Элемент пельтье как генератор электроэнергии
Перейти к содержимому

Элемент пельтье как генератор электроэнергии

  • автор:

Генератор на элементе Пельтье.

В последнее время развелось огромное количество различных электронных устройств, которые я не прочь взять с собой в велопоход. Это и GPS-навигатор, и сотовый телефон (а лучше смартфон или КПК), и фотоаппарат, и велофара — она же стояночный фонарь. У кого-то этот список короче, а у кого-то ещё длиннее. В любом случае каждое их этих устройств при работе поглощает электрическую энергию, которую надо либо возить с собой в виде химических источников тока (в простонародье батарейках и аккумуляторах), либо вырабатывать в пути. Изучая данный вопрос, я наткнулся на довольно оригинальный способ получить электричество из тепла не применяя сложных механических устройств. С помощью эффекта Пельтье.

Не буду подробно описывать тонкости этого эффекта, кто захочет — сам найдет. Вот несколько ссылок:

Единственное, о чём хочу предупредить — не в коем случае не покупать элементы Пельтье у наших продавцов. Эти барыги просят за них такие деньги, за которые китайцы вас просто завалят ими. Чип и Дип продаёт «китайские» ТЕС1-12706 по 1100 рублей за штуку, я же их купил на eBay в 6 раз дешевле, да ещё и с бесплатной доставкой. Более мощные ТЕС1-12709 я брал там же, но у другого продавца по какой-то распродаже мене чем за $10. Такие же «криотермовские» стОят космические 2500 руб. Даже если китайцы завысили цифры параметров, то всё равно выгоднее брать у них.

элементы Пельтье

Итак, мы имеем два представителя термоэректрических модуля: ТЕС1-12706 и ТЕС1-12709 номинальной мощностью 72 и 108 Вт соответственно. Я не сторонник сразу же городить какое-либо устройство, для начала я хотел исследовать термогенераторные свойства этих элементов, сравнить их и на основании этих данных либо отказаться от изготовления генератора, либо продумать его оптимальную конструкцию. То, что с помощью модуля можно получить электричество видно из статей, ссылки на которые приведены выше. И если соединить несколько элементов, то электричества можно получить довольно много. Из других источников было ясно, что КПД этого процесса выработки электричества крайне низкий даже для специальных генераторных модулей. Обычные термоэлектрические модули для бытовых охлаждающих устройств не предназначены для работы при повышенных температурах. Китайцы, у которых я покупал, вообще не указывают максимальную температуру горячей стороны, только разницу 67 °С. Другие продавцы, торгующие подобными модулями, указывают кто 150 °С, кто 180 °С. Криотерм выпускает два вида аналогичных модулей, с максимальной температурой 120 и 150 °С. Эта температура зависит от марки припоя, применяемого для спайки полупроводниковых p- и n-элементов. При использовании ПОСа с температурой плавления около 180 °С максимальная рабочая температура составляет 150 °С. У модулей НОРДа максимальная температура зависит не от припоя, которым спаяны полупроводники, а от клеевого состава.

Схема стенда для тестирования элементов Пельтье

Авторы статей и видеоэкспериментов с элементами Пельтье в качестве электрогенераторов, на мой взгляд, сильно недооценивают данный параметр. А он крайне важен, так как перегрузка по этому параметру ведёт к неминуемому разрушению изделия. И одно дело, когда это происходит в домашней лаборатории при эксперименте и совсем другое дело, когда вы далеко от дома и от источников электроэнергии, а запас этой самой энергии в аккумуляторах вот-вот истечёт. Так как мои модули дёшевы, можно с большой долей вероятности предположить, что при их производстве были использованы дешёвые компоненты и материалы. Самый дешёвый из припоев — ПОС с температурой плавления 180 °С, поэтому зафиксируем максимальную температуру горячей стороны на уровне 150. 160 °С, кратковременно до 170 °С.
Для испытаний был создан стенд, состоящий из нагревающей алюминиевой пластины с двумя нагревателями и охлаждающего компьютерного кулера. Между ними элемент Пельтье, подключенный к активной нагрузке. Активная нагрузка — это не просто резистор, ток через который меняется от приложенного напряжения, это устройство потребляющее стабильный заданный ток независимо от приложенного напряжения. С помощью вольтметра и амперметра можно измерить параметры электрического тока, вырабатываемого элементом Пельтье, в том числе и выдаваемую мощность. Температуру измерял с помощью термопар, подключённых к мультиметрам. Для этого в основании радиатора и в нагревающей пластине были просверлены по одному продольному отверстию, диаметром 2 мм и глубиной около 10. 15 мм. Отверстия заполнялись термопастой КПТ-8, а за тем в них помещались термопары.

Нагревательные элементы стенда для тестирования элементов Пельтье.

Источниками тепла служили два нагревательных элемента ЭО-04, оставшиеся от разборки какого-то военного устройства выпуска 50-60 годов прошлого века. На них хоть и написано 25 Вт, я же подавал более 50 Вт на каждый, ничего страшного не произошло, выдержали перегрузку. Блок питания, питавший эти нагреватели, снабжён амперметром и вольтметром, поэтому посчитать подводимую к нагревателям мощность не составило труда.

Стенд для тестирования элементов Пельтье в сборе

Полностью собранный стенд выглядит так. Снизу нагреватели прикрыты несколькими слоями стеклоткани и стеклотекстолита. Дальше подаём напряжение на нагреватели, включаем активную нагрузку, вольтметр, амперметр и термометры и начинаем эксперимент. Регулируя напряжение блока питания, выставляем определённую мощность нагрева горячей стороны элемента Пельтье. На активной нагрузке тоже есть ручка регулировки потребляемого тока. Весь эксперимент удобнее всего было записать на видеокамеру, а затем перенести данные с видео в таблицу.

Мощность
нагрева, Вт
Ток элемента
Пельтье, А
Напряжение на
элементе Пельтье, В
Мощность элемента
Пельтье, Вт
КПД, % ∆T, °С Эффективность,
мВт/°С
Удельная
эффективность,
Вт/(°С*кг)
45,2 0,134 1,94 0,26 0,567 60 4,333 0,173
0,253 1,57 0,397 0,879 62 6,403 0,256
0,501 0,67 0,336 0,744 63 5,333 0,213
0,603 0,26 0,157 0,348 62 2,532 0,101
63,8 0,135 2,61 0,352 0,551 78 4,513 0,181
0,253 2,41 0,61 0,956 83 7,349 0,294
0,503 1,55 0,78 1,222 85 9,176 0,367
0,798 0,35 0,279 0,437 85 3,282 0,131
99,9 0,134 3,88 0,52 0,521 108 4,815 0,193
0,254 3,48 0,884 0,885 121 7,306 0,292
0,499 2,45 1,223 1,224 126 9,706 0,388
0,907 0,4 0,363 0,363 126 2,881 0,115
Мощность
нагрева, Вт
Ток элемента
Пельтье, А
Напряжение на
элементе Пельтье, В
Мощность элемента
Пельтье, Вт
КПД, % ∆T, °С Эффективность,
мВт/°С
Удельная
эффективность,
Вт/(°С*кг)
61,9 0,135 2,05 0,277 0,448 58 4,776 0,217
0,25 1,76 0,44 0,711 56 7,857 0,357
0,5 1,1 0,55 0,889 50 11 0,5
0,904 0,47 0,425 0,687 53 8,019 0,364
80,9 0,136 2,7 0,367 0,454 76 4,829 0,219
0,254 2,39 0,607 0,751 73 8,315 0,378
0,495 1,78 0,881 1,09 70 12,586 0,572
1,076 0,55 0,592 0,732 66 8,97 0,408
99,0 0,134 3,26 0,437 0,441 92 4,75 0,216
0,259 2,94 0,761 0,769 89 8,551 0,389
0,516 2,2 1,135 1,147 83 13,675 0,622
1,243 0,73 0,907 0,916 82 11,061 0,503

Как видно, КПД данного процесса преобразования тепла в электричество весьма мал. Конечно мои данные немного занижены, так как не всё тепло, вырабатываемое нагревателями, проходило сквозь элемент Пельтье. Некоторая его часть рассеивалась в окружающую среду, но для приблизительной прикидки мои данные подходят. Но интересны не просто цифры КПД и, следовательно, вырабатываемой мощности, а их зависимость от тока в цепи. Если построить графики зависимости мощности элементов Пельтье от тока, то мы видим явный максимум около 0,5 А для ТЕС1-12706 и около 0,8 А для ТЕС1-12709. Причём, с ростом разности температур на сторонах элемента максимум смещается в сторону больших токов.

Самый интересный и показательный параметр данных таблиц — это эффективность. Эффективностью в этих экспериментах я назвал мощность вырабатываемого электрического тока данным элементом при разности температур на его горячей и холодной сторонах в 1 ºС. На этих графиках видно, что зависимость эффективности от тока тоже имеет ярко выраженный максимум.

Исходя из приведённых выше графиков становиться очевидным тот факт, что при сооружении электрогенератора на основе модулей Пельтье необходимо контролировать ток в цепи отбора электрической мощности. Я просмотрел пару десятков видеоэкспериментов и ни в одном этот по сути основной параметр не учитывался. Не знаю учитывают ли его производители термоэлектрических модулей или нет. Лично для меня это было откровением, я предполагал линейную или близкую к ней зависимость. И если предполагается использование термогенератора в походных условиях, то в этом случае необходимо снабдить его контроллером, который будет регулировать выходной ток элемента в зависимости от разности температур и потребляемой подключенными устройствами мощности.
Приведу ещё пару информативных графиков. Первый — зависимость мощности модуля ТЕС1-12709 от разности температур его горячей и холодной сторон. Если сравнивать прямые для токов 135 мА и 500 мА, то очень примечателен тот факт, что при увеличении разности температур на 20 °С для 135 мА приводит к увеличению мощности на 0,1 Вт, что составляет 33% от первоначальной мощности. Такое же увеличение разности температур для 500 мА увеличивает мощность модуля на 0,33 Вт, что составляет 60% от первоначальной цифры. Это говорит о том, что ток потребления от элемента Пельтье — очень важный параметр эксплуатации его в качестве электрогенератора. Второй график — вольт-амперная характеристика того же модуля. Здесь наглядно можно сравнить максимальные мощности при разном перепаде температур. Площадь треугольника, образованного соответствующей прямой и осями координат и есть максимальная мощность элемента Пельтье при данной разности температур.

Ну чтож, все графики начерчены, все таблицы заполнены, теперь можно и помечтать. В целом если прикидывать энергопотребление в походе по максимуму, то получается следующее:
• GPS-навигатор — 0,3 Вт х 10 ч = 3 Вт*ч в день;
• фотоаппарат (зеркалка Canon) — аккумулятор 8 Вт*ч на 4 дня = 2 Вт*ч в день;
• видеокамера (видеорегистратор для запечатления интересных моментов поездки, около 1 часа видео в день) — 1,6 Вт*ч в день;
• сотовый телефон — около 0,2 Вт*ч в день;
• светодиодный фонарик для подсвечивания стоянки вечером — 2 Вт*ч в день.
Итого получаем: 3 + 2 + 1,6 + 0,2 + 2 = 8,8 Вт*ч в сутки. С учётом потерь при зарядке аккумуляторов этих устройств и непредвиденные траты можно с лёгкостью округлить эту цифру до 10 Вт*ч в сутки, что приблизительно равно трём NiMH аккумуляторам формфактора АА (по 3,2 Вт*ч). Будем считать, что именно это количество электроэнергии позволяет комфортно путешествовать по ранее запланированному маршруту не ограничивая свои творческие позывы. Этот расчёт более-менее верен для одиночной вылазки или группы из двух человек. Если народу больше, то тут на каждого добавляется дополнительный потребитель, будь то сотовый или ещё один фотоаппарат. Я думаю что на каждого «лишнего» участника можно смело прибавлять по 1 Вт*ч, то есть для группы из 6-ти человек комфортный уровень энергопотребления составит 14 Вт*ч или около 4,5 аккумулятора АА. Предположим что поход длиться 10 дней, то для группы из 2-х человек понадобится 100 Вт*ч энергии, это 31 NiMH аккумулятор общей массой 31 х 31,5 = 976,5 г. То есть почти 1 кг аккумуляторов. Если брать щелочные батарейки, то самые лучшие отдают 2,2 Вт*ч и их потребуется 45 штук. Массу их не знаю, но даже если они по 25 г, то в сумме уже больше килограмма набирается. Для группы из 6-ти человек общее количество электроэнергии составляет 140 Вт*ч, это почти 44 аккумулятора массой 1386 г или 64 батарейки ещё большей массой. Если брать с собой LiPo аккумуляторы, какие используют моделисты, то для двух человек это будет аккумулятор массой 100 Вт*ч ÷ 160 Вт*ч/кг = 0,625 кг или 625 г. Для группы из 6-ти человек масса LiPo аккумулятора составит 875 г.
Теперь прикинем как обстоят дела с термогенератором. Допустим у нас модуль (или модули) ТЕС1-12709, греем его не выше 150 °С, охлаждаем в ручье с температурой 15 °С, то есть на холодной стороне будет 20 °С, перепад температур 150 — 20 = 130 °С. Для такого значения разности температур у меня нет показателя эффективности, придётся считать. Берём два максимальных значения на графике зависимости эффективности от тока для ТЕС1-12709, например 13,6 мВт/°С для усреднённой разности температур 71 °С и 15,7 мВт/°С для 87 °С и рассчитываем на какую величину увеличилась эффективность при повышении разности температур на 87 — 71 = 16 °С. Получается на 2,1 мВт/°С. А дальше по пропорции: если увеличение разности в 16 °С привело к увеличению эффективности на 2,1 мВт/°С, то увеличение разности на 130 — 87 = 43 °С приведёт к увеличению эффективности на (43 х 2,1) ÷ 16 = 5,6 мВт/°С. Значит эффективность при разности температур в 130 °С будет равна 15,7 + 5,6 = 21,3 мВт/°С. В итоге получаем 21,3 х 130 = 2769 мВт или 2,8 Вт. Это довольно близкое к реальности значение если судить по тому, что в некоторых видеоэкспериментах два модуля выдавали 4. 6 Вт. Чтобы с помощью одного модуля получить 10 Вт*ч энергии, надо чтобы генератор работал 10 ÷ 2,8 = 3,57 ч, а для 14 Вт*ч — 5 часов. То есть если использовать термогенератор состоящий из 2-х элементов Пельтье, то выработка электроэнергии даже для большой группы не занимает очень много времени.
Единственная серьёзная проблема, возникающая при производстве электричества в походе этим методом — это рассеяние тепла на холодной стороне. Самый лучший и оптимальный — водяное охлаждение, так как вода имеет большую теплоёмкость. В этом плане водным туристам повезло больше, чем велосипедистам: у них способ передвижения связан именно с водой и если продумать конструкцию генератора (очень странно, почему она до сих пор не продумана и не реализована в промышленных объёмах), то выработка электроэнергии у них может происходить во время движения. Генератор частично погружён в воду, частично плавает на поверхности. В печь по мере расходования подгружается топливо, снаружи это всё охлаждается водой. Топливо собирается и готовиться на привале.
Если заморачиваться с собиранием дров и сосновых шишек не хочется, то можно подумать над конструкцией газовой печи. Тут стоит немного посчитать. Итак, имеем:
баллон сжиженного газа для газовых горелок с топливом массой 450 г.;
состав: изобутан — 72%, пропан — 22%, бутан — 6%, в пересчёте на массу это 324 г, 99 г и 27 г соответственно;
теплоты сгорания для этих газов равны соответственно 49,22 МДж/кг, 48,34 Мдж/кг и 49,34 МДж/кг.
После умножения и сложения имеем 22,07 МДж в одном баллоне сжиженного газа. Принимаем КПД нашего генератора равное 1%, следовательно получаем в качестве электроэнергии 220 кДж, что составляет 61,3 Вт*ч. С чем можно сравнить? Ну например с 19-тью NiMH аккумуляторами АА. Не густо и довольно накладно, газ не дешёв.
Раз использовать газ дорого, то можно придумать что-то с использованием жидкого топлива, например бензина. Я немного порылся в интернете на предмет дешёвого катализатора для каталитических горелок, но кроме оксида хрома (VI), полученного из бихромата аммония ничего не нашёл. Да и с ним не всё так гладко, но при желании, путём некоторого количества экспериментов можно и тут добиться стабильных положительных результатов. В каталитических грелках китайского производства скорее всего используются элементы платиновой группы в микроколичествах. Вот бы катализатор как в этой грелке, но большего размера для элементов Пельтье. Получился бы компактный и лёгкий генератор. Теплота сгорания бензина 44,5 МДж/кг, плотность 0,74 кг/л, с одного литра бензина имеем 33 МДж энергии, при 1%-ном КПД это 330 кДж или 91,6 Вт*ч электроэнергии (28 аккумуляторов АА). Более бюджетный вариант, но всё таки собирать и заготавливать имеющееся в природе бесплатное топливо естественно выгоднее, и у него нет одной очень неприятной особенности, присущей тем запасам, которые покупаются в магазине — оно не заканчивается в самый неподходящий момент.

Можно и дальше разглагольствовать и мечтать, но всё таки подведём итог. Использовать элемент Пельтье (или термоэлектрический модуль) для выработки электроэнергии в походных условиях можно и, при использовании подножного топлива природного происхождения, достаточно выгодно. Использовать такие генераторы удобнее в водных походах так как есть возможность вырабатывать электричество во время движения по маршруту. В велопоходах это возможно только на стоянке. Ну и конечно такие генераторы имеют смысл только в дальних походах по малонаселённой местности.

P.S.
Присмотрел у одного китайского продавца модуль на 230 Вт (ТЕС1-12726). Хочу попробовать как он будет вырабатывать электричество, так что продолжение следует.

Пельтье Термоэлектрический генератор SP1848-27145

Пельтье Термоэлектрический генератор SP1848-27145

Термоэлектрический генератор SP1848-27145 — это устройство на эффекте Пельтье — Зеебека для получения электричества, а чтобы охладить или нагреть что-либо можно подключить источник электроэнергии к выводам термоэлемента.

  • Максимальное напряжение: DC 4.8V
  • Максимальный ток: 669mA
  • Максимальная мощность: 3.4W
  • Вид модуля: однокаскадный
  • Рабочая температура: 150℃
  • Размеры модуля: 40 x 40 х 4мм

С этим товаром покупают:

Для получения электричества от термоэлектрического генератора SP1848-27145 необходимо одну сторону термоэлемента охладить, а другую нагреть. При разнице температур между холодной и горячей сторонами термоэлемента, возникает разница электрических потенциалов – появляется + и -. Чем больше разница этих температур, тем выше мощность термоэлектрического генератора.

Для увеличения выходного напряжения от термоэлектрического генератора SP1848-27145 его можно подключить к повышающему преобразователю напряжения

При протекании тока через термоэлектрический генератор, одна сторона будет нагреваться, другая сторона охладиться вплоть до минусовой температуры. Чем больше ток, тем выше разница температур, конечно в определенных пределах. При смене полярности питания, так же меняются местами горячая и холодная сторона.

  • работает всегда и везде где есть тепло и холод;
  • бесшумность, высокая надежность и долговечность;
  • отсутствие вибраций и подвижных, изнашиваемых частей;
  • возможность каскадного соединения — последовательно, параллельно.

Применение термоэлектрического генератора SP1848-27145:

Как правило, элементы Пельтье используют в основном, как генераторы холода, при проектировании мобильных холодильников, мини баров, кулеров для прохладительных напитков.

Если одну сторону термоэлектрического генератора нагревать, а другую сторону охлаждать — элемент начинает вырабатывать электричество. Например, для авторских электроизделий:

В качестве источника тепла можно использовать Солнце, горячую воду, свечку или костёр. Охлаждать термоэлектрический генератор можно холодной водой, льдом, снегом или холодным ветром.

Область применения теплогенератора, практически, ничем не ограничивается.

Тепловые электрогенераторы широко используются совместно с газовыми котлами и печками, геотермальными источниками, плитками для приготовления пищи, системами горячего водоснабжения и отопления, и просто с обычными кострами.

Имея у себя незаменимый и универсальный компактный термоэлектрический генератор, вы в любое время и в любом месте сможете зарядить Ваш телефон, смартфон, планшет, плеер, фотоаппарат или любые другие мобильные устройства.

С помощью термоэлектрического генератора SP1848-27145 можно добывать электричество в походах, путешествиях, экспедициях для обеспечения электропитания, освещения и зарядки различных устройств.

Термоэлектрический генератор SP1848-27145, незаменим для туристов – разведя костер, что бы обогреться или приготовить пищу, Вы сможете подзарядить аккумуляторы мобильных устройств и светодиодных фонарей!

Термоэлектрические генераторы помогут сэкономить Ваши расходы на сжигаемое топливо!

Обогревая помещение водогрейным котлом, Вы можете получить дополнительную электроэнергию практически бесплатно!

Легкий вес, малый размер, простота использования, делает термогенератор SP1848-27145 незаменимым и универсальным в экстремальных ситуациях.

Внимание, при использовании модуля SP1848 необходимо использовать радиатор, в противном случае он может выйти из строя от перегрева!

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Если сварить вместе два прутка из разных металлов, и начать нагревать место соединения, то на их концах появиться небольшое напряжение. В начале прошлого века по этому принципу делали тепловые генераторы для питания раций, которые снимали энергию с тепла костра. Повторить такое устройство можно и в домашних условиях, построив его на базе элементов Пельтье.

Материалы:

  • 4 элемента Пельтье — http://alii.pub/5p40l2
  • повышающий преобразователь до 5 В — http://alii.pub/5p40ra
  • термопаста — http://alii.pub/5p40vy
  • алюминиевая профильная труба 20х20 мм;
  • стальная тарелка;
  • стальной скребок для мытья посуды;
  • свеча таблетка;
  • листовой алюминий или полоса 40 мм.

Процесс изготовления теплового электрогенератора

Для изготовления теплообменника генератора нужно нарезать 4 заготовки из профильной трубы длиной по 60 мм.

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Они просверливаются. К полученным отрезкам прикручиваются 3 боковые стенки из алюминиевой полосы шириной 40 мм. Внизу они подгибаются для устойчивости конструкции. Образованное ими окно под теплообменником необходимо, чтобы вставлять свечу.

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Чтобы элемент Пельтье выдавал электричество, одна его сторона должна быть холодной, а вторая горячей. Поэтому для каждого из них нужно собрать радиатор. Он делается из той же алюминиевой полосы или листа, что и боковые стенки теплообменника. Радиатор представляет собой 3 заготовки разного размера, подогнутые с двух краев. Их ребра должны иметь такой угол изгиба, чтобы не мешать соседним радиаторам на теплообменнике. Гнуть удобно прижимая пластины в центре сначала профильной трубой 40 мм, затем 25 мм и 10 мм.

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Детали радиатора просверливаются, в местах прилегания они смазываются термопастой. Их необходимо стянуть винтами с потайной головкой. Далее нужно зажать элементы Пельтье между теплообменником и радиаторами. Винтами при такой конфигурации это сделать не получится, поэтому можно использовать прижимы из тонкой проволоки.

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Теплоэлектрический генератор готов к использованию. В трубки его теплообменника запрессовывается распущенный скребок для мойки посуды. Он позволит более эффективно снимать тепло со свечи.

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Под генератор устанавливается свеча. В таком виде он уже выдает почти 1,5 В. Этого мало, поэтому нужно подключить преобразователь на 5 В. Для устойчивости генератор лучше прикрутить ко дну металлической миски.

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

Чтобы прибор генерировал больше электричества, можно вставить в свечу 2 дополнительные фитили.

Самодельный генератор для получения электричества от тепла свечи

После такой доработки 4 элемента Пельтье выдают почти 5 В. Однако для подзарядки смартфона этого мало. Телефон видит зарядку, но его текущие траты на подсветку экрана выше притока, поэтому он будет разряжаться. Зарядить получится только старый кнопочный мобильник в отключенном состоянии. Реально заряда хватает только для питания простенького Arduino или светодиодных фонарей.

Alex_EXE

В прошлых статьях было рассказано об элементах пельтье и как они себя ведут в режиме теплового насоса. В этой, заключительной статье, расскажу вам о том, что эти модули не только способны прилично кушая электричество обеспечивать разность температур на своих сторонах, но и сами способны вырабатывать электроэнергию, если одну сторону элемента принудительно охлаждать, а вторую нагревать.

Без нагрузки, перепад температур ~100°С, элемент пельтье TB109-0.6-0.8

Без нагрузки, перепад температур ~100°С

В этих испытаниях добровольцем выступил небольшой модуль TB109-0.6-0.8, с площадью поверхности всего 3,12кв.см., напомню вам его ро. вид и характеристики:

элемент пельтье TB109-0.6-0.8

TB109-0.6-0.8

Для испытаний пельтье в режиме электрогенератора был собран небольшой стенд, который содержит следующие приборы: нагреватель, вольтметр, амперметр и нагрузку, так же понадобился радиатор и кусочек льда в водонепропускаемом пакете, ну и конечно сам подопытный TB109-0.6-0.8. В качестве нагревателя выступил 20Вт резистор на 5,6Ом, который был разогрет примерно до 80-90 градусов. Для улучшения теплового контакта элемента пельтье с нагревателем была применена намакондовская термопроводящая прокладка, вытащенная из какого то отмучавшегося компьютерного блока питания.

Собранный испытательный стенд

Собранный испытательный стенд

Приступим к тестам.

Первый тест был проведён с 1Омной нагрузкой, подключенной к выводам пельтье, в качестве охладителя был использован радиатор комнатной температуры.

Нагрузка 1Ом, перепад температур ~60°С, элемент пельтье TB109-0.6-0.8

Нагрузка 1Ом, перепад температур ~60°С

С модуля удалось получить 0,117В при токе 119,5мА или 14мВт, при разности температур примерно в 60 градусов.

Дальше было решено охлаждать подопытного более кардинальными мерами, для этого в дело пошли кусочки льда из морозильника.

Нагрузка 1Ом, перепад температур ~100°С, элемент пельтье TB109-0.6-0.8

Нагрузка 1Ом, перепад температур ~100°С

При разности температур в 100 градусов модуль выдал результаты получше, а именно: 0,21В 0,22А или 46мВт.

Следующий тест был проведен с нагрузкой в 20Ом.

Нагрузка 20Ом, перепад температур ~100°С, элемент пельтье TB109-0.6-0.8

Нагрузка 20Ом, перепад температур ~100°С

Модуль выдал 1,31В при токе 66мА или 86мВт.

На холостом ходу, первое фото, модуль выдал 2,19В.

Вывод – модули пельтье можно с успехом использовать для генерации электричества. Если модуль в 109 термопар, площадью 3,12кв.см. при разности температур в 100 градусов смог выдать 86мВт при полутора вольтах и более 2-х В на холостом ходу, то модуль с гораздо большей площадью и разностью температур хватит на питания небольшого светодиодного осветителя или радиоприёмника, или же для зарядки аккумуляторов. Но, к сожалению, такое их применение сильно ограничивается их ценой.

Примеры применения: различные ТЭГи, от портативных туристических, которые можно прикрепить к котелку у костра и слушать радио, до РИТЭГов, которые применяются для питания удалённых труднодоступных автономных объектов (например – маяки) или на космических спутниках.

Благодарность за предоставленные модули фирме – Радиоэлектроника.

6 комментариев на « Элемент пельтье, режим электрогенератора»

  1. EXE пишет 11.01.2013 в 11:13 #

А при последовательном соединении нескольких модулей напряжение увеличится? или же ток от одного будет действовать на другой и второй соответственно будет работать не как генератор?

Увеличится. Можно даже до 220 В добраться
Элемент П. необязательно нагревать. Он будет генерить электричество и в условиях холода.

Да, главное разность температур и чем она больше — тем больше генерация. Вот только зачастую нагревать легче, чем охлаждать.

а из китайских модулей что нибудь можете порекомендовать? использовал Tec1-12706 так попалил много, нужно было 5 вольт и хотя бы 2000 миллиампер, но не как не мог нормальную систему охлаждения сделать, можете вообще посоветовать, может кто шарит, делал подобное

Вопрос, скорее гипотетический.Можно ли вырабатываемым электричеством дополнительно отапливать лоджию квартиры в северных широтах в зимнее время плёночным тёплым полом,если на улице -30С, а дома +20С?

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *