Points d’article
À l’aide d’appareils simples, vous pouvez utiliser la perte de chaleur due au chauffage de l’air ou des liquides. Dans cet article, nous allons vous montrer comment utiliser l’énergie résiduelle des poêles, des chaudières et des feux ouverts en la convertissant en un petit courant électrique à courant continu.
Tout processus chimique a lieu avec la libération de divers types d’énergie. Une source aussi puissante que la combustion a été utilisée à tout moment. On peut l’appeler la principale source de chaleur et de lumière. Presque toutes les substances sur Terre brûlent, tout en émettant de la chaleur et de la lumière en différentes quantités. La conversion de l’énergie thermique en énergie électrique n’est pas difficile si vous disposez d’une turbine à vapeur en état de marche, similaire à celles installées au CHP. Il s’agit d’un appareil encombrant et complexe, qui a peu de chances de trouver sa place dans la chaufferie d’une maison de campagne. Nous tenterons de profiter de la chaleur générée par le chauffage au poêle ou à l’eau.
L’effet Peltier est le phénomène de différence de température lorsque des thermocouples de deux types de conducteurs différents (type p et type n) interagissent lorsqu’un courant continu les traverse. L’effet Seebeck est une conséquence de l’effet Peltier, lorsqu’un courant électrique est généré lorsque l’un des thermocouples est chauffé. Nous ne décrirons pas en détail la thermodynamique du procédé – cette information, difficile à comprendre, peut être facilement trouvée dans les ouvrages de référence. Nous nous intéressons au résultat et aux options pour son utilisation pratique..
Conception du module thermoélectrique
Le module thermoélectrique (TEM) se compose d’une pluralité de thermocouples interconnectés par une plaque de cuivre. Le champ du thermocouple est collé entre deux plaques en céramique. Il est possible d’assembler un tel module uniquement en usine. Mais il sera possible d’assembler plusieurs TEM pour vos propres besoins à la maison. Les éléments Peltier-Seebeck sont disponibles gratuitement dans les magasins spécialisés (et sites Internet) vendant des équipements technologiques.
Nous collectons TEM pour 5 V
De quoi as-tu besoin:
- Module Peltier TEC1-12705 (40×40) – 2 pièces;
- convertisseur élévateur de tension constante EK-1674;
- feuille de duralumin de 3 mm d’épaisseur;
- réservoir d’eau à fond parfaitement plat (seau);
- colle chaude;
- fer à souder.
Nous découpons deux plaques identiques dans une feuille de duralumin, un peu plus de deux modules couchés côte à côte. Nous fixons les plaques sur les modules des deux côtés avec de la colle thermofusible. Nous fixons (thermofusible) le « sandwich » résultant au fond du seau. Une telle conception peut déjà être mise à feu, mais nous obtiendrons 1,5 V inutile en sortie. Pour améliorer les caractéristiques, nous avons besoin d’un convertisseur élévateur, que nous soudons dans le circuit. Il augmentera la tension à 5 V, ce qui est déjà suffisant pour charger un téléphone portable..
Attention! Le convertisseur a des dimensions de 1,5×1,5 cm.En l’absence de compétences professionnelles, confiez la soudure à un spécialiste.
La différence de température dans notre conception est obtenue en chauffant un côté (à partir d’un four ou d’une flamme) et en refroidissant l’autre (eau dans une poche). Bien sûr, plus la différence est grande, plus le module fonctionnera efficacement. Par conséquent, pour fonctionner en mode microgénérateur, une température d’eau relativement basse dans la poche est nécessaire (il est préférable de la remplacer périodiquement). Pour générer le 5 V tant convoité, il suffit de poser la structure sur un verre avec une bougie allumée.
En combinant proportionnellement plus de modules, nous obtenons un système de production d’énergie plus efficace. En conséquence, en augmentant la structure, nous augmentons proportionnellement l’échangeur de chaleur. Dans ce cas, la surface refroidie doit être complètement recouverte d’un récipient d’eau (l’option la plus simple et la plus abordable).
Tout est si simple que l’on souhaite immédiatement assembler plus de modules en un seul système et générer du 220 V à partir du feu. Et puis connectez un réchauffeur d’huile ou un climatiseur. Un système aussi simple a ses inconvénients, et le principal est un faible rendement. Habituellement, ce chiffre ne dépasse pas 5%. Cela conduit à une intensité de courant relativement faible de 0,5 à 0,8 A et une très faible puissance – jusqu’à 4 W.
Pour une pompe ou une lampe à incandescence, c’est négligeable, mais tout à fait suffisant pour:
- charger les batteries jusqu’à la moto (en options proportionnelles aux besoins);
- fonctionnement de lampes à diodes électroluminescentes (LED);
- récepteur de radio.
En hiver, le système, placé sur une source de chaleur située à l’extérieur, fonctionnera le plus efficacement possible..
Le coût des matériaux pour assembler un microgénérateur thermoélectrique pour 5 V:
Nom Prix, frottez. Remarque Module Peltier TEC1-12705 (40×40) * – 2 pièces.. 600 Prix pour 2 pièces. Convertisseur élévateur de tension CC EK-1674 320 Duralumin 300 Fiche pour la version godet Colle thermofusible Radial 150 2 ml Louche cent Nouveau Total pour les matériaux 1470 * – ce modèle d’article a été sélectionné pour des raisons de prix. La gamme de TEM des fournisseurs est assez large, ce qui vous permet de choisir des modèles plus productifs (jusqu’à 8 V) (ils sont nettement plus chers).
Les produits d’usine de cette conception commencent tout juste à apparaître en vente. La production en série est réalisée en petits lots et la gamme est petite. Le coût d’un tel « seau » commence à 2500 roubles.
Un thermogénérateur d’usine est un dispositif basé sur l’effet Peltier-Seebeck qui peut être fixé directement sur une surface chauffée. De la conception décrite ci-dessus, il se distingue par la conception d’usine (et donc la fiabilité), l’absence d’échangeur de chaleur liquide (au lieu de cela – ailettes pour le refroidissement par air) et un prix plus élevé.
Un thermogénérateur de type « voyage » présente les caractéristiques suivantes:
Tension 13,5 V Force actuelle 0,16 A Puissance 2,2 watts Poids 1,6 à 2 kg Câble armé Oui protection contre la surchauffe Oui Ensemble de connecteurs standard Oui Dimensions (environ) 150x150x200 millimètre Prix À partir de 7000 roubles. Comme vous pouvez le voir dans le tableau, la fiabilité et l’utilité d’usine ne sont pas bon marché. Cependant, on ne peut pas dire qu’il est fonctionnellement supérieur à la version maison avec un seau. Un impressionnant 13,5 volts accélérera la charge du téléphone portable, mais vous devrez transporter 2 kg de poids avec vous lors de la randonnée, ce qui est un luxe inabordable (compte tenu de la taille de l’appareil). Et, bien sûr, le prix vous fait réfléchir. Pour ce montant, vous pouvez collecter non pas un « seau thermique », mais un « bac thermique » et recharger calmement votre ordinateur portable. Et encore une nuance – l’appareil doit toujours être fixé sur une plaque métallique en cas d’utilisation d’un feu ouvert.
En général, c’est un ajout agréable et pratique pour ceux qui n’ont aucun problème avec l’argent et l’espace libre dans le coffre..
Four à énergie
À ce jour, un four à énergie est l’apothéose de l’utilisation de la TEM dans la vie quotidienne. Il s’agit d’un produit d’usine, en fait, un poêle-poêle pour tout type de combustible solide avec un module thermoélectrique intégré. Idéal pour les pavillons de chasse, les chalets d’été, les terrains d’hivernage isolés et en général tout type de vie loin de la civilisation. Conçu pour une utilisation autonome (sans dissipateurs de chaleur périphériques), ne dispose que d’un foyer et d’une cheminée. Fournit la préparation des aliments. Les éléments Peltier-Seebeck les plus puissants sont installés sur ce four..
Caractéristiques du four à énergie:
puissance de sortie 25 à 50 W Tension de sortie 12 dans Volume du foyer 30-60 litres Poids 30 à 60 kg Energie thermique 4-6 kW Stabilisateur Oui Connecteurs d’usine Oui protection contre la surchauffe Oui Prix 23 000 à 40 000 RUB. Bien que le four soit portable, c’est certainement la «catégorie des poids lourds» parmi les appareils ménagers. Cependant, l’éventail des tâches du four à énergie est assez large – il peut même charger des batteries de voiture, éclairer des pièces entières avec des lampes LED. Elle trouvera une place dans le wagon expéditionnaire et dans le véhicule tout-terrain de chasse, dans le local technique et à la campagne. En d’autres termes, dans ce cas, nous avons toujours une source de chaleur avec nous, il reste à trouver du carburant.
Dans sa niche, la fournaise énergétique est irremplaçable, même si la durée de vie déclarée par le constructeur – 10 ans est un peu alarmante. Il est à noter que, comme dans le thermogénérateur, il y a la possibilité de remplacement préventif (ou d’urgence) de toutes les pièces jusqu’au corps.
Les modules thermoélectriques sont des objets extrêmement intéressants. Outre les méthodes d’application décrites, elles sont également utilisées pour l’eau et la climatisation. Dans ce cas, un courant continu est fourni au même élément et il fonctionne « dans le sens opposé » – il refroidit l’air. Cette technologie est appliquée avec succès dans les climatiseurs et refroidisseurs d’eau automobiles, dans l’industrie automobile et dans la fabrication de microprocesseurs. Nous décrirons ces appareils dans le prochain article..
Est-ce que les éléments Peltier peuvent vraiment générer de l’électricité gratuitement à partir de la chaleur d’un feu? Est-ce une solution viable pour produire de l’énergie de manière plus durable et respectueuse de l’environnement? Je suis curieux de connaître les avantages et les inconvénients de cette technologie.