כדי להשיג חשמל, אתה צריך למצוא הבדל פוטנציאלי ומוליך אנשים תמיד ניסו לחסוך כסף, ובעידן של חשבונות השירות הגדלים כל הזמן, זה בכלל לא מפתיע. כיום, ישנן כבר דרכים בהן אדם יכול לקבל חשמל בחינם עבורו. ככלל, מדובר בהתקנות עשה זאת בעצמך מסוימות, המבוססות על גנרטור חשמלי.
גנרטור תרמואלקטרי ומכשירו
גנרטור תרמו-אלקטרי הוא מכשיר המפיק אנרגיה חשמלית מחום. זהו מקור אדים מעולה לחשמל, אם כי עם יעילות נמוכה.
כמכשיר להמרה ישירה של חום לאנרגיה חשמלית, משתמשים בגנרטורים תרמואלקטריים המשתמשים בעקרון הפעולה של צמדים תרמיים קונבנציונליים
בעיקרו של דבר, חשמל תרמי הוא המרה ישירה של חום לחשמל במוליכים נוזליים או מוצקים, ואז התהליך ההפוך של חימום וקירור המגע של מוליכים שונים באמצעות זרם חשמלי.
מכשיר מחולל חום:
- למחולל חום שני מוליכים למחצה, שכל אחד מהם מורכב ממספר מסוים של אלקטרונים;
- הם מחוברים זה לזה גם על ידי מוליך, שמעליו יש שכבה המסוגלת להוביל חום;
- מוליך תרמיוני מחובר אליו גם להעברת מגעים;
- לאחר מכן מגיעה שכבת הקירור, ואחריה מוליך למחצה, שמגעיו מובילים למוליך.
למרבה הצער, מחולל חום וכוח לא תמיד מסוגל לעבוד עם יכולות גבוהות, ולכן משתמשים בו בעיקר בחיי היומיום ולא בייצור.
כיום כמעט ולא משתמשים בממיר התרמו-חשמלי בשום מקום. זה "מבקש" הרבה משאבים, זה גם תופס מקום, אבל המתח והזרם שהוא יכול לייצר ולהמיר הם קטנים מאוד, וזה מאוד לא רווחי.
המרת חום לאור ואז לחשמל
14.11.2019 924
"פוטונים תרמיים הם פוטונים הנפלטים על ידי גוף חם." "אם אתה מסתכל על משהו חם עם מצלמת אינפרא אדום, אתה יכול לראות שהוא זוהר. המצלמה מציגה את הפוטונים הנרגשים האלה מבחינה תרמית. "
ההמצאה היא פולט חום היפרבולי המסוגל לספוג חום עז שאחרת היה בורח לסביבה, דוחס אותו לרוחב פס צר ופולט אותו כאור להמרה נוספת לחשמל.
גילוי זה משמש המשך של אחר מחקרנערך בבית הספר הטכנולוגי בראון באוניברסיטת רייס עוד בשנת 2020, כאשר נמצאה שיטה פשוטה ליצור סרטים דמויי צלחת מיושרים מאוד מצינורות פחמן ארוזות היטב.
בזבוז חום
הדיונים הובילו להחלטה לבדוק אם ניתן להשתמש בסרטים אלה לתיעול "פוטונים תרמיים".
"פוטונים תרמיים הם פוטונים הנפלטים על ידי גוף חם." "אם אתה מסתכל על משהו חם עם מצלמת אינפרא אדום, אתה יכול לראות שהוא זוהר. המצלמה מציגה את הפוטונים הנרגשים האלה מבחינה תרמית. "
קרינה אינפרא - אדומה הוא מרכיב באור השמש המספק חום לכדור הארץ, אך זהו רק חלק קטן מכל הספקטרום האלקטרומגנטי.
"כל משטח חם פולט אור בצורת קרינה תרמית.""הבעיה היא שקרינה תרמית היא פס רחב, והמרת האור לחשמל יעילה רק אם הקרינה היא בפס צר. האתגר היה לסחוט פוטונים פס רחב ללהקה צרה. "
סרטי ננו-צינור אפשרו לבודד פוטונים אמצע-אינפרא אדום שאחרת היו מבוזבזים. זה עשוי להניע שימוש נרחב בחום פסולת, המהווה כ -20% מכלל צריכת האנרגיה התעשייתית.
צינורות פחמן יכולים להעביר חום
"הדרך היעילה ביותר להמיר חום לחשמל כרגע היא להשתמש בטורבינות ובקיטור או באיזה נוזל אחר להנעתן." "הם יכולים לספק כמעט 50 אחוז יעילות המרה. לא הרבה מהידוע כיום יכול להתקרב ליעילות כזו, אך קשה ליישם את המערכות הללו. "
צינורות פחמן מיושרות נשארים יציבים תרמית עד 1600 מעלות צלזיוס ומפגינים אניזוטרופיה קיצונית: מוליכים לכיוון אחד ומבודדים בשני האחרים - אפקט הנקרא פיזור היפרבולי. פוטונים תרמיים יכולים להתנגש בסרט ולהגיע מכל כיוון, אך לצאת רק אחרי אחד.
האניסוטרופיה הקיצונית הזו מביאה לצפיפות פוטונים גבוהה במיוחד באמצע האינפרא-אדום, ומתבטאת כתהודים חזקים בחללי עומק בגודל תת-גל.
"במקום לעבור ישירות מחום לחשמל, הדרך עוברת תחילה מחום לאור ורק אחר כך לחשמל." "במבט ראשון נראה ששני צעדים יהיו יעילים משלושה, אך במקרה זה לא."
הוספת פולטנים לתאים סולריים סטנדרטיים יכולה להגדיל את יעילותם משיאם הנוכחי של כ -22% עד 80%. "על ידי דחיסת כל אנרגיית החום הפסולת לאזור ספקטרלי קטן, ניתן להמיר אותה ביעילות רבה לחשמל." בנוסף, פולטי חום ננו-פוטוניים בעלי צפיפות פוטונים גבוהה יכולים לשפר משמעותית את יעילות קירור הקרינה והתאוששות החום הפסולת.
תוכלו ללמוד עוד על הטכנולוגיה לקרוא למידע נוסף, ראה ACS Photonics.
מקור: אוניברסיטת רייס
מחולל תרמי סולארי של גלי חשמל ורדיו
מקורות האנרגיה החשמלית יכולים להיות שונים מאוד. כיום, הייצור של גנרטורים תרמואלקטריים סולריים החל לצבור פופולריות. ניתן להשתמש בהתקנות כאלה במגדלורים, בחלל, במכוניות, כמו גם בתחומי חיים אחרים.
גנרטורים תרמיים סולאריים הם דרך נהדרת לחסוך באנרגיה
RTG (מייצג מחולל תרמו-אלקטרי רדיונוקלידי) פועל על ידי המרת אנרגיית איזוטופ לאנרגיה חשמלית. זו דרך חסכונית מאוד להשיג חשמל כמעט בחינם ואפשרות של תאורה בהיעדר חשמל.
תכונות ה- RTG:
- קל יותר להשיג מקור אנרגיה מהתפרקות איזוטופ מאשר למשל לעשות זאת על ידי חימום מבער או מנורת נפט;
- ייצור חשמל וריקבון החלקיקים אפשרי בנוכחות איזוטופים מיוחדים, מכיוון שתהליך הריקבון שלהם יכול להימשך עשרות שנים.
באמצעות התקנה כזו, עליכם להבין שכאשר עובדים עם דגמי ציוד ישנים קיים סיכון לקבל מינון של קרינה, וקשה מאוד להשליך מכשיר כזה. אם הוא לא נהרס כראוי, הוא יכול לשמש כפצצת קרינה.
בבחירת יצרן ההתקנה, עדיף להישאר בחברות שכבר הוכיחו את עצמן. כגון Global, Altec (Altec), TGM (Tgm), Cryotherm, Termiona.
אגב, דרך טובה נוספת להשיג חשמל בחינם היא גנרטור לאיסוף גלי רדיו.הוא מורכב מזוגות קבלים סרטים וקבלים אלקטרוליטיים, כמו גם דיודות בעלות הספק נמוך. כבל מבודד כ- 10-20 מטר נלקח כאנטנה וחוט קרקע נוסף מחובר לצינור מים או גז.
מדענים רוסים קיבלו חום מקור
מדענים ממכון הקטליזה של ה- SB RAS הבינו כיצד ניתן להשיג חום מהקור, שיכול לשמש לחימום בתנאי אקלים קשים. לשם כך הם מציעים לספוג אדי מתנול על ידי חומר נקבובי בטמפרטורות נמוכות. תוצאות ראשונות של מחקר הנתמך על ידי מענק
קרן המדע הרוסית (RSF), היו
יצא לאור
בכתב העת Applied Engineering Thermal. כימאים הציעו מחזור שנקרא "חום מקור" ("TepHol"). מדענים ממירים חום באמצעות תהליך ספיחת מתנול לחומר נקבובי. ספיחה היא תהליך ספיגת חומרים מתמיסה או מתערובת גז על ידי חומר אחר (סופג), המשמש להפרדה וטיהור חומרים. החומר הנספג נקרא ספיחה.
"הרעיון היה לחזות תיאורטית תחילה מה צריך להיות הסופח האופטימלי, ואז לסנתז חומר אמיתי עם תכונות הקרובות לאידיאליות", הגיב אחד ממחברי המחקר, דוקטור לכימיה יורי אריסטוב. - חומר העבודה הוא אדי מתנול ובדרך כלל נספג באמצעות פחמנים פעילים. ראשית לקחנו פחמנים פעילים זמינים מסחרית והשתמשנו בהם. התברר שרובם "לא עובדים" טוב מאוד, אז החלטנו לסנתז סופחי חומר מתנול חדשים, המתמחים במחזור TepHol, בעצמנו. מדובר בחומרים דו-רכיבים: יש להם מטריצה נקבובית, מרכיב אינרטי יחסית, והמרכיב הפעיל הוא מלח הסופג היטב את המתנול ".
ואז ביצעו המדענים ניתוח תרמודינמי של מחזור TepHol, הנותן מושג משוער למהלך תהליך הטרנספורמציה, וקבעו את התנאים האופטימליים ליישום הספיחה. המדענים עמדו בפני המשימה לברר אם המחזור התרמודינמי החדש יכול לספק מספיק יעילות וכוח ליצירת חום. כדי לענות על שאלה זו, תוכנן אב-טיפוס מעבדתי של מתקן TepHol עם סופח אחד, מאייד וקריוסטטים המדמים אוויר קר ומים שאינם מקפיאים. הסופח הונח במחליף חום משטח גדול ומיוחד מאלומיניום. התקנה זו מאפשרת לייצר חום במצב לסירוגין: הוא משתחרר כאשר הסופח סופג מתנול ואז לוקח זמן להתחדש באחרון. לשם כך מופחת לחץ המתנול על פני הספיגה, מה שמקל על טמפרטורת הסביבה הנמוכה. בדיקות של אב הטיפוס של TepHol בוצעו בתנאי מעבדה, שם הודמו תנאי הטמפרטורה של החורף הסיבירי, והניסוי הושלם בהצלחה.
"שימוש בשני תרמוסטטים טבעיים (אגירת חום) בחורף, למשל אוויר סביבתי (T = -20 - -40 ° C) ומים שאינם מקפיאים מנהר, אגם, ים או מי תהום (T = 0 - 20 ° C) , עם הפרש טמפרטורה 30-60 מעלות צלזיוס, ניתן להשיג חום לחימום בתים. יתר על כן, ככל שקר יותר בחוץ, כך קל יותר לקבל חום שימושי, "אמר יורי אריסטוב.
עד היום מדענים סינתזו ארבעה חומרים סופחים חדשים שנמצאים בשלב הבדיקה. לדברי המחברים, התוצאות הראשונות של בדיקות אלה מעודדות מאוד.
"השיטה המוצעת מאפשרת לך לקבל חום ישירות באתר באזורים עם חורפים קרים (צפון מזרח רוסיה, צפון אירופה, ארצות הברית וקנדה, כמו גם הארקטי), מה שיכול להאיץ משמעותית את ההתפתחות החברתית-כלכלית שלהם.השימוש אפילו בכמות קטנה של חום בטמפרטורה נמוכה של הסביבה יכול להוביל לשינוי במבנה האנרגיה המודרנית, להפחית את התלות של החברה בדלקים מאובנים ולשפר את האקולוגיה של כדור הארץ שלנו ", סיכם אריסטוב.
בעתיד, פיתוח מדענים רוסים יכול להיות שימושי לשימוש רציונלי בפסולת תרמית בטמפרטורה נמוכה מהתעשייה (למשל, מי קירור המוזרמים על ידי תחנות כוח תרמיות, וגזים שהם תוצר לוואי של כימיקלים ונפט. זיקוק תעשיות), תחבורה ודיור ושירותים קהילתיים, כמו גם אנרגיה תרמית מתחדשת, במיוחד באזורי כדור הארץ עם תנאי אקלים קשים.
איך להכין אלמנט פלטייה במו ידיך
אלמנט Peltier נפוץ הוא לוח המורכב מחלקים ממתכות שונות עם מחברים לחיבור לרשת. צלחת כזו מעבירה זרם בעצמה, מתחממת מצד אחד (למשל, עד 380 מעלות) ועובדת מהקור מצד שני.
אלמנט Peltier הוא מתמר תרמו-אלקטרי מיוחד שעובד על פי העיקרון של אותו שם לאספקת זרם חשמלי.
לתרמוגנרטור כזה יש את העיקרון ההפוך:
- ניתן לחמם צד אחד על ידי שריפת דלק (למשל, אש על עץ או חומר גלם אחר);
- הצד השני, להיפך, מקורר על ידי מחליף חום נוזלי או אוויר;
- לפיכך, נוצר זרם על החוטים, שניתן להשתמש בהם בהתאם לצרכים שלך.
נכון, ביצועי המכשיר אינם גדולים במיוחד, וההשפעה אינה מרשימה, אך עם זאת, מודול ביתי כל כך פשוט עשוי לטעון את הטלפון או לחבר פנס LED.
לאלמנט הגנרטור הזה יתרונותיו:
- עבודה שקטה;
- היכולת להשתמש במה שיש;
- משקל קל וניידות.
תנורים תוצרת בית כאלה החלו לצבור פופולריות בקרב אלה שאוהבים לבלות בלילה ביער ליד האש, תוך שימוש במתנות הארץ ואינם נרתעים מלהשיג חשמל בחינם.
מודול ה- Peltier משמש גם לקירור לוחות מחשב: האלמנט מחובר ללוח וברגע שהטמפרטורה הופכת גבוהה מהטמפרטורה המותרת, הוא מתחיל לקרר את המעגלים. מצד אחד, חלל אוויר קר נכנס למכשיר, מצד שני, חם. הדגם 50X50X4mm (270w) פופולרי. אתה יכול לקנות מכשיר כזה בחנות או להכין אותו בעצמך.
אגב, חיבור מייצב לאלמנט כזה יאפשר לך לקבל מטען מצוין למכשירי חשמל ביתיים בפלט, ולא רק מודול תרמי.
כדי להכין אלמנט של פלטייה בבית, עליכם לקחת:
- מוליכים בימטאליים (כ 12 חתיכות ומעלה);
- שתי צלחות קרמיקה;
- כבלים;
- מלחם.
תוכנית הייצור היא כדלקמן: המוליכים מולחמים ומונחים בין הלוחות, ולאחר מכן הם קבועים היטב. במקרה זה, עליכם לזכור את החוטים אשר לאחר מכן יחוברו לממיר הנוכחי.
היקף השימוש באלמנט כזה הוא מגוון מאוד. מכיוון שאחד מדפנותיו נוטה להתקרר, בעזרת מכשיר זה תוכלו להכין מקרר קטן נוסע, או, למשל, מזגן אוטומטי.
אבל, כמו כל מכשיר, גם ללהט החום הזה יש יתרונות וחסרונות. הפלוסים כוללים:
- מידה קומפקטית;
- היכולת לעבוד עם אלמנטים קירור או חימום יחד או כל אחד לחוד;
- פעולה שקטה, שקטה כמעט.
מינוסים:
- הצורך לשלוט בהפרש הטמפרטורה;
- צריכת אנרגיה גבוהה;
- יעילות נמוכה בעלות גבוהה.
סוגי קולטי שמש - מה הם?
קולטים מובנים כמכשירים המסוגלים לקלוט אנרגיית שמש, לשנות אותה לחום ואז לשלוח אותה לקירור.קולט שמש סטנדרטי מיוצר בצורה של מארז פלסטיק או מתכת, בו מותקנות לוחות מתכת שחורים. ניתן לחמם את הצלחות הללו לטמפרטורה מסוימת.
בהתאם לגודלו, מחלקים את הקולטים לטמפרטורה גבוהה, בינונית ונמוכה. זה לא מציאותי להכין מכשירים בטמפרטורה גבוהה בבית. הם נוצרים באמצעות טכנולוגיות מתוחכמות להפעלה במתקנים תעשייתיים גדולים. מבנים בטמפרטורה בינונית שמצטברים כמות מספקת של אנרגיה סולארית יכולים לשמש לחימום מבני מגורים, ובמבנים בטמפרטורה נמוכה לחימום מים. זה בהחלט אפשרי להכין את שני סוגי האספנים בעצמך.
המכשירים המעניינים אותנו מחולקים לסוגים הבאים:
- שָׁטוּחַ;
- מִצטַבֵּר;
- אוויר;
- נוזל.
קולט שמש על הגג
אספן שטוח הוא מבנה דמוי קופסא עשוי מתכת עם צלחת לספיגת אור מהשמש. הוא מכוסה במכסה זכוכית עם תכולת ברזל נמוכה, שבגללה כמעט כל אור השמש נופל על הצלחת חישה החום. המבנה בהכרח מבודד תרמית. היעילות של אספן כזה קטנה באופן אובייקטיבי - כ -10%. ניתן להגדיל אותו על ידי החלת מוליכים למחצה מיוחדים עם מאפיינים אמורפיים על רקיק. מכשירים כאלה מתאימים לחימום מים בחיי היומיום.
אספן תרמוסיפון (אחסון) נחשב ליעיל יותר. הוא משמש לחימום מים ולשמירה על הטמפרטורה ברמה נתונה בחדר למשך זמן מה. מבחינה מבנית, הוא עשוי בצורה של 1-3 טנקים המותקנים בקופסה עם בידוד תרמי. כמו מכשיר שטוח, הוא מכוסה במכסה זכוכית. בעונה קרה קשה להשתמש באספן כזה. אבל בקיץ, כאשר האור מהשמש חזק מאוד, ניתן להשתמש בו בבית.
מבנים סולריים נוזליים משתמשים במים כמוביל חום. הם מיוצרים עם עיקרון פתוח או סגור של החלפת חום, הם יכולים להיות ללא זכוכית ומזוגגת. הפעלת מכשירים כאלה רצופת אי נוחות - לעיתים קרובות הם דולפים ועלולים בהחלט לקפוא בחודשי החורף. אספני אוויר, המשמשים לרוב לייבוש פירות, ירקות וכמויות קטנות יחסית של מוצרים חקלאיים אחרים, נעדרים מבעיות אלו. המטוס פשוט מבחינה מבנית, קל לתחזוקה ולכן הוא נהנה מפופולריות ראויה.
גנרטור ביתי פשוט
למרות העובדה שמכשירים אלה אינם פופולריים כעת, כרגע אין דבר מעשי יותר מיחידה להפקת תרמו, המסוגלת להחליף תנור חשמלי, מנורת תאורה בטיול, או לעזור אם הטעינה לטלפון נייד מתקלקל, להפעלת חלון חשמל. חשמל כזה יעזור גם בבית במקרה של הפסקת חשמל. אפשר להשיג אותו בחינם, אפשר לומר, בכדור.
אז, כדי ליצור גנרטור תרמו-אלקטרי, אתה צריך להכין:
- וסת מתח;
- מלחם;
- כל גוף;
- רדיאטורים לקירור;
- משחה תרמית;
- גופי חימום של פלטייה.
הרכבת המכשיר:
- ראשית, גוף המכשיר עשוי להיות ללא תחתית, עם חורים בתחתית לאוויר ובחלקו העליון עם מעמד למיכל (אם כי זה לא הכרחי, מכיוון שהגנרטור לא יכול לעבוד על מים) ;
- לאחר מכן, אלמנט פלטייה מחובר לגוף, ורדיאטור קירור מחובר לצד הקר שלו באמצעות משחה תרמית;
- אז אתה צריך להלחין את המייצב ואת מודול Peltier, על פי הקטבים שלהם;
- המייצב צריך להיות מבודד היטב כדי שהלחות לא תגיע לשם;
- נותר לבדוק את עבודתו.
אגב, אם אין דרך להשיג רדיאטור, אתה יכול להשתמש במקרר מחשב או בגנרטור לרכב במקום. שום דבר נורא לא יקרה מהחלפה כזו.
ניתן לרכוש את המייצב עם מחוון דיודה שייתן אות אור כאשר המתח מגיע לערך שצוין.
צמד תרמי DIY: תכונות תהליך
מהו צמד תרמי? צמד תרמי הוא מעגל חשמלי המורכב משני אלמנטים שונים עם מגע חשמלי.
ThermoEMF של צמד תרמי עם הפרש טמפרטורה של 100 מעלות בקצותיו הוא בערך 1 mV. כדי להעלות אותו גבוה יותר, ניתן לחבר כמה צמדים תרמיים בסדרה. תקבל ערמה תרמית, אשר תרמו EMF שלה יהיה שווה לסכום הכולל של EMF של הצמדים התרמיים הכלולים בו.
תהליך ייצור הצמד התרמי הוא כדלקמן:
- נוצר חיבור חזק של שני חומרים שונים;
- מקור מתח (למשל, מצבר לרכב) נלקח וחוטים מחומרים שונים המפותלים מראש לצרור מחוברים לקצה אחד שלו;
- בשלב זה עליכם להביא לקצה השני עופרת המחוברת לגרפיט (מתאים כאן מוט עיפרון רגיל).
אגב, חשוב מאוד לבטיחות לא לעבוד במתח גבוה! האינדיקטור המקסימלי בעניין זה הוא 40-50 וולט. אבל עדיף להתחיל עם כוחות קטנים מ -3 עד 5 קילוואט, ולהגדיל אותם בהדרגה.
יש גם דרך "מים" ליצור צמד תרמי. זה מורכב בהבטחת חימום החוטים המחוברים של המבנה העתידי באמצעות פריקה קשתית, המופיעה ביניהם ופתרון חזק של מים ומלח. בתהליך של אינטראקציה כזו, אדי "מים" מחזיקים את החומרים יחד, לאחר מכן ניתן לראות את הצמד התרמי מוכן. במקרה זה, חשוב לאיזה קוטר המוצר כולל. זה לא צריך להיות גדול מדי.
חשמל בחינם במו ידיכם (וידאו)
קבלת חשמל בחינם אינה מסובכת כמו שזה נשמע. הודות לסוגים שונים של גנרטורים העובדים עם מקורות שונים, זה כבר לא מפחיד להישאר ללא אור בזמן הפסקת חשמל. מיומנות קטנה וכבר יש לך תחנת מיני משלך לייצור חשמל מוכנה.
תחנת כוח מעץ היא אחת הדרכים האלטרנטיביות לספק חשמל לצרכנים.
מכשיר כזה מסוגל להשיג חשמל בעלויות אנרגיה מינימליות, אפילו במקומות בהם אין ספק כוח כלל.
תחנת כוח המשתמשת בעצי הסקה יכולה להיות אופציה מצוינת לבעלי קוטג'ים ובתים כפריים.
ישנן גם גרסאות מיניאטוריות המתאימות לאוהבי טיולים ארוכים ולבלות בטבע. אבל קודם כל הדברים הראשונים.
תוכן (לחץ על הכפתור בצד ימין):
תכונות של
תחנת כוח עם עצים רחוקה מלהמצאה חדשה, אך טכנולוגיות מודרניות אפשרו לשפר מעט את המכשירים שפותחו קודם לכן. יתר על כן, כמה טכנולוגיות שונות משמשות לייצור חשמל.
בנוסף, המושג "על עץ" מעט אינו מדויק, שכן כל דלק מוצק (עץ, שבבי עץ, משטחים, פחם, קוקה קוקה), באופן כללי, כל דבר שיכול לשרוף, מתאים להפעלה של תחנה כזו.
מיד נציין כי עצי הסקה, או ליתר דיוק תהליך הבעירה שלהם, משמשים רק כמקור אנרגיה המבטיח את תפקוד המכשיר בו נוצר חשמל.
היתרונות העיקריים של תחנות כוח כאלה הם:
- היכולת להשתמש במגוון רחב של דלקים מוצקים וזמינותם;
- קבלת חשמל לכל מקום;
- השימוש בטכנולוגיות שונות מאפשר לך לקבל חשמל עם מגוון רחב של פרמטרים (מספיק רק לטעינה רגילה של הטלפון ולפני הפעלת ציוד תעשייתי);
- זה יכול גם לשמש כאלטרנטיבה אם הפסקות חשמל נפוצות, וגם כמקור החשמל העיקרי.
גרסה קלאסית
כאמור, תחנת כוח מעץ משתמשת בכמה טכנולוגיות להפקת חשמל. הקלאסי ביניהם הוא אנרגיית האדים, או פשוט מנוע הקיטור.
הכל פשוט כאן - עצי הסקה או כל דלק אחר, שריפה, מחמם את המים, וכתוצאה מכך הוא הופך למצב גזי - אדים.
הקיטור שנוצר מוזרם לטורבינה של סט הגנרטורים, ועל ידי סיבוב הגנרטור מייצר חשמל.
מכיוון שמנוע הקיטור ומערכת הגנרטורים מחוברים במעגל סגור אחד, לאחר שעברו דרך הטורבינה, מקורר האדים, שוב מוזרם לדוד, וכל התהליך חוזר על עצמו.
פריסת תחנת כוח כזו היא אחת הפשוטות ביותר, אך יש לה מספר חסרונות משמעותיים, אחד מהם מהווה סכנת פיצוץ.
לאחר המעבר של מים למצב גזי, הלחץ במעגל עולה באופן משמעותי, ואם הוא לא מווסת, יש סבירות גבוהה לקרע בצינור.
ולמרות שמערכות מודרניות משתמשות במערך שלם של שסתומי בקרת לחץ, הפעלת מנוע קיטור עדיין דורשת ניטור מתמיד.
בנוסף, מים רגילים המשמשים במנוע זה עלולים לגרום להיווצרות אבנית על קירות הצינורות, מה שמוריד את יעילות התחנה (האבנית פוגעת בהעברת החום ומפחיתה את תפוקת הצינורות).
אך כעת הבעיה נפתרת באמצעות מים מזוקקים, נוזלים, זיהומים מטוהרים המשקעים או גזים מיוחדים.
אך מצד שני, תחנת כוח זו יכולה לבצע פונקציה אחרת - לחמם את החדר.
הכל פשוט כאן - לאחר מילוי תפקידו (סיבוב הטורבינה), יש לקרר את האדים כך שהוא שוב יעבור למצב נוזלי, הדורש מערכת קירור או, פשוט, רדיאטור.
ואם נציב את הרדיאטור הזה בבית, בסופו של דבר נקבל לא רק חשמל מתחנה כזו, אלא גם חום.
שיטות חיסכון
אחת האפשרויות כאן היא השימוש ביחידות בקרה אוטומטיות למערכת החימום בבית. ציוד כזה עצמו עוקב אחר הטמפרטורה בחוץ, ובהתאם לכך, בוחר את אופן אספקת החום בדירות.
תושבים בבתים כאלה כבר לא מתמודדים עם מצב שהוא כבר יחסית חם, והסוללות בדירה חמות - נעשה חם מדי בחדר ועליהם לפתוח את החלונות. התושבים חווים אי נוחות ובמקביל צריכים לשלם עבור אנרגיית החום "הנוספת".
עד כה, רק לארבעה אחוזים מהבתים יש בקרת חימום אוטומטית. זה מאפשר לבעלי דירות לחסוך בחשבונות שירות על בסיס חודשי.
גנרטורים תרמואלקטריים
תחנות כוח עם גנרטורים שנבנו על פי עקרון פלטייה הם אופציה מעניינת למדי.
הפיזיקאי פלטייר גילה את ההשפעה שכאשר מועבר חשמל דרך מוליכים המורכבים משני חומרים שונים זה מזה, נספג חום על אחד המגעים, וחום משתחרר על השני.
יתר על כן, השפעה זו הפוכה - אם מצד אחד המוליך מחומם, ומצד שני - מקורר, אז ייווצר בו חשמל.
זהו האפקט ההפוך המשמש בתחנות כוח מעץ. כאשר הם נשרפים הם מחממים מחצית מהלוחית (זהו גנרטור תרמו-אלקטרי), המורכב מקוביות העשויות מתכות שונות, ואת החלק השני שלה מקורר (אליו משתמשים במחליפי חום), וכתוצאה מכך חשמל מופיע על מסופי הצלחת.
מחוללי גז
הסוג השני הוא מחוללי גז. ניתן להשתמש במכשיר כזה בכמה כיוונים, כולל ייצור חשמל.
ראוי לציין כאן שלגנרטור כזה עצמו אין שום קשר לחשמל, שכן משימתו העיקרית היא לייצר גז דליק.
מהות פעולתו של מכשיר כזה מסתכמת בכך שבתהליך חמצון דלק מוצק (בעירה) נפלטים גזים, כולל גזים דליקים - מימן, מתאן, CO, בהם ניתן להשתמש למגוון מטרות.
לדוגמה, גנרטורים כאלה שימשו בעבר במכוניות, שם מנועי בעירה פנימית קונבנציונאלית עבדו בצורה מושלמת על הגז ששוחרר.
בגלל הרעידות המתמדות של הדלק, כמה נהגים ואופנוענים כבר החלו להתקין את המכשירים הללו על מכוניותיהם.
כלומר, כדי להשיג תחנת כוח, מספיק שיהיה מחולל גז, מנוע בעירה פנימית וגנרטור קונבנציונאלי.
באלמנט הראשון ישוחרר גז אשר יהפוך לדלק למנוע, ובתורו יסובב את הרוטור של הגנרטור על מנת להשיג חשמל ביציאה.
היתרונות של תחנות כוח עם גז כוללים:
- אמינות התכנון של מחולל הגז עצמו;
- ניתן להשתמש בגז שנוצר להפעלת מנוע בעירה פנימית (שיהפוך כונן לגנרטור חשמלי), דוד גז, תנור;
- תלוי במנוע הבעירה הפנימית ובגנרטור המשמש, ניתן להשיג חשמל אפילו למטרות תעשייתיות.
החיסרון העיקרי של מחולל הגז הוא המבנה המסורבל, מכיוון שהוא חייב לכלול דוד, בו מתרחשים כל התהליכים לייצור גז, מערכת הקירור והטיהור שלו.
ואם יש להשתמש במכשיר זה להפקת חשמל, אז בנוסף התחנה צריכה לכלול גם מנוע בעירה פנימית וגנרטור חשמלי.
מי זכאי לסבסוד החום?
ביטול עקרון הסבסוד הצולב עוד בשנת 2012, במסגרתו שילמו מפעלים בעיקר עבור אנרגיית חום המשמשת את האוכלוסייה, גרם לעלייה חדה בתעריפי החימום. על מנת להחליק את הקפיצה הבלתי נמנעת בהוצאות האזרחים, הוחלט לשלם סובסידיות לחימום. גודלם תלוי ישירות בהכנסה המשפחתית הכוללת. ככל שהוא נמוך יותר, כך כמות הסיוע מהתקציב גדולה יותר. חישוב סכום הסובסידיות מתבצע על בסיס פרטני, בהתאם למפרט של סיטואציה מסוימת.
ככלל, מידת ההחזר של עלויות החימום מחושבת על פי המקדם המיושם, אשר בתורו נקבע בהתאם להכנסה המשפחתית לאדם. לא כל משפחה יכולה לטעון כי היא זכאית לסבסוד בעונת החימום. לשם כך, אתה אמור לקבל הכנסה ממוצעת לנפש לא יותר משלושים אלף רובל. אותם אזרחים שאין להם אפילו עשרת אלפים רובל לאדם מקבלים פיצוי מלא על עלויות אנרגיית החום שלהם. עבור מי שנמצא בין שתי הנקודות הללו והכנסה של עשרה עד שלושים אלף לכל בן משפחה נקבעים המקדמים שלהם.
נציגי תחנות כוח טרומיות
שים לב שהאפשרויות הללו - גנרטור תרמו-אלקטרי וגנרטור גז עומדות כעת בראש סדר העדיפויות, ולכן מייצרות תחנות מוכנות לשימוש, ביתיות ותעשייתיות.
להלן כמה מהם:
- תנור אינדיגרקה;
- תנור תיירים "BioLite CampStove";
- תחנת כוח "BioKIBOR";
- תחנת כוח "אקו" עם מחולל גז "קוביה".
תנור ביתי רגיל עם דלק מוצק (המיוצר על פי סוג הכיריים "בורז'ייקה") המצויד בגנרטור תרמו-אלקטרי של פלטייה.
מושלם עבור קוטג'ים בקיץ ובתים קטנים, מכיוון שהוא קומפקטי מספיק וניתן להעבירו ברכב.
האנרגיה העיקרית במהלך הבעירה של עצי הסקה משמשת לחימום, אך יחד עם זאת הגנרטור הקיים גם מאפשר לך להשיג חשמל במתח של 12 וולט והספק של 60 וואט.
תנור "BioLite CampStove".
הוא גם משתמש בעקרון Peltier, אך הוא קומפקטי עוד יותר (המשקל הוא 1 ק"ג בלבד), מה שמאפשר לקחת אותו לטיולי טיול, אך כמות האנרגיה שמייצר הגנרטור עוד פחות, אך זה יספיק להטעין פנס או טלפון.
נעשה שימוש גם בגנרטור תרמו-אלקטרי, אך זו כבר גרסה תעשייתית.
היצרן, על פי בקשה, יכול לייצר מכשיר המספק תפוקת חשמל בנפח של 5 קילוואט עד 1 מגה-ווט. אך זה משפיע על גודל התחנה, כמו גם על כמות הדלק הנצרכת.
לדוגמא, התקנה המייצרת 100 קילוואט צורכת 200 ק"ג עצי הסקה לשעה.
אבל תחנת הכוח אקו היא מחולל גז. בעיצובו נעשה שימוש בגנרטור גז "קוביה", מנוע בעירה פנימית בנזין וגנרטור חשמלי בנפח 15 קילוואט.
בנוסף לפתרונות מוכנים תעשייתיים, ניתן לרכוש בנפרד את אותם גנרטורים תרמואלקטריים מבית Peltier, אך ללא תנור, ולהשתמש בו עם כל מקור חום.
היתרונות של התאוששות חום מועילה
שימוש בתוצר לוואי מציוד כרייה ומחשוב הוא פיתרון אוניברסלי עבור רוב המשתמשים, והנה הסיבה:
- חיסכון במשאבי אנרגיה והבטחת אוטונומיה אנרגטית. ביזור ועצמאות מספקי חום מונופול יקטינו עלויות, במיוחד באזורים עם אקלים קר;
- אין צורך לארגן מעברים חמים וקרים, בנוסף להתקין מזגנים וציוד עזר אחר. הפיתרון שאנו מציעים הוא מתחם All-in-One המתחבר לתשתית הקיימת;
- קבלת הכנסה נוספת לא רק מכרייה, אלא גם באמצעות פעילות יזמית באמצעות החום הנוצר או ממכירתו;
- שילוב בתשתית הקיימת. האיחוד שיישמנו וקלות ההתקנה מאפשרים לנו להתחבר למתקנים הקיימים, ולא ליצור מתחם תשתית חדש;
- אין השפעה שלילית על הסביבה בצורה של זיהום תרמי, הופעת איי חום, היפוך טמפרטורה מלאכותית ממקור החום. אין מיקרו-סירקולציה של האטמוספירה ואין סיבוך של מנגנון העברת הזיהום.
תחנות ביתיות
כמו כן, בעלי מלאכה רבים יוצרים תחנות מתוצרת עצמית (בדרך כלל מבוססות על מחולל גז), שנמכרות אז.
כל זה מצביע על כך שתוכלו ליצור באופן עצמאי תחנת כוח מכלים זמינים ולהשתמש בה למטרותיכם.
לאחר מכן, בואו נסתכל כיצד תוכלו ליצור את המכשיר בעצמכם.
מבוסס על גנרטור תרמו-חשמל.
האפשרות הראשונה היא תחנת כוח המבוססת על לוח פלטייה. מיד נציין כי מכשיר ביתי מתאים רק להטענת טלפון, פנס או לתאורה באמצעות מנורות לד.
לייצור תצטרך:
- גוף מתכת, אשר ישחק בתפקיד תנור;
- צלחת פלטייה (נמכרת בנפרד);
- וסת מתח עם פלט USB מותקן;
- מחליף חום או סתם מאוורר בכדי לספק קירור (אפשר לקחת מצנן מחשב).
הכנת תחנת כוח היא פשוטה מאוד:
- אנחנו מכינים תנור. אנחנו לוקחים קופסת מתכת (למשל, מארז מחשב), פורשים אותה כך שלא יהיה לתנור תחתית. אנו יוצרים חורים בקירות למטה לצורך אספקת אוויר. בחלק העליון תוכלו להתקין סורג עליו תוכלו להניח קומקום וכו '.
- הרכיב את הצלחת על הקיר האחורי;
- הרכיב את המצנן על גבי הצלחת;
- אנו מחברים וסת מתח למסופים מהצלחת, מהם אנו מפעילים את המצנן, וגם מסיקים מסקנות לחיבור הצרכנים.
הכל עובד בפשטות: אנו מפעילים את העץ, כאשר הצלחת מתחממת, ייווצר חשמל במסופים שלה, שיסופקו לווסת המתח. המצנן יתחיל ויעבוד ממנו, ויספק קירור של הצלחת.
נותר רק לחבר צרכנים ולעקוב אחר תהליך הבעירה בכיריים (להשליך עצי הסקה במועד).
מבוסס על מחולל גז.
הדרך השנייה לייצר תחנת כוח היא לייצר גז. מכשיר כזה קשה הרבה יותר לייצור, אך תפוקת החשמל גבוהה בהרבה.
כדי לעשות את זה תצטרך:
- מיכל גלילי (למשל, בלון גז מפורק). זה ימלא את התפקיד של תנור, ולכן יש לספק פתחונים להעמסת דלק וניקוי מוצרי בעירה מוצקים, כמו גם אספקת אוויר (מאוורר מאולץ יידרש כדי להבטיח תהליך בעירה טוב יותר) ויציאת גז;
- רדיאטור קירור (יכול להיעשות בצורת סליל), בו יקרר הגז;
- יכולת ליצירת פילטר מסוג "ציקלון";
- יכולת ליצור פילטר גז עדין;
- ערכת גנרטור בנזין (אבל אתה יכול פשוט לקחת כל מנוע בנזין, כמו גם מנוע חשמלי אסינכרוני 220V רגיל).
לאן ניתן לכוון את החום מהציוד?
באמצעות יחידת BiXBiT תוכלו להשתמש בחום עודף לצרכים הבאים:
- חימום אוויר האספקה או המים הנכנסים לחדר, המהווים חלק ממערכת החימום (כולל מערכת "הרצפה החמה") או אספקת מים חמים של בניין מגורים;
- מעבר של מדיום ממצב פאזה אחד למשנהו, ייצור קיטור. אנחנו מדברים, למשל, על מעבר פאזה של תערובת העבודה כדי להבטיח את המחזורים של מנועי חום או מכונות קירור לדחיסת אדים;
- חימום חומר הייבוש;
- חימום חומרי גלם טכנולוגיים;
- בישול (וורט רותח);
- חקלאות (מתחמי חממה, גידול צמחים אוהבי חום, גידול בעלי חיים אקזוטיים וכו ').
להלן שלוש דוגמאות להצבת ההתקנה שלנו בתנאים ספציפיים.
סדנה תעשייתית. הפקות מסוג זה מקבלות לרוב חשמל בתעריפים זולים עבור ארגונים. יש גם תחנות שנאי המתנה, שהן בטלות רוב הזמן. החדרים מחוממים באמצעות דלקים מאובנים או חשמל.
מיקום ההתקנה שלנו יאפשר שימוש יעיל יותר בקו החשמל לגיבוי, וכן יחסוך משאבי החברה בחימום חלל באמצעות חיבור למערכת ההסקה המרכזית.
מחסן, מרכז קניות, בניין משרדים. סוגים אלה של הנחות משתמשים בתעריף חשמל ממוצע, ויש להם גם עתודת כוח לאספקת חשמל. החדרים מחוממים באמצעות דלקים מאובנים או חשמל.
יחידת המחשב שלנו מספקת חום לחדר דרך צינורות אוויר או מחוברת למערכת הסקה מרכזית.
חממות. חברות חקלאיות פרטיות משתמשות בתעריפים זולים או בחשמל מפאנלים סולאריים. חממות מחוממות גם בעיקר באמצעות חשמל.
חשמל לחימום מועבר לאספקת החשמל של המתקן שלנו, המייצר את החום הדרוש לשמירה על טמפרטורה גבוהה. המתקן פועל 24/7, ובהתאם לכך הצמחים (בעלי החיים) מקבלים את האספקה הנדרשת של אנרגיה תרמית ביציבות.
יתרונות וחסרונות של תחנת כוח מעץ
תחנת כוח עם עצים היא:
- זמינות דלק;
- היכולת להשיג חשמל בכל מקום;
- הפרמטרים של החשמל שהתקבל שונים מאוד;
- אתה יכול להכין את המכשיר בעצמך.
- בין החסרונות מצוין:
- לא תמיד יעילות גבוהה;
- עוצמת המבנה;
- בחלק מהמקרים, ייצור חשמל הוא רק תופעת לוואי;
- כדי לייצר חשמל לשימוש תעשייתי, יש לשרוף כמות גדולה של דלק.
באופן כללי, ייצור ושימוש בתחנות כוח דלק מוצק הוא אפשרות הראויה לתשומת לב, והיא יכולה להפוך לא רק לחלופה לרשתות חשמל, אלא גם לעזור במקומות מרוחקים מהציוויליזציה.
בקצרה על עקרון הפעולה
כדי שבעתיד תבין מדוע יש צורך בחלקים מסוימים בעת הרכבת גנרטור תרמואלקטרי ביתי, ראשית בואו נדבר על המכשיר של אלמנט Peltier ואיך זה עובד. מודול זה מורכב מצמדים תרמיים המחוברים בסדרה בין לוחות קרמיקה, כפי שמוצג בתמונה למטה.
כאשר זרם חשמלי עובר במעגל כזה, מתרחש מה שמכונה אפקט פלטייה - צד אחד של המודול מתחמם, והשני מתקרר. למה אנחנו צריכים את זה? הכל פשוט מאוד, אם אתה פועל בסדר הפוך: מחממים צד אחד של הצלחת, ומצננים את השני בהתאמה, אתה יכול לייצר חשמל במתח נמוך ובזרם נמוך. אנו מקווים שבשלב זה הכל ברור, ולכן אנו פונים לכיתות אמן אשר יראו בבירור מה ואיך להכין גנרטור תרמו-אלקטריק במו ידינו.
