy.Wykorzystanie nawet niewielkiej ilości niskotemperaturowego ciepła otoczenia może doprowadzić do zmiany struktury nowoczesnej energii, zmniejszyć zależność społeczeństwa od paliw kopalnych i poprawić ekologię naszej planety - podsumował Aristov.
W przyszłości rozwój rosyjskich naukowców może być przydatny do racjonalnego wykorzystania niskotemperaturowych odpadów cieplnych z przemysłu (np. Wody chłodzącej odprowadzanej przez elektrownie cieplne, gazów będących produktem ubocznym chemikaliów i ropy naftowej). przemysł rafineryjny), transport i mieszkalnictwo oraz usługi komunalne, a także odnawialna energia cieplna, zwłaszcza w regionach Ziemi o trudnych warunkach klimatycznych.
Jak zrobić element Peltiera własnymi rękami
Powszechnym elementem Peltiera jest płyta złożona z części z różnych metali ze złączami do podłączenia do sieci. Taka płyta przepuszcza przez siebie prąd, nagrzewając się z jednej strony (na przykład do 380 stopni) i działając od zimna z drugiej.
Element Peltiera to specjalny przetwornik termoelektryczny, który działa na zasadzie o tej samej nazwie przy zasilaniu prądu elektrycznego.
Taki termogenerator ma odwrotną zasadę:
- Jedną stronę można ogrzać spalając paliwo (na przykład ogień na drewnie lub innym surowcu);
- Przeciwnie, druga strona jest chłodzona przez ciekły lub powietrzny wymiennik ciepła;
- W ten sposób na przewodach generowany jest prąd, który można wykorzystać zgodnie z własnymi potrzebami.
Co prawda wydajność urządzenia nie jest zbyt duża, a efekt nie jest imponujący, ale mimo wszystko taki prosty moduł domowej roboty może równie dobrze naładować telefon, czy podłączyć latarkę LED.
Ten element generatora ma swoje zalety:
- Cicha praca;
- Możliwość korzystania z tego, co jest pod ręką;
- Lekka waga i przenośność.
Takie domowe piece zaczęły zdobywać popularność wśród tych, którzy lubią spędzać noce w lesie przy ognisku, korzystając z darów ziemi i którzy nie mają nic przeciwko dostawaniu prądu za darmo.
Moduł Peltiera służy również do chłodzenia płytek komputerowych: element jest podłączony do płytki i gdy tylko temperatura wzrośnie powyżej dopuszczalnej, zaczyna chłodzić obwody. Z jednej strony do urządzenia dostaje się zimna przestrzeń powietrzna, z drugiej gorąca. Popularny jest model 50X50X4mm (270w). Takie urządzenie możesz kupić w sklepie lub zrobić samodzielnie.
Nawiasem mówiąc, podłączenie stabilizatora do takiego elementu pozwoli uzyskać na wyjściu doskonałą ładowarkę do sprzętu AGD, a nie tylko moduł termiczny.
Aby zrobić element Peltiera w domu, musisz wziąć:
- Przewody bimetaliczne (około 12 sztuk lub więcej);
- Dwie płytki ceramiczne;
- Kable;
- Lutownica.
Schemat produkcji jest następujący: przewody są przylutowywane i umieszczane między płytami, po czym są mocno zamocowane. W takim przypadku trzeba pamiętać o przewodach, które następnie zostaną podpięte do przetwornika prądu.
Zakres zastosowania takiego elementu jest bardzo zróżnicowany. Ponieważ jeden z jego boków ma tendencję do ochładzania się, za pomocą tego urządzenia można zrobić podróżną małą lodówkę lub na przykład automatyczną klimatyzację.
Ale jak każde urządzenie, ten termoelement ma swoje wady i zalety. Do plusów należą:
- Kompaktowy rozmiar;
- Możliwość współpracy z elementami chłodzącymi lub grzewczymi razem lub z każdym osobno;
- Cicha, praktycznie bezgłośna praca.
Wady:
- Konieczność kontrolowania różnicy temperatur;
- Wysokie zużycie energii;
- Niski poziom wydajności przy wysokich kosztach.
Rodzaje kolektorów słonecznych - co to jest?
Kolektory są rozumiane jako urządzenia zdolne do pochłaniania energii słonecznej, przekształcania jej w ciepło, a następnie wysyłania do chłodziwa.Standardowy kolektor słoneczny wykonywany jest w postaci plastikowej lub metalowej obudowy, w której zamontowane są czarne blachy. Płyty te można podgrzać do określonej temperatury.
W zależności od wielkości kolektory dzielimy na wysokotemperaturowe, średnie i niskie. Wykonywanie urządzeń wysokotemperaturowych w domu jest nierealne. Powstają przy użyciu zaawansowanych technologii do pracy w dużych obiektach przemysłowych. Konstrukcje średniotemperaturowe gromadzące wystarczającą ilość energii słonecznej można wykorzystać do ogrzewania budynków mieszkalnych, a niskotemperaturowe do podgrzewania wody. Całkiem możliwe jest samodzielne wykonanie tych dwóch typów kolektorów.
Interesujące nas urządzenia dzielimy na następujące typy:
- mieszkanie;
- akumulacyjny;
- powietrze;
- ciekły.
Kolektor słoneczny na dachu
Płaski kolektor to metalowa konstrukcja przypominająca skrzynkę z płytą pochłaniającą światło słoneczne. Pokryta jest szklaną pokrywą o niskiej zawartości żelaza, dzięki czemu prawie całe światło słoneczne pada na płytę termoczułą. Konstrukcja jest koniecznie izolowana termicznie. Sprawność takiego kolektora jest obiektywnie niewielka - około 10%. Można go zwiększyć, nakładając na płytkę specjalny półprzewodnik o właściwościach amorficznych. Takie urządzenia nadają się do podgrzewania wody w życiu codziennym.
Kolektor termosyfonowy (magazynujący) jest uważany za bardziej wydajny. Służy do podgrzewania wody i utrzymywania przez pewien czas temperatury w pomieszczeniu na zadanym poziomie. Konstrukcyjnie wykonany jest w postaci 1-3 zbiorników zainstalowanych w skrzynce z izolacją termiczną. Podobnie jak płaskie urządzenie, jest przykryte szklaną pokrywą. W zimnych porach roku trudno jest użyć takiego kolektora. Ale latem, kiedy światło słoneczne jest bardzo silne, można go używać w domu.
Ciekłe konstrukcje słoneczne wykorzystują wodę jako nośnik ciepła. Wykonane są na zasadzie otwartej lub zamkniętej wymiany ciepła, mogą być bez szkła i przeszklone. Działanie takich urządzeń jest obarczone niedogodnościami - często przeciekają i mogą zamarznąć w miesiącach zimowych. Kolektory powietrza, które są najczęściej używane do suszenia owoców, warzyw i stosunkowo niewielkich ilości innych produktów rolnych, są pozbawione tych problemów. Samolot jest konstrukcyjnie prosty, łatwy w utrzymaniu, dzięki czemu cieszy się zasłużoną popularnością.
Prosty generator domowej roboty
Pomimo tego, że te urządzenia nie są teraz popularne, w tej chwili nie ma nic bardziej praktycznego niż termogenerator, który jest w stanie zastąpić kuchenkę elektryczną, lampę oświetleniową w podróży lub pomóc, jeśli ładowanie zepsuje się telefon komórkowy, aby zasilić okno elektryczne. Taka energia elektryczna pomoże również w domu w przypadku przerwy w dostawie prądu. Można go otrzymać za darmo, można rzec, na piłkę.
Aby więc stworzyć generator termoelektryczny, musisz przygotować:
- Regulator napięcia;
- Lutownica;
- Dowolne ciało;
- Chłodnice;
- Pasta termiczna;
- Elementy grzewcze Peltiera.
Montaż urządzenia:
- Najpierw wykonuje się korpus urządzenia, który powinien być bez dna, z otworami na dole na powietrze i na górze ze stojakiem na pojemnik (chociaż nie jest to konieczne, ponieważ generator może nie działać na wodzie) ;
- Następnie do korpusu mocuje się element Peltiera, a do jego zimnej strony za pomocą pasty termicznej mocuje się chłodnicę;
- Następnie należy przylutować stabilizator i moduł Peltiera zgodnie z ich biegunami;
- Stabilizator powinien być bardzo dobrze izolowany, aby wilgoć tam nie przedostawała się;
- Pozostaje sprawdzić jego pracę.
Nawiasem mówiąc, jeśli nie ma sposobu na zdobycie chłodnicy, możesz zamiast tego użyć chłodnicy komputerowej lub generatora samochodowego. Po takiej wymianie nic strasznego się nie stanie.
Stabilizator można kupić ze wskaźnikiem diodowym, który da sygnał świetlny, gdy napięcie osiągnie określoną wartość.
Termopara DIY: cechy procesu
Co to jest termopara? Termopara to obwód elektryczny składający się z dwóch różnych elementów ze stykiem elektrycznym.
Wartość termoEMF termopary z różnicą temperatur na krawędziach wynoszącą 100 stopni wynosi około 1 mV. Aby było wyżej, można połączyć szeregowo kilka termopar. Otrzymasz stos termoelektryczny, którego termoEMF będzie równy całkowitej sumie pola elektromagnetycznego zawartych w nim termopar.
Proces produkcji termopary wygląda następująco:
- Powstaje silne połączenie dwóch różnych materiałów;
- Pobiera się źródło napięcia (na przykład akumulator samochodowy), a przewody z różnych materiałów wstępnie skręconych w wiązkę są podłączane do jednego jego końca;
- W tym momencie należy doprowadzić przewód połączony z grafitem na drugi koniec (odpowiedni jest tutaj zwykły pręt ołówkowy).
Nawiasem mówiąc, dla bezpieczeństwa bardzo ważne jest, aby nie pracować pod wysokim napięciem! Maksymalny wskaźnik w tym zakresie wynosi 40-50 woltów. Ale lepiej zacząć od małych mocy od 3 do 5 kW, stopniowo je zwiększając.
Istnieje również „wodny” sposób tworzenia termopary. Polega ona na zapewnieniu nagrzewania połączonych drutów przyszłej konstrukcji wyładowaniem łukowym, który pojawia się między nimi a mocnym roztworem wody i soli. W procesie takiej interakcji opary „wody” utrzymują razem materiały, po czym termoparę można uznać za gotową. W tym przypadku ma znaczenie, z jaką średnicą produkt jest w pakiecie. Nie powinno być za duże.
Darmowa energia elektryczna własnymi rękami (wideo)
Uzyskanie darmowej energii elektrycznej nie jest tak trudne, jak się wydaje. Dzięki różnym typom generatorów współpracujących z różnymi źródłami, pozostawienie bez światła podczas przerwy w dostawie prądu nie jest już straszne. Trochę umiejętności i już masz własną mini-stację do wytwarzania energii elektrycznej.
Elektrownia opalana drewnem jest jednym z alternatywnych sposobów dostarczania energii elektrycznej konsumentom.
Takie urządzenie jest w stanie uzyskać energię elektryczną przy minimalnych kosztach energii, nawet w miejscach, w których w ogóle nie ma zasilania.
Elektrownia wykorzystująca drewno opałowe może być doskonałą opcją dla właścicieli domków letniskowych i wiejskich domów.
Istnieją również wersje miniaturowe, które są odpowiednie dla miłośników długich wędrówek i spędzania czasu na łonie natury. Ale najpierw najważniejsze.
SPIS TREŚCI (kliknij przycisk po prawej stronie):
Funkcje
Elektrownia opalana drewnem jest daleka od nowego wynalazku, ale nowoczesne technologie pozwoliły nieco ulepszyć opracowane wcześniej urządzenia. Ponadto do wytwarzania energii elektrycznej wykorzystuje się kilka różnych technologii.
Ponadto pojęcie „na drewnie” jest nieco niedokładne, ponieważ każde paliwo stałe (drewno, zrębki, palety, węgiel, koks), ogólnie wszystko, co może się spalić, nadaje się do pracy takiej stacji.
Od razu zauważamy, że drewno opałowe, a raczej proces ich spalania, działa tylko jako źródło energii, które zapewnia funkcjonowanie urządzenia, w którym wytwarzana jest energia elektryczna.
Główne zalety takich elektrowni to:
- Możliwość wykorzystania szerokiej gamy paliw stałych i ich dostępność;
- Dostęp do prądu w dowolnym miejscu;
- Zastosowanie różnych technologii pozwala na otrzymanie energii elektrycznej o szerokiej gamie parametrów (wystarczającej tylko do regularnego ładowania telefonu i przed zasileniem urządzeń przemysłowych);
- Może również działać jako alternatywa, jeśli przerwy w dostawie prądu są powszechne, a także jako główne źródło energii elektrycznej.
Wersja klasyczna
Jak wspomniano, elektrownia opalana drewnem wykorzystuje kilka technologii do wytwarzania energii elektrycznej. Klasycznym z nich jest energia pary lub po prostu silnika parowego.
Tutaj wszystko jest proste - drewno opałowe lub inne paliwo, płonące, podgrzewa wodę, w wyniku czego przechodzi w stan gazowy - parę.
Powstała para jest podawana do turbiny agregatu prądotwórczego i obracając generator wytwarza energię elektryczną.
Ponieważ silnik parowy i agregat prądotwórczy są połączone jednym zamkniętym obiegiem, po przejściu przez turbinę para jest schładzana, ponownie podawana do kotła i cały proces się powtarza.
Taki układ elektrowni jest jednym z najprostszych, ale ma szereg istotnych wad, z których jedną jest zagrożenie wybuchem.
Po przejściu wody w stan gazowy ciśnienie w obwodzie znacznie wzrasta, a jeśli nie jest regulowane, istnieje duże prawdopodobieństwo pęknięcia rurociągu.
I choć nowoczesne systemy wykorzystują cały zestaw zaworów regulujących ciśnienie, praca silnika parowego nadal wymaga stałego monitorowania.
Dodatkowo zwykła woda stosowana w tym silniku może powodować tworzenie się kamienia na ściankach rur, co obniża sprawność stacji (kamień utrudnia wymianę ciepła i zmniejsza przepustowość rur).
Ale teraz ten problem został rozwiązany za pomocą wody destylowanej, płynów, oczyszczonych zanieczyszczeń, które wytrącają się lub specjalnych gazów.
Ale z drugiej strony ta elektrownia może pełnić inną funkcję - ogrzewać pomieszczenie.
Tutaj wszystko jest proste - po spełnieniu swojej funkcji (obrót turbiny) para musi zostać schłodzona, aby ponownie przeszła w stan ciekły, co wymaga układu chłodzenia lub po prostu chłodnicy.
A jeśli umieścimy ten grzejnik w pomieszczeniu, to w końcu otrzymamy nie tylko prąd z takiej stacji, ale także ciepło.
Metody oszczędzania
Jedną z opcji jest tutaj zastosowanie automatycznych jednostek sterujących systemem ogrzewania w domu. Taki sprzęt sam monitoruje temperaturę na zewnątrz i, w zależności od tego, wybiera sposób dostarczania ciepła w mieszkaniach.
Mieszkańcy takich domów nie mają już do czynienia z sytuacją, gdy jest już stosunkowo ciepło, a baterie w mieszkaniu są gorące - w pomieszczeniu robi się za gorąco i muszą otwierać okna. Mieszkańcy odczuwają dyskomfort i jednocześnie muszą płacić za „dodatkową” energię cieplną.
Jak dotąd tylko cztery procent domów ma automatyczną kontrolę ogrzewania. Pozwala właścicielom mieszkań oszczędzać miesięcznie na rachunkach za media.
Generatory termoelektryczne
Dość ciekawą opcją są elektrownie z generatorami zbudowanymi na zasadzie Peltiera.
Fizyk Peltier odkrył efekt, że gdy prąd przepływa przez przewodniki składające się z dwóch różnych materiałów, ciepło jest absorbowane na jednym ze styków, a ciepło jest uwalniane na drugim.
Co więcej, efekt ten jest odwrotny - jeśli z jednej strony przewodnik zostanie podgrzany, a z drugiej - schłodzony, to wytworzy się w nim prąd.
Jest to odwrotny efekt, który stosuje się w elektrowniach opalanych drewnem. Po spaleniu nagrzewają połowę płyty (jest to generator termoelektryczny), składającej się z kostek wykonanych z różnych metali, a druga jej część jest chłodzona (do czego wykorzystywane są wymienniki ciepła), w wyniku czego energia elektryczna pojawia się na zaciskach płytowych.
Generatory gazowe
Drugi typ to generatory gazu. Takie urządzenie może być używane w kilku kierunkach, w tym do wytwarzania energii elektrycznej.
Warto w tym miejscu zaznaczyć, że taki generator sam w sobie nie ma nic wspólnego z elektrycznością, gdyż jego głównym zadaniem jest wytwarzanie palnego gazu.
Istota działania takiego urządzenia sprowadza się do tego, że w procesie utleniania (spalania) paliwa stałego emitowane są gazy, w tym gazy palne - wodór, metan, CO, które można wykorzystać do różnych celów.
Na przykład takie generatory były wcześniej stosowane w samochodach, w których konwencjonalne silniki spalinowe doskonale pracowały na uwolnionym gazie.
Z powodu ciągłych wstrząsów paliwa niektórzy kierowcy i motocykliści już zaczęli instalować te urządzenia w swoich samochodach.
Oznacza to, że aby zdobyć elektrownię, wystarczy mieć generator gazu, silnik spalinowy i generator konwencjonalny.
W pierwszym elemencie uwolniony zostanie gaz, który stanie się paliwem dla silnika, a ten z kolei będzie obracał wirnik generatora w celu uzyskania energii elektrycznej na wyjściu.
Zalety elektrowni opalanych gazem to:
- Niezawodność projektu samego generatora gazu;
- Powstały gaz można wykorzystać do pracy silnika spalinowego (który stanie się napędem generatora elektrycznego), kotła gazowego, pieca;
- W zależności od zastosowanego silnika spalinowego i generatora prąd można pozyskać nawet do celów przemysłowych.
Główną wadą generatora gazu jest nieporęczna konstrukcja, ponieważ musi zawierać kocioł, w którym odbywają się wszystkie procesy produkcji gazu, jego system chłodzenia i oczyszczania.
A jeśli to urządzenie ma być wykorzystywane do wytwarzania energii elektrycznej, to dodatkowo stacja powinna zawierać również silnik spalinowy i prądnicę.
Kto kwalifikuje się do dopłaty do ciepła?
Zniesienie od 2012 roku zasady subsydiowania skrośnego, zgodnie z którym przedsiębiorstwa płacą głównie za energię cieplną zużywaną przez ludność, spowodowało gwałtowny wzrost taryf za ogrzewanie. Aby złagodzić nieunikniony skok wydatków obywateli, zdecydowano się na dopłaty do ogrzewania. Ich wielkość zależy bezpośrednio od całkowitego dochodu rodziny. Im niższa, tym większa kwota pomocy z budżetu. Obliczenie wysokości dotacji odbywa się indywidualnie, w zależności od specyfiki konkretnej sytuacji.
Co do zasady stopień zwrotu kosztów ogrzewania obliczany jest na podstawie zastosowanego współczynnika, który z kolei jest ustalany w zależności od dochodu rodziny na osobę. Nie każda rodzina może ubiegać się o dofinansowanie na sezon grzewczy. Aby to zrobić, powinieneś mieć średni dochód na mieszkańca nie większy niż trzydzieści tysięcy rubli. Obywatele, którzy nie mają nawet dziesięciu tysięcy rubli na osobę, otrzymują pełną rekompensatę za koszty energii cieplnej. Dla tych, którzy znajdują się między tymi dwoma punktami i mają dochód od dziesięciu do trzydziestu tysięcy na każdego członka rodziny, ustalane są własne współczynniki.
Przedstawiciele prefabrykowanych elektrowni
Należy pamiętać, że te opcje - generator termoelektryczny i generator gazu są teraz priorytetami, dlatego produkowane są gotowe stacje do użytku, zarówno domowe, jak i przemysłowe.
Poniżej znajduje się kilka z nich:
- Piec Indigirka;
- Piekarnik turystyczny "BioLite CampStove";
- Elektrownia „BioKIBOR”;
- Elektrownia „Eco” z wytwornicą gazu „Cube”.
Zwykły domowy piec na paliwo stałe (wykonany zgodnie z rodzajem pieca „Burzhayka”), wyposażony w generator termoelektryczny Peltiera.
Idealny do domków letniskowych i małych domów, ponieważ jest wystarczająco kompaktowy i można go przewozić samochodem.
Główna energia podczas spalania drewna opałowego wykorzystywana jest do ogrzewania, ale jednocześnie istniejący generator pozwala również na uzyskanie energii elektrycznej o napięciu 12 V i mocy 60 W.
Piekarnik „BioLite CampStove”.
Wykorzystuje również zasadę Peltiera, ale jest jeszcze bardziej kompaktowy (waga tylko 1 kg), co pozwala zabrać go na piesze wycieczki, ale ilość energii generowanej przez generator jest jeszcze mniejsza, ale wystarczy, aby naładuj latarkę lub telefon.
Stosowany jest również generator termoelektryczny, ale jest to już wersja przemysłowa.
Producent na zamówienie może wykonać urządzenie zapewniające moc wyjściową od 5 kW do 1 MW. Ale to wpływa na wielkość stacji, a także na ilość zużytego paliwa.
Na przykład instalacja produkująca 100 kW zużywa 200 kg drewna opałowego na godzinę.
Ale elektrownia Eco to generator gazu. W jego konstrukcji zastosowano generator gazowy „Cube”, benzynowy silnik spalinowy oraz generator elektryczny o mocy 15 kW.
Oprócz gotowych rozwiązań przemysłowych, można osobno kupić te same termoelektryczne generatory Peltiera, ale bez pieca i używać go z dowolnym źródłem ciepła.
Korzyści z korzystnego odzysku ciepła
Wykorzystanie produktu ubocznego ze sprzętu górniczego i komputerowego jest uniwersalnym rozwiązaniem dla większości użytkowników, a oto dlaczego:
- oszczędność zasobów energetycznych i zapewnienie niezależności energetycznej. Decentralizacja i niezależność od monopolistycznych dostawców ciepła zmniejszy koszty, zwłaszcza w regionach o zimnym klimacie;
- nie ma potrzeby organizowania przejść ciepłych i zimnych, dodatkowo instalować klimatyzatory i inny sprzęt pomocniczy. Proponowane przez nas rozwiązanie to kompleks all-in-one, który łączy się z istniejącą infrastrukturą;
- uzyskiwanie dodatkowych dochodów nie tylko z wydobycia, ale także z działalności gospodarczej wykorzystującej wytworzone ciepło lub z jego sprzedaży;
- integracja z istniejącą infrastrukturą. Zastosowana unifikacja i łatwość montażu pozwalają nam na podłączenie się do istniejących obiektów, a nie na tworzenie nowego kompleksu infrastruktury;
- nie ma negatywnego wpływu na środowisko w postaci zanieczyszczeń termicznych, pojawienia się wysp ciepła, sztucznej inwersji temperatury nad źródłem ciepła. Nie ma mikrokrążenia atmosfery i nie ma komplikacji w mechanizmie przenoszenia zanieczyszczeń.
Stacje domowej roboty
Ponadto wielu rzemieślników tworzy samodzielnie wykonane stacje (zwykle oparte na generatorze gazu), które następnie są sprzedawane.
Wszystko to wskazuje, że możesz samodzielnie wykonać elektrownię z dostępnych narzędzi i wykorzystać ją do własnych celów.
Następnie przyjrzyjmy się, jak możesz samodzielnie wykonać urządzenie.
Oparty na generatorze termoelektrycznym.
Pierwsza opcja to elektrownia oparta na płycie Peltiera. Od razu zauważamy, że domowe urządzenie nadaje się tylko do ładowania telefonu, latarki lub do oświetlenia lampami LED.
Do produkcji będziesz potrzebować:
- Metalowy korpus, który będzie pełnił rolę pieca;
- Płytka Peltiera (sprzedawana osobno);
- Regulator napięcia z zainstalowanym wyjściem USB;
- Wymiennik ciepła lub po prostu wentylator zapewniający chłodzenie (można wziąć komputerową chłodnicę).
Wykonanie elektrowni jest bardzo proste:
- Robimy piec. Bierzemy metalowe pudełko (na przykład obudowę komputera), rozkładamy je tak, aby piekarnik nie miał dna. Wykonujemy otwory w ścianach poniżej w celu doprowadzenia powietrza. U góry można zamontować ruszt, na którym można postawić czajnik itp.
- Zamontuj płytkę na tylnej ścianie;
- Zamontuj chłodnicę na płycie;
- Podłączamy regulator napięcia do zacisków z płytki, z której zasilamy chłodnicę, a także wyciągamy wnioski dotyczące podłączenia odbiorców.
Wszystko działa po prostu: rozpalamy drewno, gdy płyta się nagrzewa, na jej zaciskach będzie generowany prąd, który zostanie dostarczony do regulatora napięcia. Chłodnica uruchomi się i od niej będzie pracować, zapewniając chłodzenie płyty.
Pozostaje tylko podłączyć konsumentów i monitorować proces spalania w piecu (w odpowiednim czasie wyrzucać drewno opałowe).
Oparty na generatorze gazu.
Drugim sposobem na wykonanie elektrowni jest zrobienie generatora gazu. Takie urządzenie jest znacznie trudniejsze w produkcji, ale wydajność energii elektrycznej jest znacznie wyższa.
Aby to zrobić, będziesz potrzebować:
- Pojemnik cylindryczny (na przykład zdemontowana butla gazowa). Będzie pełnić rolę pieca, dlatego należy przewidzieć włazy do załadunku paliwa i oczyszczania stałych produktów spalania, a także dopływ powietrza (do lepszego spalania potrzebny będzie wentylator wymuszony) oraz wylot gazu;
- Chłodnica (może być wykonana w postaci cewki), w której gaz będzie chłodzony;
- Możliwość tworzenia filtra typu „Cyklon”;
- Możliwość tworzenia dokładnego filtra gazu;
- Generator benzynowy (ale możesz po prostu wziąć dowolny silnik benzynowy, a także zwykły asynchroniczny silnik elektryczny 220 V).
Gdzie można skierować ciepło ze sprzętu?
Korzystając z urządzenia BiXBiT, możesz wykorzystać nadmiar ciepła na następujące potrzeby:
- ogrzewanie powietrza nawiewanego lub wody wchodzącej do pomieszczenia, które jest częścią systemu grzewczego (w tym systemu „ciepłej podłogi”) lub dostarczania ciepłej wody do budynku mieszkalnego;
- przejście medium z jednego stanu fazowego do drugiego, wytwarzanie pary. Mówimy na przykład o przejściu fazowym mieszaniny roboczej, aby zapewnić cykle silników cieplnych lub agregatów chłodniczych z kompresją pary;
- ogrzewanie środka suszącego;
- ogrzewanie surowców technologicznych;
- warzenie (wrząca brzeczka);
- rolnictwo (kompleksy szklarniowe, uprawa roślin ciepłolubnych, hodowla zwierząt egzotycznych itp.).
Oto trzy przykłady umieszczenia naszej instalacji w określonych warunkach.
Warsztat przemysłowy. Produkcje tego typu najczęściej otrzymują energię elektryczną po niskich taryfach dla przedsiębiorstw. Istnieją również rezerwowe stacje transformatorowe, które przez większość czasu są bezczynne. Pomieszczenia ogrzewane są paliwami kopalnymi lub elektrycznością.
Umiejscowienie naszej instalacji pozwoli na bardziej efektywne wykorzystanie linii zasilania rezerwowego, a także zaoszczędzi zasoby firmy na ogrzewaniu pomieszczeń poprzez podłączenie do systemu centralnego ogrzewania.
Magazyn, centrum handlowe, budynek biurowy. W tego typu pomieszczeniach obowiązuje średnia taryfa za energię elektryczną, a ponadto mają one rezerwę mocy do zasilania. Pomieszczenia ogrzewane są paliwami kopalnymi lub elektrycznością.
Nasz komputer dostarcza ciepło do pomieszczenia kanałami wentylacyjnymi lub jest podłączony do instalacji centralnego ogrzewania.
Szklarnie. Prywatne firmy rolnicze stosują tanie taryfy lub energię elektryczną z paneli słonecznych. Szklarnie są również ogrzewane głównie energią elektryczną.
Energia elektryczna do ogrzewania doprowadzana jest do zasilania naszej instalacji, która wytwarza ciepło niezbędne do utrzymania wysokiej temperatury. Instalacja działa 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, dzięki czemu rośliny (zwierzęta) stabilnie otrzymują wymagany dopływ energii cieplnej.
Plusy i minusy elektrowni opalanej drewnem
Elektrownia opalana drewnem to:
- Dostępność paliwa;
- Możliwość uzyskania prądu w dowolnym miejscu;
- Parametry otrzymanej energii elektrycznej są bardzo różne;
- Możesz samodzielnie wykonać urządzenie.
- Wśród niedociągnięć zauważono:
- Nie zawsze wysoka wydajność;
- Masywność konstrukcji;
- W niektórych przypadkach wytwarzanie energii elektrycznej jest tylko efektem ubocznym;
- Aby wytworzyć energię elektryczną do użytku przemysłowego, należy spalić dużą ilość paliwa.
Generalnie produkcja i użytkowanie elektrowni na paliwa stałe jest opcją zasługującą na uwagę i może stać się nie tylko alternatywą dla sieci elektroenergetycznych, ale także pomocą w miejscach oddalonych od cywilizacji.
Krótko o zasadzie działania
Aby w przyszłości zrozumieć, dlaczego niektóre części są potrzebne podczas montażu domowego generatora termoelektrycznego, najpierw porozmawiajmy o urządzeniu elementu Peltiera i jego działaniu. Moduł ten składa się z termopar połączonych szeregowo między płytkami ceramicznymi, jak pokazano na poniższym rysunku.
Gdy przez taki obwód przepływa prąd elektryczny, następuje tzw. Efekt Peltiera - jedna strona modułu nagrzewa się, a druga stygnie. Dlaczego tego potrzebujemy? Wszystko jest bardzo proste, jeśli działasz w odwrotnej kolejności: podgrzej jedną stronę płyty, a odpowiednio ochłodź drugą, możesz wygenerować prąd o niskim napięciu i prądzie. Mamy nadzieję, że na tym etapie wszystko jest jasne, dlatego zwracamy się do kursów mistrzowskich, które jasno pokażą, co i jak zrobić generator termoelektryczny własnymi rękami.
