Преобразование тепловой энергии в электрическую

Содержание

МГД-генераторы электроэнергии

Магнитогидродинамический генератор мощности генерируют электроэнергию посредством взаимодействия движущейся жидкости (обычно ионизированный газ или плазма) и магнитного поля. С 1970 года в нескольких странах были проведены исследовательские программы МГД с особым акцентом на использование угля в качестве топлива.

Основополагающий принцип генерации MHD-технологий элегантен. Как правило, электропроводящий газ образуется при высоком давлении путем сжигания ископаемого топлива. Затем газ направляется через магнитное поле, в результате чего внутри него действует электродвижущая сила в соответствии с законом индукции Фарадея (названным в честь английского физика и химика XIX века Майкла Фарадея).

Система МГД представляет собой тепловой двигатель, включающий расширение газа от высокого до низкого давления так же, как и в обычном газовом турбогенераторе. В системе МГД кинетическая энергия газа преобразуется непосредственно в электрическую энергию, так как ей разрешено расширяться. Интерес к генерированию МГД был первоначально вызван открытием того, что взаимодействие плазмы с магнитным полем может происходить при гораздо более высоких температурах, чем это возможно во вращающейся механической турбине.

Предельные характеристики с точки зрения эффективности в тепловых двигателях были установлена в начале XIX века французским инженером Сади Карно. Выходная мощность МГД-генератора для каждого кубического метра его объема пропорциональна продукту газопроводности, квадрату скорости газа и квадрату силы магнитного поля, через который проходит газ. Для того, чтобы МГД-генераторы работали конкурентоспособно, с хорошей производительностью и разумными физическими размерами, электропроводность плазмы должна быть в диапазоне температур выше 1800 К (около 1500 С или 2800 F).

Выбор типа МГД-генератора зависит от используемого топлива и применения. Обилие запасов угля во многих странах мира способствуют развитию углеродных систем МГД для производства электроэнергии.

Примеры [ править ]

Примеры наборов преобразований энергии в машинах править

Угля -fired электростанции включает в себя эти энергетические преобразования:

Химическая энергия угля преобразуется в тепловую энергию в выхлопных газах горения.
Тепловая энергия выхлопных газов преобразуется в тепловую энергию пара за счет теплообмена.
Тепловая энергия пара преобразуется в механическую энергию в турбине
Механическая энергия турбины преобразуется генератором в электрическую, что является конечной мощностью.

В такой системе первый и четвертый этапы очень эффективны, но второй и третий этапы менее эффективны. Самые эффективные газовые электростанции могут достигать 50% эффективности преобразования. [ необходима цитата ] Мазутные и угольные станции менее эффективны.

В обычном автомобиле происходят следующие преобразования энергии:

Химическая энергия топлива преобразуется в кинетическую энергию расширяющегося газа посредством сгорания.
Кинетическая энергия расширяющегося газа преобразуется в линейное движение поршня
Преобразование линейного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала
Вращающееся движение коленчатого вала передано в трансмиссию
Вращательное движение вышло из коробки передач
Вращательное движение передается через дифференциал
Вращательное движение передавалось от дифференциала на ведущие колеса
Вращательное движение ведущих колес преобразовано в поступательное движение автомобиля.

Другие преобразования энергии править

Ветряная электростанция Ламаталавентоса

Есть много разных машин и преобразователей, которые преобразуют одну форму энергии в другую. Ниже приводится краткий список примеров:

Термоэлектрический ( тепло → электрическая энергия )
Геотермальная энергия (Тепло → Электрическая энергия)
Тепловые двигатели , такие как двигатель внутреннего сгорания, используемый в автомобилях, или паровой двигатель (Тепло → Механическая энергия)
Тепловая энергия океана (Тепло → Электрическая энергия)
Плотины гидроэлектростанций ( Гравитационная потенциальная энергия → Электрическая энергия)
Электрический генератор ( Кинетическая энергия или Механическая работа → Электрическая энергия)
Топливные элементы ( Химическая энергия → Электрическая энергия)
Батарея (электричество) (Химическая энергия → Электрическая энергия)
Огонь (Химическая энергия → Тепло и свет)
Электрическая лампа (Электроэнергия → Тепло и свет)
Микрофон (Звук → Электрическая энергия)
Волновая мощность (Механическая энергия → Электрическая энергия)
Ветряные мельницы ( энергия ветра → электрическая энергия или механическая энергия)
Пьезоэлектрики (Деформация → Электрическая энергия)
Трение (кинетическая энергия → тепло)
Электронагреватель (Электроэнергия → Тепло)
Фотосинтез (Электромагнитное излучение → Химическая энергия)
Гидролиз АТФ (Химическая энергия в аденозинтрифосфате → механическая энергия)

Автономные термоэлектрические генераторы

Именно простота и надежность обусловили использование ТЭГ в отдаленных и труднодоступных регионах для автономного энергоснабжения. К примеру, они применяются для питания навигационных маяков и метеорологических станций. Зачастую это разновидность газовых генераторов — ГТЭГ, где для нагревания используется природный газ.

Отдельно стоит упомянуть радиоизотопные ТЭГ, в которых источником тепла является естественный распад изотопов. Автоматическая межпланетная станция Кассини, запущенная к Сатурну в 1997 году была оборудована таким источником.

Для нагрева в РИТЭГ было использовано 32,8 килограмма изотопа плутония-238.

Практическая работа преобразователя

Преобразование тепловой энергии в электрическую осуществляется по определенной схеме. Когда питание подается к обмотке, происходит возникновение магнитного потока, расходящегося по боковым стержням.

Подвижный элемент притягивается к боковому стержню и замыкает необходимый воздушный зазор. Происходит возрастание магнитного потока, при этом, нагреваемый элемент попадает под влияние теплопровода. Он нагревается до определенной температуры, при которой происходит потеря магнитных свойств.

Подвижный элемент притягивается к зазору и магнитная цепь бокового стержня замыкается.Таким образом, в одном из боковых стержней магнитное поле растет, а в другом оно падает. Этот процесс неоднократно повторяется.

Конечным результатом всех этих действий является электроэнергия. Ее количество и мощность полностью зависят от того, с какой скоростью подается тепло и охлаждение. От этого же зависти и КПД всей системы.

Изготовление ТЭГ своими руками

Чтобы создать термоэлектрический генератор для дома, требуется использовать элемент Пельтье — специальный компонент, изготавливаемый для данных целей и доступный в продаже.

Принципиальное устройство ТЭГ таково:

Необходимо взять две посудины схожей формы (к примеру, две кружки), но одна по размерам должна быть несколько меньше другой, чтобы она могла в ней поместиться.
На дно большей кружки помещают элемент Пельтье с выведенными от него проводами, а сверху его накрывают второй кружкой.
Провода, идущие от элемента Пельтье, соединяют с преобразователем напряжения.
Далее во внутреннюю кружку наливают холодную воду либо кладут снег, после этого данную мини-установку начинают нагревать.

Желательно использовать элемент Пельтье с как можно большим количество термоэлементов. К примеру, модель, которая обладает 127 термоэлементами, рассчитана на силу тока до 12 ампер.

Принцип работы

Обозначения:

1 – медный проводник.
2 – проводник из сурьмы.
3 – стрелка компаса.
А и В – места контакта двух проводников.

При нагревании одного из контактов стрелка отклонялась, что свидетельствовало о наличии магнитного поля, вызванного ЭДС. При нагреве другого контакта, направление ЭДС менялось на противоположное. Соответственно, при разрыве цепи, можно зафиксировать разность потенциалов на ее концах.

Через 12 лет, после публикации Зеебеком результатов своих опытов, французским физиком Жаном Пельтье был обнаружен обратный эффект. Если через цепь термопары пропускать ток, то в местах контакта этих веществ возникает разность температур. Мы не будем приводить описание опыта Пельтье, а также данные по современным одноименным элементам, эту информацию можно найти на нашем сайте.

По сути, оба эти эффекта обратные стороны одного термоэлектрического явления, позволяющего напрямую получать электричество из тепловой энергии. Но, до открытия полупроводников, термоэлектрический эффект не находил практического применения, ввиду неприемлемо низкого КПД. Поднять его до 5% удалось только в середине пошлого века. К сожалению, даже у современных полупроводниковых элементов, этот показатель остается на уровне 8%-12%, что не позволяет рассматривать генераторы данного типа в качестве серьезных конкурентов ТЭС.

Современный элемент Пельтье с указанием размеров

Как создавались термогенераторы

Уже в середине 19 века делались многочисленные попытки для создания термогенераторов – устройств для получения электрической энергии, то есть для питания различных потребителей. В качестве таких источников предполагалось использовать батареи из последовательно соединенных термоэлементов. Конструкция такой батареи показана на рис. 2.

Рис. 2. Термобатарея, схематическое устройство

Первую термоэлектрическую батарею создали в середине 19 века физики Эрстед и Фурье. В качестве термоэлектродов использовались висмут и сурьма, как раз та самая пара из чистых металлов, у которой максимальная термоэдс. Горячие спаи нагревались газовыми горелками, а холодные помещались в сосуд со льдом. В процессе опытов с термоэлектричеством позднее были изобретены термобатареи, пригодные для использования в некоторых технологических процессах и даже для освещения. В качестве примера можно привести батарею Кламона, разработанную в 1874 году, мощности которой вполне хватало для практических целей: например для гальванического золочения, а также применения в типографии и мастерских гелиогравюры. Примерно в то же время исследованием термобатарей занимался и ученый Ноэ, его термобатареи в свое время также были распространены достаточно широко.

Но все эти опыты, хотя и удачные, были обречены на провал, поскольку термобатареи, созданные на основе термоэлементов из чистых металлов, имели весьма низкий КПД, что сдерживало их практическое применение. Чисто металлические пары имеют КПД лишь несколько десятых долей процента. Намного большим КПД обладают полупроводниковые материалы: некоторые окислы, сульфиды и интерметаллические соединения.

Историческая справка

Термоэлектрические эффекты или термоэлектричество, своим открытием обязано нескольким ученым. Впервые явление открыл немецкий физик Томас Иоганн Зеебек, в 1821 году. Оно получило название «Эффект Зеебека».

Обратное свойство – нагревание или охлаждение разнородных проводников воздействием электрического тока, в 1834 году изучил француз Жан Пельтье, его именем назван и сам эффект и термоэлектрический преобразователь, получивший название элемент Пельтье. Свой вклад в исследования внесли, также русский физик Эмилий Ленц в 1838 г. и британец Уильям Томпсон в 1851 г.

Причина, по которой эти технологии не получили широкого распространения, заключается в низком КПД, при использовании чистых металлических пар — это сотые доли процента. Немногим более эффективными — 1,5-2,0% оказались термоэлементы из полупроводников, которые начали использоваться в середине XX века.

Можно вспомнить довольно известный «партизанский котелок», от которого питались радиостанции. Выпускалась модель термоэлектрического генератора ТГК-3. Фото термоэлектрического генератора ТГК-3 представлены в нашей галерее.

Была отсылка к теме термоэлектрических генераторов и в советской фантастике — в 1930-х годах Роман Адамов написал научно-фантастический роман «Тайна двух океанов», о похождениях подводной лодки «Пионер», источником энергии в которой служила термопара.

Приливная энергетика

Используетсяэнергия приливов и отливов Мировогоокеана.

Двараза в сутки уровень в океане топоднимается, то опускается. Это происходитпод действием гравитационных сил солнцаи луны, которые притягивают к себе водыокеана.

Уберега разность уровней воды приливаи отлива достигают более 10 метров. Еслив заливе на берегу моря, в устье реки сделать плотину, то в таком водохранилищеможно создать запасы воды во времяприливов. А при отливе воду пропускаютчерез гидротурбины, в результате энергияпреобразуется в электрическую.

Недостатки:

Дороговизна строительстваНеравномерность выработки электроэнергии

Термоэлектрические генераторы промышленного применения

В качестве источника тепла для современных промышленных ТЭГ чаще всего применяют тепловую энергию, выделяемую при сжигании природного газа. Также используется тепловая энергия, отводимая от двигателей внутреннего сгорания, тепловая энергия пара, другие доступные источники тепла на промышленных объектах. Выходная мощность генераторов определяется типом и числом термоэлектрических модулей, входящих в состав генератора, а также конструкцией радиаторов. Линейка выпускаемых компанией «Криотерм» ТЭГ промышленного назначения обеспечивает возможность получения электрической мощности от 2 до 200 Вт от одного генератора. Следует отметить, что производитель указывает выходную мощность для наихудших условий эксплуатации и среднестатистически можно ожидать результаты, превосходящие гарантированные в полтора раза и более. При выполнении условий согласования можно суммировать вырабатываемую мощность от нескольких генераторов.

В упрощенном виде термоэлектрический генератор можно представить в виде металлической теплораспределительной пластины со стороны источника тепла, термоэлектрического генераторного модуля (ТГМ) и охлаждающего радиатора, отводящего тепло, проходящее через модуль в окружающим среду и создающего необходимый для работы ТГМ перепад температур (рис. 1). Вся конструкция должна сжиматься с усилием, обеспечивающим надежную передачу тепла от источника в окружающую среду с одной стороны и не допускающей превышения допустимого усилия при тепловом расширении конструкции.

Рис. 1. Базовая конструкция термоэлектрического генератора

На рисунке видно, что сжатие обеспечивается с помощью резьбовых соединений и рессорной пружины. Пружины могут быть также иной конструкции, например витой или дисковой. Целью конструкции является обеспечение равномерности усилия сжатия в заданном интервале температур. Благодаря своей простоте базовая конструкция обладает высокой надежностью и долговечностью (срок службы может превышать 10 лет).

Виды генерации электроэнергии

Преобразование природных источников энергии в электричество, тепло или кинетическую энергию требует максимальной эффективности, особенно на газовых и угольных электростанциях, чтобы снизить объемы выбросов СО2. Существуют различные способы преобразование тепловой энергии в электрическую, зависящие от типов первичной энергии.

Среди ресурсов энергии уголь и природный газ используются для выработки электроэнергии путем сжигания (тепловая энергия), а уран путем ядерного деления (ядерной энергии), чтобы использовать энергию пара для вращения паровой турбины. Десять крупнейших стран производителей электроэнергии на 2021 год представлены на фото.

Таблица эффективности работы существующих систем преобразование тепловой энергии в электрическую.

№	Выработка электроэнергии из тепловой энергии	К.П.Д., %
1	Тепловые электростанции, ТЭЦ	32
2	Атомные станции, АЭС	80
3	Конденсационная электростанция, КЭС	40
4	Газотурбинная электростанция, ГТЭС	60
5	Термоэмиссионные преобразователи, ТЭП	40
6	Термоэлектрические генераторы	7
7	МГД-генераторы электроэнергии совместно с ТЭЦ	60

Выбор метода преобразования тепловой энергии в электрическую и его экономическая целесообразность зависят от потребностей в энергоносителях, наличия природного топлива и достаточности площадки строительства. Вид генерации варьируется во всем мире, что приводит к широкому диапазону цен на электроэнергию.

Энергетика морских течений

Морскиетечения Гольфстрим, Куросио несут всекунду 83 и 55 миллионов кубическимметров воды соответственно. В настоящеевремя разрабатываются проекты использанияэтой энергии.

Как сделать стену из гипсокартона своими руками

сложные перегородки из гипсокартонаВ этом разделе все о гипсокартоне от А до Я, вы научитесь, как правильно сделать перегородку из гипсокартона далее…

Как разместить светильники на натяжном потолке

Как разместить светильники на потолке.25264 просмотровБольшинство комнат в квартирах Республики Беларусь, как правило освещает одна люстра, установленная по центру потолка. Изредка далее…

Утеплитель для труб в земле

Что такое форсаж дуги на сварочном инверторе(16)

Какие потолки лучше глянцевые или матовые(10)

Стружкоотсос своими руками из улитки(8)

Общая площадь дома что входит(7)

Почему генератор выдает низкое напряжение(7)

Как поднять участок на даче(7)

Леруа мерлен поддоны для душа(5)

Вентиляция с естественным побуждением это(5)

Какие люстры подходят для натяжного потолкаПо каким критериям выбрать люстру для натяжного потолка?СодержаниеРазнообразие Какие потолки лучше глянцевые или матовыеКакой натяжной потолок выбрать? (матовый, глянцевый или сатиновый)Вы приняли решение установить Каким валиком лучше красить потолокКак правильно красить валиком потолокЕсли вы задались вопросомКак Как заделать дырку в потолкеРемонт потолка своими рукамиНатяжной потолокОтштукатуренный потолокГипсокартонный потолокЕсли у вас вдруг Как визуально сделать потолок вышеКак сделать низкий потолок визуально вышеВ большинстве типовых квартир и частных

Реконструкция старого фундаментаВ ходе эксплуатации здания может возникнуть необходимость в усилении…

Как скомбинировать обои для кухни?Одним из оригинальных дизайнерских приемов, с помощью…

Утепление стен внутри дома: достоинства и недостаткиУтепление стен внутри дома похоже…

https://youtube.com/watch?v=Tmhhqrt7pOQrel%3D0%26amp%3Bcontrols%3D0%26amp%3Bshowinfo%3D0

Ссылки [ править ]

^ Пандей, Эр. Аканкша (9 февраля 2010 г.). «Преимущества и ограничения преобразования тепловой энергии океана» . Канал исследования Индии .[ самостоятельно опубликованный источник? ]
^ Katinas, Владисловас; Марчюкайтис, Мантас; Переднис, Евгений; Дзенаявичене, Евгения Фарида (1 марта 2019 г.). «Анализ использования биоразлагаемых отходов для производства энергии в Литве». Обзоры возобновляемых и устойчивых источников энергии . 101 : 559–567. DOI10.1016 / j.rser.2018.11.022 .
^ Данбар, Уильям Р .; Муди, Скотт Д.; Лиор, Ноам (март 1995). «Эксергетический анализ действующей АЭС с кипящим реактором». Преобразование энергии и управление . 36 (3): 149–159. DOI10.1016 / 0196-8904 (94) 00054-4 .
Перейти ↑ Wilson, PD (1996). Ядерный топливный цикл: от руды к отходам . Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета .[ требуется страница ]
^ Шинн, Эрик; Хюблер, Альфред; Лион, Дэйв; Пердекамп, Маттиас Гроссе; Безрядин Алексей; Белкин, Андрей (январь 2013). «Преобразование ядерной энергии с помощью стопок графеновых наноконденсаторов». Сложность . 18 (3): 24–27. Bibcode2013Cmplx..18c..24S . DOI10.1002 / cplx.21427 .

Газовая альтернатива

В отличие от «ядерных котелков», термоэлектрогенераторы, работающие на тепле сгорающего газа, — актуальное, развивающееся и сегодня направление локальной энергетики. Аппараты, габаритами приблизительно с 200-литровую бочку, способны успешно выполнять роль РИТЭГов в качестве автономных источников тока в необитаемых местах без использования радиоактивных материалов.

К примеру, вдоль большинства газопроводов обязательно с определенным интервалом размещаются станции катодной защиты, узлы с автоматикой, задвижками и т.п. Для питания этого оборудования вдоль трубы приходится тянуть линию электропередачи. ЛЭП представляет собой головную боль для газовщиков, поскольку на большом протяжении провода проходят по ненаселенным районам, там, где энерголинии трудно обслуживать и ремонтировать после ударов стихии.

Если же в необходимых местах возле трубы расставить будки с термоэлектрогенераторами внутри и питать их газом из той же трубы через небольшие отводы, то электричество будет генерироваться непосредственно по месту. Не придется тянуть издалека провода, которые боятся ураганов, ледяных дождей и падающих деревьев.

Солнечная энергия

Преобразованиесолнечной энергии в электрическуюпроисходит с помощью:

ТурбогенераторовСолнечных элементов

Однаков обоих случаях необходимо иметьсобирающее устройство солнечной энергии,которое бывает в виде плоского иливогнутого зеркала. Температура наповерхности зеркала достигает более30000.

Воснову солнечной батареи входят кристаллыкремния, которые покрыты тончайщийпрозрачным для света слой металла.

Потомсолнечных фотонов проходит сквозь слойметалла и выбивает электроны из кристалла.Эти электроны концентрируются наповерхности металлов. Между слоемметалла и кристаллом кремния возникаетразность потенциалов.

Приусловии соединения 1000 фотоэлементовпараллельно – получится солнечнаябатарея, способная питать электроэнергиейпомещение.

Будущее:

Ограничения при преобразовании тепловой энергии [ править ]

Преобразование в тепловую энергию из других форм энергии может происходить со 100% эффективностью. Преобразование между нетепловыми формами энергии может происходить с довольно высокой эффективностью, хотя всегда присутствует некоторая энергия, рассеиваемая термически из-за трения и подобных процессов. Иногда эффективность близка к 100%, например, когда потенциальная энергия преобразуется в кинетическую энергию, когда объект падает в вакуум. Это относится и к противоположному случаю; например, объект на эллиптической орбитевокруг другого тела преобразует свою кинетическую энергию (скорость) в гравитационную потенциальную энергию (расстояние от другого объекта) при удалении от своего родительского тела. Когда он достигнет самой дальней точки, он обратит процесс вспять, ускоряя и преобразовывая потенциальную энергию в кинетическую. Поскольку космос — это почти вакуум, этот процесс имеет почти 100% эффективность.

Тепловая энергия уникальна тем, что не может быть преобразована в другие формы энергии. Для выполнения работы может использоваться только разница в плотности тепловой / тепловой энергии (температуры), а эффективность этого преобразования будет (намного) меньше 100%. Это потому, что тепловая энергия представляет собой особенно неупорядоченную форму энергии; он случайным образом распределяется между многими доступными состояниями набора микроскопических частиц, составляющих систему (эти комбинации положения и импульса для каждой из частиц, как говорят, образуют фазовое пространство ). Мерой этого беспорядка или случайности является энтропия., и его определяющая особенность состоит в том, что энтропия изолированной системы никогда не уменьшается. Невозможно взять систему с высокой энтропией (например, горячее вещество с определенным количеством тепловой энергии) и преобразовать ее в состояние с низкой энтропией (например, вещество с низкой температурой с соответственно меньшей энергией) без того, чтобы эта энтропия ушла куда-нибудь еще. (как окружающий воздух). Другими словами, невозможно сконцентрировать энергию, не распределяя энергию в другом месте.

Тепловая энергия в равновесии при данной температуре уже представляет собой максимальное выравнивание энергии между всеми возможными состояниями потому что она не может полностью преобразоваться в «полезную» форму, то есть такую, которая может делать больше, чем просто влиять на температуру. Второй закон термодинамикиутверждает, что энтропия замкнутой системы никогда не может уменьшиться. По этой причине тепловая энергия в системе может быть преобразована в другие виды энергии с эффективностью, приближающейся к 100%, только если энтропия Вселенной увеличивается другими способами, чтобы компенсировать уменьшение энтропии, связанное с исчезновением тепловой энергии. и его энтропийное содержание. В противном случае только часть этой тепловой энергии может быть преобразована в другие виды энергии (и, следовательно, полезная работа). Это связано с тем, что остальная часть тепла должна быть зарезервирована для передачи в тепловой резервуар с более низкой температурой. Увеличение энтропии для этого процесса больше, чем уменьшение энтропии, связанное с преобразованием остальной части тепла в другие виды энергии.

Чтобы сделать преобразование энергии более эффективным, желательно избегать термического преобразования. Например, эффективность ядерных реакторов, в которых кинетическая энергия ядер сначала преобразуется в тепловую, а затем в электрическую, составляет около 35%. Путем прямого преобразования кинетической энергии в электрическую энергию, осуществляемого путем исключения промежуточного преобразования тепловой энергии, эффективность процесса преобразования энергии может быть значительно повышена.

Химическая

Например, при горении компонентов бензиновой смеси в автомобиле незначительная часть физической величины покоя превращается в тепло, то есть в движение частиц. С помощью поршней тепло превращается в кинетическую форму движения автомобиля.

Подобным образом горение (окисление) угля, бензина, дерева и других видов топлива представляет собой главный способ преобразования энергии из вещества в тепло и свет. Однако, это весьма неэффективный способ, потому что при этом освобождается менее одной миллиардной доли физической величины мощности покоя вещества.

Таким образом, при горении используется меньше чем одна миллиардная доля, а всё остальное остается в пепле и дыме. Итак, мы видим, что горение, которое является в настоящее время главным источником энергии для человечества, — невероятно неэффективный способ получения ее из вещества.

Основной химической реакцией во всех живых организмах является окисление. Организм человека в процессе дыхания получает из воздуха кислород, в процессе питания получает углерод и водород, связанные в органических молекулах (в сахаре, белках и т.д.). При окислении углерода и водорода происходит преобразование энергии необходимое для всех жизненно важных процессов в организме.

Каждая химическая реакция означает перегруппировку атомов в молекулах. Она осуществляется при участии электромагнитного взаимодействия между атомами.

Термогенератор FireBee Power Tower преобразует тепло из переносной печи в электричество • BuildingTECH

Термоэлектрический генератор FireBee Power Tower преобразует тепло из любой переносной печи в электричество для зарядки смартфонов, планшетов и других электронных гаджетов.

Возможность выработки электричества портативными устройствами может серьезно улучшить качество жизни в отдаленных от сети регионах, а также стать спасительным источником энергии во время катаклизмов и стихийных бедствий.

На сегодняшний день известно много различных вариантов, успешно использующих ветер, солнце и воду для питания портативной электроники.

Однако есть и другой способ выработки электричества – термоэлектрический генератор, собирающий энергию, которая в обычных случаях просто улетучивается через дымоход.

УЧЕНЫЕ ИЗ ЯПОНИИ НАУЧИЛИСЬ ПЕРЕРАБАТЫВАТЬ ТЕПЛО В ЭЛЕКТРИЧЕСТВО

Производитель утверждает, что переносной тепловой генератор может производить до 7 ватт электроэнергии, которая распределяется на два выхода: порт USB 5V 2A для портативной электроники и 12-ти вольтовый терминал на 125mA, который можно использовать, соответственно, для подзарядки аккумуляторов 12V.

Тепло от печи или огня поглощается ребрами радиатора, расположенными внутри устройства, которое затем проходит через пару термоэлектрических модулей, соединенных с резервуаром с хододной водой.

Термоэлектрические модули генерируют электричество от разности температур между горячими ребрами и охлаждающим резервуаром.

Затем это электричество преобразуется в общий формат USB 5V 2A, который используется большинством портативных устройств.

МЕТАМАТЕРИАЛ, СПОСОБЕН ПРЕВРАЩАТЬ ТЕПЛО В ЭНЕРГИЮ 24 ЧАСА В СУТКИ

У Power Tower есть еще одно достоинство: так как для его работы требуется охлаждающий резервуар с водой, которая в конечном итоге доводится до кипения, специальный патрубок на устройстве позволяет легко сливать горячую воду, например, для стирки или других нужд.

По сути, пользователи могут готовить горячую пищу, заряжать свое устройство и одновременно нагревать воду для мытья посуды.

Поскольку выработка электроэнергии происходит из-за разницы температур, наибольшая эффективность достигается с максимально горячим источником тепла и максимально холодной водой, а последующий слив кипящей воды и замена ее на более холодную будет служить своеобразной «зарядкой» устройства.

«Устройство PowerBee Power Tower является самым мощным термоэлектрическим генератором подобного рода, в котором даже небольшое количество тепла производит достаточное количество энергии. Его можно приспособить для использования в паре с небольшой спиртовой или пропановой горелкой, а также любой печью с дымоходом», — сообщает компания.

КАК ЗАРЯДИТЬ ТЕЛЕФОН И НОУТБУК ОТ КОСТРА

Хотя производитель прямо не указывает на это, но в теплых и солнечных регионах, где использование печей не всегда является необходимостью, задействовать устройство можно с помощью солнечного концентратора. Стоимость портативного термогенератора составляет 159 долларов.

генератор, печь, тепло, термогенератор, электричество

Шаг 4: Улучшения

Возможные следующие модернизации устройства:

Добавьте еще одну ячейку Пельтье чтобы удвоить выход напряжения.
Подключите Joule Thief или несколько для небольшого увеличения напряжения.
Используйте более качественные теплопроводные материалы, больший радиатор и более толстую алюминиевую или медную плиту в качестве основы.
Можно качественнее закрепить ячейку Пельтье при помощи медной проволоки или термопасты, что улучшит перенос тепла.
Используйте ракетную печь вместо открытых источников огня. Жар ракетных печей локализован, что будет эффективнее заряжать устройства.
Используйте несколько связанных друг с другом устройств, соединив их последовательно над источником огня, чтобы увеличить выход напряжения.
Можно улучшить термоизоляцию на проводах, фольге и изоляционной ленте (ракетные печи, как правило, немного плавят провода)
Сделать запас компонентов и деталей (если что-то сломается или прогорит, всегда можно будет починить устройство)

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Отличие тепловой мощности от электрической — domino22

Отличие тепловой мощности от электрической

для электроприборов мощность можно тоже рассчитыватьс секундах -ибо например чайник (миникотл) или утюг не работают час непрерывно- и указывают энергию-которую они потреблют (и сучтом кпд потерь вырабатывают тепло-энергию) — за суммарный час даже попеременной работы -в том числе и с перерывами …а так как 1 час это 3600 секунд -то вы просто упустили нюанс р зазмышлениях
Киловатт-час — это единица энергии, а не мощности. Она равна 3,6 МДж. Мощность электрического котла 25 кВт значит, что он вырабатывает 25 кДж в секунду. А в час как раз 25000*3600 = 90 МДж или 25 кВт*час.
Закон сохранения вспомните и все встанет на места. Какую мощность потратили на подогрев, такую и обрели в греющемся предмете и плюс потери, если не замкнуто. А мощный котел работает через регулятор и периодически останавливается, Реально размазывая по времени ту энергию которую потратил. Такчто, чем мощнее, тем дерганее работает. А если потери равны мощности котла, то он вообще не остановится. А так, смотреть потери при холодной погоде, и все. А пластиковые окна помогут сэкономить.. . Да 1КВатч Это энергия потраченная для платежа, приведенная к деньгам, Выполненная работа. А мощность, есть величина постоянно-действующая. Да, еще в газовом, улицу греемчерез трубу.. .

Источник