Как сделать домашнюю тепловую мини электростанцию работающую от центрального отопления

Энергия29 октября 2022

Почему электричество бесплатное? Домашняя мини электростанция использует тепло вашей системы центрального отопления. Тепло от отопления квартиры остается у вас дома и никуда не теряется, а генерировать энергию будет элемент Пельтье.

Материал:

• труба отопления, температура от 50 градусов;
• крепление на трубу – сделать самому;
• алюминиевая фольга;
• элемент пельтье;
• повышающий преобразователь USB;
• радиатор;
• светодиодный фонарь.

Элемент Пельтье:

Для начала измерим температуру трубы центрального отопления. Температура её составляет 60 градусов, вполне хватит для получения электричества.

Конструкция:

Радиатор, далее идет крепление к батареи, а между ними – термоэлектрический модуль Пельтье.

Это нужно для того, чтобы батарея нагревала одну сторону модуля, а радиатор со свободной конвекцией охлаждал вторую сторону.

В результате разницы температур, элемент Пельтье начнет вырабатывать электричество. И чем больше разница температур между его сторонами, тем больше напряжения будет на выходе.

Прикручиваем его к радиатору, а затем только к батареи. Для лучшей передачи тепла, обе поверхности, к которым прикасается модуль, смажем термопроводящей пастой.

Крепление имеет прямоугольную форму, а труба круглая. Чтобы обеспечить хорошую передачу тепла, сделаем из фольги своеобразную прокладку, которая примет форму обеих сторон. Набиваем фольгу очень плотно.

Если рассчитать разницу температур, которая будет приложена к модулю Пельтье, то получиться примерно 35- 40 градусов Цельсия. На выходе будет небольшое напряжение, порядка 0,5-1,5 вольта. Этого напряжения, конечно, не на что не хватит. Хоть напряжение и низкое, он имеет порядочный ток на выходе. Поэтому мы подключаем к выходу модуля повышающий преобразователь напряжения, со стабилизированным напряжением на входе. Ну а нагрузкой преобразователя может стать как сотовый телефон, так и светодиодный фонарик.

Подключаем нашу тепловую электростанцию к батарее. Аккуратно затягиваем винты. Через некоторое время наш источник альтернативной энергии должн работать.

Таких источников питания можно наделать для дома много. Нужно учесть, что все будет работать только в период работы центрального отопления, но все же идея довольно интересная.

Сподобалася стаття! Підтримай проект BuildingTech!

50% коштів іде на закупівлю спорядження для ЗСУ!

Фотозвіт — https://www.facebook.com/BuildingTech2

Дякуємо всім за допомогу!

PrivatBank:

UAH — 4149 4993 7451 0947

USD — 4149 4993 7451 0988

EUR — 4149 4993 7451 1002

Теги: сделай самэлектричествоэлектроэнергиямини-электростанциябесплатное электричествоэлемент пельтье

Читать BuildingTech в Telegram

ROB-35142 Эйвик | РобоФинист

ROB-35142

ЭЙВИК — РОБОТИЗИРОВАННАЯ МОТОСОБАКА

С МИОУПРАВЛЕНИЕМ НА ЭЛЕМЕНТАХ ПЕЛЬТЬЕ

Актуальность разработки

У кого из Вас разряжался телефон, например от мороза? Когда Вы в городе, нет проблем найти розетку. А теперь представьте, что Вы в Антарктиде, посреди ледяной пустыни и от заряда датчика GPS, телефона, фонарика зависит не только успех экспедиции, и и Ваша жизнь. Мы задумались над этой проблемой и предположили, что элементы Пельтье будут успешно работать на разнице температур между телом человека и температурой окружающей среды, таким образом, встроенные в куртку исследователя, они помогут выработать достаточно электричества, чтобы зарядить телефон или датчик GPS. Так же мы разработали систему бесконтактного управления мотобуксировщиком, посредством системы миоуправления, расположенной под одеждой, что позволяет держать руки в тепле. Это особенно важно при сверхнизких температурах. Вы пробовали пользоваться телефоном на морозе? 

История проекта

Чтобы понять насколько широко может использоваться наше изобретение я провел анализ климатических зон Российской Федерации. Мое исследование показало, что более чем на 30 процентах территории страны преобладают температуры ниже -30 градусов более 100 дней в году, что позволяет использовать элементы Пельтье для получения электроэнергии на разнице температур тела человека (36,6) и окружающей среды.

Общая площадь трёх природных зон Севера России составляет 66,7% от территории всей страны. Из 145,9 миллионов населения в Арктике проживает примерно 4 млн человек.

Устойчивое развитие арктических регионов Российской Федерации требует надежного энергообеспечения, что является возможным за счет поиска новых экологически чистых источников энергии. Российская Арктика обладает большим потенциалом возобновляемых источников энергии и имеет необходимые предпосылки для их ускоренного развития. 

В таких условиях использование роботизированной мотособаки на миоуправлении с питанием от элементов Пельтье, встроенных в одежду пользователя, кажется отличной идеей.

Мотособака или мотобуксировщик может перевозить необходимое оборудование, инструменты или образцы. Элементы Пельтье, вшитые в одежду оператора, позволяют не думать о питании контроллера, обеспечивающего бесконтактное управление мотособакой. А также, в случае необходимости, позволит зарядить смартфон, планшет или фонарик.

миоуправлении позволяет держать руки оператора в тепле.  

Описание проекта

Мой проект создан на платформе Arduino, с использованием среды программирования Arduino IDE.

Сегодня управление жестами нельзя назвать новинкой. Данная функция присутствует во многих современных смартфонах, планшетах и других мобильных устройствах. Никого не удивишь, если смартфон переключает видеозаписи или сменяет фотографии на экране по движению руки. Но как сделать нечто подобное самому? Как заставить игрушку понимать жесты? 

В основе данной технологии лежит обычный акселерометр. С его помощью мы сделаем робота, который будет реагировать на движение рук и двигаться в соответствии с ними.

Человеко-машинные интерфейсы (ЧМИ) — технические средства, предназначенные для обеспечения непосредственного взаимодействия между оператором и оборудованием. 

В своей работе я создал человеко-машинный интерфейс для управления мотособакой с помощью мышцы оператора (регистрация электромиограммы).

На схеме представлено строение трансивера, сигнал поступает с датчиков ЭМГ и при достижения регулируемого порога происходит включение соответствующего светодиода и отправка, с помощью Bluetooth HC-05, сигнала на ресивер на определенный мотор.

Для анализа ЭМГ-сигнала будет использована программа BiTronics Studio. Информация о напряжении/расслаблении мышцы будет отправляться в последовательный порт в виде отдельных символов. В зависимости от полученного символа, вал сервомотора будет занимать разные положения.

Результаты: 

В результате проделанной работы мне удалось выполнить следующие задачи:

Собрать мобильную робототехническую платформу

разработать программы для робота, используя среду разработки Arduino IDE

выполнить сопряжение модуля миоуправления и робота Эйвика по Bluetooth

создать человеко-машинный интерфейс для управления роботом

протестировать готовую систему и определить наиболее удобную схему

управления.

Осталось только провести испытания моего робота Эйвика:

Загрузить скетчи на мобильную платформу Эйвика и пульт управления с модулями ЭМГ.

Закрепить электроды для регистрации электромиограммы на мышцах рук

Управлять роботом Эйвиком с помощью ЭМГ-сигналов. Выполнить движение по прямой, повороты, разворот, движение по кругу, движение зигзагом.

Эйвик успешно справился с заданием. И теперь можно с уверенностью сказать, что мне удалось создать рабочий прототип роботизированной мотособаки с миоуправлением на элементах Пельтье. 

Фонарик с питанием от тепла тела: как это работает

Текущее состояние доступа к электричеству

Сегодня более миллиарда человек во всем мире живут без электричества либо из-за отсутствия доступа, либо из-за того, что не могут себе его позволить. Этот факт ставит бесчисленное количество семей в крайне невыгодное положение, заставляя их полагаться на дровяные печи, масляные обогреватели, свечи или дизель-генераторы. Помимо того, что они дороги и громоздки, многие из этих вариантов опасны для здоровья людей, вынужденных жить вместе в небольших квартирах.

 

Инновации в том, как сообщества могут получить доступ к электричеству

В результате, есть много новаторов и исследователей, которые стремятся обеспечить электричеством развивающиеся сообщества другими способами. Одним из таких новаторов является Энн Макосински, 16-летняя студентка из Виктории, Британская Колумбия. В прошлом году она участвовала в Google Science Fair 2013, где представила дизайн фонарика, который использует тепло человеческого тела для создания света.

По сути, фонарик представляет собой серию светодиодных ламп, которые основаны на термоэлектрическом эффекте для выработки электричества при удерживании. Это делается с помощью ряда устройств, известных как плитки Пельтье, которые производят электричество при нагревании с одной стороны и охлаждении с другой. Плитки крепятся к внешней стороне фонарика, а сама трубка полая.

Ее изобретение было одним из 15, выбранных из тысяч заявок, сделанных студентами со всего мира. За свое изобретение она получила главный приз в возрастной категории от 15 до 16 лет, получив стипендию в размере 25 000 долларов и «единственный в жизни опыт» от CERN (Европейской организации ядерных исследований), LEGO или Google, а также трофей из лего.

Это немалое достижение для человека, который все еще учится в старшей школе. Впрочем, для тех, кто знает Макосинки и следит за ее подвигами, это вовсе не было неожиданностью. С юных лет Энн проявляла склонность к схемам и электронике. К 6 классу она начала представлять проекты на научные ярмарки и заинтересовалась альтернативной энергетикой.

В дополнение к своему естественному интересу к предмету Энн черпала вдохновение из разговора с подругой на Филиппинах. Как и многие люди, живущие в развивающихся странах и сообществах, Энн была опечалена, узнав, что ее подруга не успевает в школе, потому что не может выполнить домашнюю работу ночью. Виной всему было отсутствие освещения, что, по-видимому, было связано с тем, что ее семья не могла позволить себе расходы на подключение к местной электросети. К сожалению, эта история очень распространена, и Энн захотела найти решение.

Как Энн сказала HeroX по электронной почте: «Я думаю, что меня вдохновило на создание фонарика осознание того, что так много людей во всем мире до сих пор не имеют такой простой вещи, как свет (и электричество). Я хотела что-то сделать. об этом, вместо того, чтобы слушать, как люди все время говорят об этом, и ничего не делать для решения проблемы».

Она уже экспериментировала с плитками Пельтье для своего проекта научной ярмарки 7-го класса. Исследуя свой проект, она снова подумала о них как о способе потенциально улавливать тепловую энергию, производимую человеческим телом. Проведя некоторые расчеты, она обнаружила, что количества энергии, производимой рукой человека, теоретически достаточно для питания светодиодной лампы.

 

Решение проблем проектирования

Однако реализовать это на практике оказалось несколько сложнее. Купив несколько плиток Пельтье на eBay, она проверила их и обнаружила, что, хотя они генерируют более чем достаточную мощность, вырабатываемое напряжение составляет лишь часть того, что ей нужно. Она исправила эту проблему после проведения дополнительных исследований, в ходе которых обнаружила, что для повышения напряжения можно использовать добавление трансформаторов.

Она потратила месяцы на исследования в Интернете, экспериментируя с различными схемами и даже создавая собственные трансформаторы, которые все еще не обеспечивали достаточного напряжения. В конце концов, она наткнулась в Интернете на статью о сборе энергии, в которой предлагалась доступная схема, которая обеспечивала бы необходимое ей напряжение при использовании рекомендованного трансформатора. Наконец схема заработала.

Макосински сделал два разных фонарика, в каждом из которых использовалась немного другая плитка Пельтье, собрав электронику из других частей. В первом использовалась алюминиевая трубка, которая использовалась для передачи более низких температур воздуха на одну сторону плиток Пельтье. Во второй модели использовалась трубка из ПВХ для размещения алюминиевой трубки с прорезью в ней, позволяющей руке человека соприкасаться с другой стороной плитки Пельтье.

Макосински протестировал фонарики и обнаружил, что оба светятся ярче при температуре воздуха 5 градусов Цельсия, чем при 10 градусах из-за большей разницы между температурой тела и температурой воздуха. Но даже при 10°C оба фонаря сохраняли ровный луч света более 20 минут. В целом. материалы для каждого фонарика стоят около 26 долларов, сказала она, но она думает, что если бы это было массовое производство, то его можно было бы производить и продавать по гораздо более низкой цене.

Однако самое интересное в этом изобретении — это то, как оно позволяет получать энергию абсолютно устойчивым образом. Как объяснила Энн: «За последние годы мы увидели, насколько использование возобновляемых источников энергии вышло на первый план. Использование природной энергии Земли, но в то же время не разрушать Землю, так важно, особенно с нашими глазами сейчас. опасаясь глобального потепления».

Будущее фонарика, работающего от тепла тела

После победы на Google Science Fair 2013 Энн продолжает продвигать свое изобретение, исследования и инновации в области альтернативной энергетики по всему миру. Помимо научных выступлений на TEDx в Редмонде, Вашингтон, Ванкувере, Британская Колумбия, и в Эдмонтоне, Альберта, она также выступала на Techtoria 2013 в своем родном городе Виктория, Британская Колумбия. Она представила свое изобретение на шоу Джимми Фэллона в прямом эфире в рамках его 9-го сегмента «Fallonventions».0045 , и провел многочисленные интервью со съемочными группами из США и Европы, снимающими короткометражные документальные фильмы.

В мае этого года она представляла Канаду на Международной выставке науки и техники 2014 в Лос-Анджелесе и заняла второе место в категории «Электротехника/машиностроение», а также получила 3 ​​другие специальные награды. В эти выходные она также выступит на TEDx Victoria.

Что касается фонарика, работающего от тепла тела, и того, что ждет его в будущем, Энн и ее семья заняты, пытаясь вывести его на рынок, хотя она признает, что это немного сложно из-за ее плотного графика:

«Сейчас мы получаем патент и разговариваем с компаниями-производителями. У меня совсем не так много времени, как хотелось бы, потому что я борюсь с 12-м классом, поступаю в университеты и пытаюсь получить хорошие оценки и т. д. и т. д. Надеюсь, у меня будет больше времени в ближайшие недели… Отличные планы на будущее, я не могу дождаться, чтобы увидеть, что будет дальше».

Чтобы получить дополнительную информацию об Энн Макосинкси, фонарике, питающемся от тепла тела, и быть в курсе его коммерческого развития, загляните в блог Энн на anninventions.com. Кроме того, обязательно посмотрите следующее видео с участием Энн и ее изобретения — «Высвобождение термоэлектрической силы внутри вас»:

И ее выступление на TEDx Ренфрю Коллингвуд под названием «Будь источником»:

Источники:

• www.cbc.ca/news/technology/google-science-fair-in-wins-wins b-c-teen-s-body-heat-powered-flashlight-1.1866106
• www.cbc.ca/news/technology/body-heat-powered-flashlight-takes-teen-to-google-science-fair-1.1317745
• www.gizmag.com/body-heat-powered-flashlight/28113/
• technexo.blogspot.com/2013/06/Hollow-Thermoelectric-Flashlight-by-15-year-old-Ann-Makosinski.html
• annventions.com/
• mashable.com/2013/09/10/hollow-flashlight/
• blogs. smus.bc.ca/review/2013/09/06/a-google-science-fair-summer/ #.VGzjb8kiCto
• googleblog.blogspot.ca/2013/09/and-winner-of-2013-google-science-fair.html
• tc.youthscience.ca/news/ann-makosinski-wins-google-science- Fair-2013

Авторы изображений:

• Энн Макосински: Youtube
• Google Science Fair: Betakit
• Фонарик с тепловым питанием: Engineering
• Ann (2): Mashable
• Jimmy Fallon LIve: NBC

Фонарик, работающий исключительно от тепла человеческой руки

Термоэлектрический эффект

Термоэлектрический эффект – это прямое преобразование разницы температур в электрическое напряжение и наоборот. Термоэлектрическое устройство создает напряжение, когда на каждой стороне разная температура. И наоборот, при подаче на него напряжения создается разница температур. В атомном масштабе приложенный температурный градиент вызывает диффузию носителей заряда в материале с горячей стороны на холодную.

Этот эффект можно использовать для выработки электроэнергии, измерения температуры или изменения температуры объектов. Поскольку направление нагрева и охлаждения определяется полярностью приложенного напряжения, термоэлектрические устройства можно использовать в качестве регуляторов температуры.

Термин «термоэлектрический эффект» охватывает три отдельно идентифицируемых эффекта: эффект Зеебека, эффект Пельтье и эффект Томсона. В учебниках это может называться эффектом Пельтье-Зебека. Это разделение происходит из независимых открытий французского физика Жана Шарля Атанаса Пельтье и физика из балтийских немцев Томаса Иоганна Зеебека. Джоулев нагрев, тепло, которое выделяется всякий раз, когда ток проходит через резистивный материал, связан, хотя обычно его не называют термоэлектрическим эффектом. Эффекты Пельтье-Зебека и Томсона термодинамически обратимы, тогда как нагрев Джоуля — нет.

Эффект Пельтье — это наличие нагрева или охлаждения в наэлектризованном соединении двух разных проводников.

Он назван в честь французского физика Жана Шарля Атанаса Пельтье, открывшего его в 1834 году. Когда ток течет через соединение между двумя проводниками A и B, тепло может выделяться (или отводиться) в месте соединения.

Термоэлектрические генераторы (также называемые генераторами Зеебека) представляют собой устройства, которые преобразуют тепло (разницу температур) непосредственно в электрическую энергию, используя явление, называемое эффектом Зеебека (форма термоэлектрического эффекта).

Эффект Пельтье — это наличие нагрева или охлаждения в электрифицированном соединении двух разных проводников (1834). Его великим экспериментальным открытием был нагрев или охлаждение соединений в гетерогенной цепи металлов в зависимости от направления, в котором электрический ток проходит по цепи. Этот обратимый эффект прямо пропорционален силе тока, а не его квадрату, как и необратимое выделение тепла за счет сопротивления во всех частях цепи. Установлено, что если ток от внешнего источника проходит через цепь из двух металлов, он охлаждает один спай и нагревает другой.

Он охлаждает соединение, если оно направлено в том же направлении, что и термоэлектрический ток, который был бы вызван прямым нагревом этого соединения. Другими словами, прохождение тока от внешнего источника вызывает в местах соединения цепи распределение температуры, которое приводит к ослаблению тока за счет наложения термоэлектрического тока, протекающего в противоположном направлении.

Когда электродвижущий ток протекает через электронный переход между двумя проводниками (А и В), теплота отводится в этом соединении. Чтобы сделать типичный насос, между двумя пластинами создается несколько соединений. Одна сторона нагревает, а другая охлаждает. К горячей стороне присоединено рассеивающее устройство для поддержания охлаждающего эффекта на холодной стороне. Как правило, использование эффекта Пельтье в качестве устройства теплового насоса включает в себя несколько последовательных переходов, через которые проходит ток. Некоторые соединения теряют тепло из-за эффекта Пельтье, а другие нагреваются.

Это явление используют термоэлектрические насосы, а также термоэлектрические охлаждающие модули Пельтье, используемые в холодильниках.

Эффект Пельтье можно рассматривать как обратный аналог эффекта Зеебека (аналога противо-ЭДС в магнитной индукции): если замкнуть простую термоэлектрическую цепь, то эффект Зеебека вызовет ток, который, в свою очередь (через эффект Пельтье) всегда будет передавать тепло от горячего спая к холодному.

Истинное значение этого «эффекта Пельтье» для объяснения термоэлектрических токов впервые ясно указал Джеймс Прескотт Джоуль; а сэр Уильям Томсон расширил эту тему, показав как теоретически, так и экспериментально, что существует нечто близкое к эффекту Пельтье, когда неоднородность обусловлена ​​не различием качества материи, а различием температуры в смежных частях тела. тот же материал. Вскоре после того, как открытие Пельтье было опубликовано, Ленц использовал этот эффект, чтобы заморозить небольшое количество воды за счет холода, возникающего в соединении висмута и сурьмы, когда через металлы в указанном порядке пропускали гальванический ток.