Elementos Peltier o electricidad gratis de un incendio

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Con la ayuda de dispositivos simples, puede aprovechar la pérdida de calor al calentar aire o líquidos. En este artículo, le mostraremos cómo utilizar la energía residual de estufas, calderas y fuegos abiertos convirtiéndola en una pequeña corriente eléctrica continua..

Elementos Peltier o electricidad gratis de un incendio

Cualquier proceso químico tiene lugar con la liberación de varios tipos de energía. En todo momento se ha utilizado una fuente tan poderosa como la combustión. Se le puede llamar la principal fuente de calor y luz. Casi todas las sustancias de la Tierra se queman, mientras emiten calor y luz en diferentes cantidades. Convertir energía térmica en energía eléctrica no es difícil si tiene a mano una turbina de vapor en funcionamiento, similar a las instaladas en la CHP. Este es un dispositivo voluminoso y complejo, que es poco probable que encuentre un lugar en la sala de calderas de una casa de campo. Intentaremos aprovechar el calor generado por el calentamiento de la estufa o el calentamiento del agua..

El efecto Peltier es el fenómeno de la diferencia de temperatura cuando los termopares de dos tipos diferentes de conductores (tipo py tipo n) interactúan cuando una corriente continua pasa a través de ellos. El efecto Seebeck es consecuencia del efecto Peltier, cuando se genera una corriente eléctrica cuando se calienta uno de los termopares. No describiremos la termodinámica del proceso en detalle; esta información, que es difícil de entender, se puede encontrar fácilmente en la literatura de referencia. Nos interesa el resultado y las opciones para su uso práctico..

Diseño de módulo termoeléctrico

El módulo termoeléctrico (TEM) consta de una pluralidad de termopares interconectados por una placa de cobre. El campo del termopar se pega entre dos placas de cerámica. Es posible ensamblar dicho módulo solo en la fábrica. Pero será posible ensamblar varios TEM para sus propias necesidades en casa. Los elementos Peltier-Seebeck están disponibles gratuitamente en tiendas especializadas (y en sitios web) que venden equipos tecnológicos..

Recopilamos TEM por 5 V

Que necesitas:

  • Módulo Peltier TEC1-12705 (40×40) – 2 uds.;
  • convertidor elevador de tensión constante EK-1674;
  • hoja de duraluminio de 3 mm de espesor;
  • tanque de agua con fondo perfectamente plano (balde);
  • pegamento caliente;
  • soldador.

Elementos Peltier o electricidad gratis de un incendio

Cortamos dos placas idénticas de una hoja de duraluminio, un poco más de dos módulos colocados uno al lado del otro. Fijamos las placas en los módulos en ambos lados con pegamento termofusible. Fijamos (derretimos en caliente) el «sándwich» resultante en el fondo del cubo. Tal diseño ya se puede prender fuego, pero obtendremos 1.5 V inútiles en la salida. Para mejorar las características, necesitamos un convertidor elevador, que soldamos en el circuito. Aumentará el voltaje a 5 V, que ya es suficiente para cargar un teléfono móvil..

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¡Atención! El convertidor tiene unas dimensiones de 1,5×1,5 cm. En ausencia de habilidades profesionales, confíe la soldadura a un especialista.

La diferencia de temperatura en nuestro diseño se obtiene calentando un lado (de un horno o llama) y enfriando el otro (agua en un cucharón). Por supuesto, cuanto mayor sea la diferencia, más eficiente funcionará el módulo. Por lo tanto, para operar en el modo de microgenerador, se requerirá una temperatura del agua relativamente baja en la cuchara (es mejor reemplazarla periódicamente). Para generar los codiciados 5 V, basta con poner la estructura sobre un vaso con una vela encendida.

Al combinar proporcionalmente más módulos, obtenemos un sistema de generación de energía más eficiente. En consecuencia, al aumentar la estructura, aumentamos proporcionalmente el intercambiador de calor. En este caso, la superficie a enfriar debe cubrirse completamente con un recipiente con agua (la opción más simple y asequible).

Todo es tan simple que inmediatamente surge el deseo de ensamblar más módulos en un sistema y generar 220 V del fuego. Y luego conecte un calentador de aceite o aire acondicionado. Un sistema tan simple tiene sus inconvenientes, y el principal es la baja eficiencia. Por lo general, esta cifra no supera el 5%. Esto conduce a una intensidad de corriente relativamente baja de 0,5 a 0,8 A y una potencia muy baja, hasta 4 W.

Para una bomba o lámpara incandescente, esto es insignificante, pero suficiente para:

  • carga de baterías hasta motocicleta (en opciones proporcionales a los requisitos);
  • funcionamiento de lámparas de diodos emisores de luz (LED);
  • radio receptor.

En invierno, el sistema, colocado en una fuente de calor ubicada en el exterior, funcionará de la manera más eficiente posible..

El costo de los materiales para el montaje de un microgenerador termoeléctrico de 5 V:

NombrePrecio, frotar.Nota
Módulo Peltier TEC1-12705 (40×40) * – 2 uds..600Precio por 2 piezas.
Convertidor elevador de voltaje CC EK-1674320
Duraluminio300Hoja para versión cubo
Pegamento termofusible Radial1502 ml
CucharóncienNuevo
Total de materiales1470

* – este modelo de artículo fue seleccionado por razones de precio. La gama de TEM de las empresas proveedoras es bastante amplia, lo que le permite elegir modelos más productivos (hasta 8 V) (son significativamente más caros).

Los productos de fábrica de este diseño apenas comienzan a aparecer a la venta. La producción en serie se lleva a cabo en pequeños lotes y la gama es pequeña. El costo de tal «cubo» comienza en 2500 rublos.

Elementos Peltier o electricidad gratis de un incendio

Un termogenerador de fábrica es un dispositivo basado en el efecto Peltier-Seebeck que se puede fijar directamente a una superficie calentada. Del diseño descrito anteriormente, se distingue por el diseño de fábrica (lo que significa confiabilidad), la ausencia de un intercambiador de calor líquido (en lugar de él, aletas para enfriamiento de aire) y un precio más alto.

Elementos Peltier o electricidad gratis de un incendio

Un termogenerador estándar de «viaje» tiene las siguientes características:

voltaje13,5 V
Fuerza actual0,16 A
Poder2,2 vatios
Peso1,6-2 kg
Cable blindadosi
protección contra el sobrecalentamientosi
Conjunto de conectores estándarsi
Dimensiones (aprox.)150x150x200 milímetro
PrecioDesde 7000 rub.

Como puede ver en la tabla, la confiabilidad y la utilidad de fábrica no son baratas. Sin embargo, no se puede decir que sea funcionalmente superior a la versión casera con cubo. Un impresionante 13,5 voltios acelerará la carga del teléfono celular, pero tendrá que llevar 2 kg de peso con usted en la caminata, lo cual es un lujo inasequible (dado el tamaño del dispositivo). Y, por supuesto, el precio te hace pensar. Por esta cantidad, puede recolectar no un «cubo térmico», sino una «bandeja térmica» y cargar tranquilamente su computadora portátil. Y un matiz más: el dispositivo aún requiere fijación en una placa de metal en caso de usar un fuego abierto.

En general, esta es una adición agradable y conveniente para aquellos que no tienen problemas con el dinero y el espacio libre en el maletero..

Horno de energía

Hasta la fecha, un horno de energía es la apoteosis del uso de TEM en la vida cotidiana. Se trata de un producto de fábrica, de hecho, una estufa-estufa para cualquier tipo de combustible sólido con módulo termoeléctrico integrado. Ideal para pabellones de caza, casas de verano, zonas de invernada remotas y, en general, cualquier tipo de vida alejada de la civilización. Diseñado para uso autónomo (sin disipadores de calor periféricos), tiene solo un hogar y chimenea. Proporciona preparación de alimentos. Los elementos Peltier-Seebeck más potentes se instalan en este horno..

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Características del horno de energía:

potencia de salida25-50 W
Tensión de salida12 pulg
Volumen de la caja de fuego30-60 litros
Peso30-60 kilogramos
Energía térmica4-6 kW
Estabilizadorsi
Conectores de fábricasi
protección contra el sobrecalentamientosi
Precio23.000–40.000 RUB.

Aunque el horno es portátil, es sin duda la «categoría de peso pesado» entre los electrodomésticos. Sin embargo, la gama de tareas del horno de energía es bastante amplia: incluso puede cargar baterías de automóviles e iluminar habitaciones enteras con lámparas LED. Encontrará un lugar en la caravana expedicionaria y en el todoterreno de caza, en la sala técnica y en el campo. En otras palabras, en este caso siempre tenemos una fuente de calor con nosotros, queda por encontrar combustible..

En su nicho, el horno de energía es insustituible, aunque la vida útil declarada por el fabricante: 10 años es un poco alarmante. Cabe destacar que, al igual que en el termogenerador, existe la posibilidad de reposición preventiva (o de emergencia) de todas las partes hasta el cuerpo.

Los módulos termoeléctricos son objetos de gran interés. Además de las aplicaciones descritas, también se utilizan para agua y aire acondicionado. En este caso, se suministra una corriente continua al mismo elemento y funciona «en la dirección opuesta»: enfría el aire. Esta tecnología se aplica con éxito en aires acondicionados y enfriadores de agua de automóviles, en la industria automotriz y en la fabricación de microprocesadores. Describiremos estos dispositivos en el próximo artículo..

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