Можно ли получить энергию из тепла

Я расскажу как получить электричество из тепла и как построить своими руками термоэлектрогенератор средних размеров, который можно использовать в походах и на открытой природе, а также просто так, для зарядки электронных устройств, посредством зарядки перезаряжаемых батарей от любого источника огня. При использовании ракетной печи или походной печки и газа для более быстрого сгорания, сгенерируется больше энергии.

Термоэлектрический генератор идеально подходит для выживания в случае стихийных бедствий, поскольку позволяет производить электроэнергию из легкодоступного источника — огня. Солнечную энергию можно получить только днем, а сбор лунного света неэффективен и требует создания дорогой линзы, энергию ветра возможно получить не в любой день. Огонь — это мощный и опасный источник энергии, поэтому будьте осторожны при использовании устройства и остерегайтесь горячей части радиатора и т.д.

Шаг 1: Необходимые детали

1. 1х Элемент Пельтье (термоэлектрический преобразователь)
2. Алюминиевый радиатор среднего размера (я достал свой из старого ПК)
3. Толстый электрический кабель двух цветов (опционально)
4. Входные и выходные разъемы/гнезда, предварительно купленные или изготовленные (для ввода и вывода энергии) (опционально)
5. Проектный корпус, частично теплозащищенный, если возможно. Используйте изоляционный материал, металл, фольгу и т.д. (опционально)
6. Термопаста (опционально), алюминиевая фольга (желательно)
7. Резак для резки тонких металлов
8. Ножницы по металлу
9. Разные отвертки (для закручивания винтов корпуса и входов/выходов)
10. Разные винты и болты (для крепления металлических пластин и радиатора)
11. Паяльник и припой (опционально) для надежного крепления
12. Аккумуляторная батарея низкой или средней мощности (для подзарядки)
13. Термоусадочные трубки для защиты проводов от тепла (необходимо)
14. 1х блокирующий диод, чтобы предотвратить обратную зарядку.
15. 2 алюминиевые банки (металлическая пластина)
16. Толстая медная проволока
17. Цифровой мультиметр

Все, что отмечено как опциональное, не обязательно к сборке термогенератора, но будет полезным, например корпус для аккумулятора и блокирующий диод.

Шаг 2: Конструирование

Построить корпус и тепловой генератор электричества довольно просто.

Во-первых, отрежьте от алюминиевых банок дно и крышку и разрежьте получившиеся куски пополам. Сложите 4 куска вместе и, прижав, вырежьте отверстия в углах для гаек. Прижмите листы гайками. Основа для устройства готова.

Если имеется термопаста, намажьте её на радиатор и основу, используя старую кредитку. Вам нужен квадрат размером с элемент Пельтье для выработки электричества. Поместите элемент Пельтье холодной стороной к радиатору, а горячей к алюминию. Проверить стороны можно подключив модуль к двум батареям 1.5v и потрогав каждую из сторон.

Нужно положить модуль между радиатором и алюминиевыми листами и немного вдавить в термопасту. Теперь, используя плоскогубцы, нужно обернуть медную проволоку вокруг выпирающих частей радиатора и под болтами на алюминиевой основе. Это соединит радиатор, основу и элемент Пельтье друг с другом. Основной блок сделан.

Шаг 3: Тестирование теплогенератора

Я использовал для теста термоэлектрического генераторного модуля одну маленькую свечку внутри оловянной банки, покрытой изоляционной лентой и подставку из металлического корпуса компьютерного вентилятора. В зависимости от количества тепла, мощность будет медленно подниматься и продолжать расти до заданного напряжения.

Также на эффективность влияет охлаждение радиатора, в холодный день радиатор будет остывать быстрее. К устройству могут быть подключены топливная или ракетная печь, этим можно заряжать аккумуляторы или электронные устройства.

На самом деле эта вещь не подходит для повседневного использования, поскольку элемент Пельтье рано или поздно сломается и сделает устройство неэффективным. В любом случае, оно может использоваться для получения электроэнергии в походе, при экстренных случаях и т.д.

Смотрите видео для тестов и показаний напряжения и скорости его подъема. Тест дома с питанием от свечки. Второй тест с маленькой печкой, в котором видно, что если непрерывно подавать топливо, то за 3-4 минуты можно зарядить батарею или две.

Файлы

• ElectroThermal Generator Test..mp4
• Thermal Power Unit,Rocket,Hobo Stove Test..mp4

Шаг 4: Улучшения

Возможные следующие модернизации устройства:

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

Уже достаточно давно человечество умеет превращать один вид энергии в другой. Скажем, при сжигании угля образуется тепло, которым можно обогревать наши дома, а в двигателе внутреннего сгорания автомобиля углеводородное топливо в виде бензина преобразуется в энергию, позволяющую автомобилю ехать. Но прогресс не стоит на месте и ученые регулярно находятся в поисках новых способов получения энергии, о которых мы вам сообщаем на сайте и в нашем Телеграм-канале. Так, совсем недавно команда экспертов из США представила новый способ превращения тепла в электричество. И он, надо сказать, весьма экстравагантен.

Как превратить тепло в электричество

По сообщению редакции издание EurikAlert, которое ссылается на исследование опубликованное в журнале Science Advances, группа ученых из Университета штата Огайо придумала, как улавливать тепло и превращать его в электричество. Причем использовать для этого можно любой источник тепла: от рассеивающегося тепла от промышленных установок и до выхлопов автомобилей.

Благодаря нашему открытию мы потенциально сможем более эффективно использовать ресурсы и получать больше электрической энергии из тепла, — сказал соавтор работы Джозеф Хереманс, профессор механики и аэрокосмической техники, занимающийся также исследованиями в области нанотехнологий в Университете штата Огайо. До сих пор никто не думал, что что-то подобное в принципе возможно.

В основе открытия лежит явление электромагнетизма (которое известно достаточно давно). Простой пример: когда одна сторона магнита нагревается, другая сторона остается холодной и наращивает свой потенциал. Из-за нарастания потенциала появляется избыток энергии, который можно преобразовать в электричество. Но есть одна проблема. Магниты при нагревании «теряют магнитную силу» и размагничиваются поэтому грубо говоря, для создания электричества из тепла магнит можно использовать «лишь один раз».

Читайте также: Tesla представила очень мощные модульные батареи для хранения солнечной энергии

Тут на помощь приходят парамагнетики. Парамагнетики — это вещества, которые намагничиваются под воздействием магнитного поля, но при этом не теряют после прекращения воздействия эту, грубо говоря, «магнитную силу». И, что важно, парамагнетики устойчивы к воздействию тепла. Но и тут есть проблема: парамагнетики по сравнению с обычными магнитами «очень слабые» и до сегодняшнего дня считалось, что они не способны вырабатывать энергию.

Мы обнаружили, что это не совсем так. Мы нашли новый способ создания термоэлектрических полупроводников на основе парамагнетиков. Традиционные термоэлектрические системы, которые появились около 20 лет назад, слишком неэффективны и дают нам слишком мало энергии.

Совместив парамагнетики с полупроводниками, ученые создали интересное устройство: с одной стороны парамагнетики могут, нагреваясь и охлаждаясь, генерировать энергию. С другой стороны — полупроводниковые материалы позволяют использовать полученную энергию. Как заверяют ученые, электричество можно как запасать в обычных аккумуляторных батареях, так и сразу же пускать на питание электронных устройств и компонентов.

Исследователи уверены, что их разработка может пригодиться именно на промышленном производстве, где потери рассеивающегося тепла довольно высокие и в таких масштабах установка по преобразованию тепла в электричество покажет наибольшую эффективность. Например, при переплавке стали отходящее тепло можно использовать для питания различных установок завода, что снизит конечную стоимость продукции.

Предлагаю в этой теме найти наиболее оптимальный вариант самодельного устройства, для преобразования тепла в электрическую энергию.

Из своего опыта скажу следующее:

Есть 3 основных варианта:

1. Паровой поршневой двигатель
2. Паровая турбина
3. Стирлинг
4. модули Пельтье

Перелопатив множество материала, посмотрев множество роликов самоделок из ютуба, пришел к выводу, что наиболее оптимальные, и с большим ресурсом — это преобразователи на основы серийных модулей пельтье.
(хотя раньше я имел другое мнение, и говорил, что все это происки мировых нефтяных заговорщиков)

Буду говорить покороче :

1. Можно сделать из серийного двигателя путем доработки распредвала клапанов впуска выпуска. Не сложно получить высокую мощность. Есть проблем с смазкой.

2. Паровая турбина, лучше и проще в изготовлении, чем поршневой двигатель, имеет больший ресурс, и ремонт заключается в основном в замене подшипников. Изготовить можно из серийной автомобильной турбины, или выточить турбину тесла. На ютубе видел самодельные установки с мощностью около 1киловата уже на выходе с генератора. Ясное дело под такую мощность пара для турбины нужно гораздо больше, чем того, что идет с чайника.

****
В целом по паровым установкам:
Очень взрывоопасен паровой котел. Но можно сделать парогенератор и на трубках, тогда не так сильно опасно. Есть трудности с рециркуляцией, нужен радиатор или теплообменник на систему отопления дома и насос закачивающий остывший пар или уже воду, в испаритель для парогенерации. Не совсем понятно где этот насос брать, т.к. он должен закачивать в парогенератор обратку, под большим давлением, в турбинах ставят на валу маленький центробежный.

Сам источник тепла для парогенератора, должен быть регулируемым, его мощность должна быть в заданных рамках, и бросовое тепло менее 100С использовать ясное дело не получится. Нужно постоянно контролировать техническое состояние парогенератора, чтоб его не «сожрала» коррозия, чтоб трубку с перегретым паром нигде не сорвало, придумывать защиту и прочее.. .
****

3. Стирлинг, до сих пор дорабатываю, не смотря на его простоту, и кучу пересмотренных баночных движков, собранных за пару часов, в ютубе.
Скажу из собственного опыта — делать Стирлинг неблагодарное дело. Практичным этот движок оказалось ТАК трудно сделать, уходит множество материала, серийные детали из разных механизмов, не так уж и подходят… Есть проблемы с его герметичностью, т.к. я делаю вещь не для того, чтоб она пару часов красиво повращалась, а потом разбила все втулки. Короче трудно и тяжело.
Из готовых стирлинг генераторов, которые нашел в инете, видел довольно габаритные и сложные в изготовлении устройства, с большим количеством трущихся элементов (следственно недолговечными). Их мощностя были около
0.045 — 2 вата !, а размер получался с половину системника (у кого как). Т.е. это сложно и малоэффективно. Из +сов можно утилизировать низкокалорийное тепло, можно сделать из консервных банок, воздушного шарика, и показать детям, есть очень много вариантов исполнения. Ну и не такой опасный, как паровые установки, хотя под большим давлением и температурой может взорваться (сдетанировать) смазка, это тоже нужно учитывать.

4. Пельтье. Легко на их основе сделать ТермоЭлектрическийГенератор, т.е. лепим на радиаторы, или кто как, и снимаем электричество. При плавных ростах температуры и соблюдением температурных режимов, ресурс у этого вида преобразователей считаю самым большим среди перечисленных установок. Можно утилизировать низкокалорийное тепло. По роликам из ютуба, пельтье явно превосходят самодельные стерлинги, по мощности. Но до паровых турбин им далековато, на 1 квт штука получится довольно внушительных размеров и цены.

Самое главное — не нужно смотреть сайты криотерма, они дерут цены прям, как не родные, иногда думаю, что они вообще в тихаря переклеивают на китайские модули свои фирменные наклейки. Короче, например, у нас на Украине китайский модуль TEC1-12710 стоит 70гр (это около 9долл), на Ебей вообще видел эти же модули по 1му баксу, но так и не понял как их оплатить елы палы, подскажите, кто знает и реально покупал в инете, пожалуйста. Короче по 70 гр, у нас, я уже заказал парочку, привезут после НГ, буду экспериментировать.