Собираем генератор
Наносим термопасту на алюминиевую пластину и прикрепляем к ней радиатор с помощью четырех винтиков. Термопаста удалит воздух из микротрещин, тем самым улучшив теплообмен. На обратную сторону пластины наносим еще один слой термопасты и плотно располагаем не ней элементы Пельтье в форме квадрата 2х2. Устанавливаем рядом датчик температуры для дальнейших измерений.
Подключаем все элементы последовательно и отводим провода от них и датчиков температуры в заранее проделанное отверстие в алюминиевой пластине, заключаем все это в разъем от батарейки типа «Крона» и разъем Х. Провода должны выдерживать большой нагрев, поэтому родные заменяем проводами с фторопластовой изоляцией. Наносим слой термопасты на элементы Пельтье и накрываем их железной чашей, после чего соединяем алюминиевую пластину и чашу с помощью винтиков и прикрепляем к конструкции ножки для устойчивости. Генератор практически готов.
Для защиты модуля от попадания в него влаги используем теплоустойчивый герметик, выдерживающий большие температуры (до +1500°С). Наносим его аккуратным тонким слоем вокруг «начинки» и разъемов. Количество герметика должно быть минимальным, поскольку он увеличивает теплообмен между деталями конструкции.
Генератор готов!
Для того, чтобы снимать показания с датчиков температуры и узнать текущую силу тока и напряжение, воспользуемся микроконтроллером ARDUINO.
Пишем программу, составляем электрическую цепь и выводим все данные на дисплей. Нахождение микроконтроллера рядом с высокими температурами крайне нежелательно. Поэтому с помощью длинного теплоустойчивого кабеля с разъемом Х на конце мы отводим блок с микроконтроллером подальше от генератора. Для вывода показаний достаточно просто подключить блок к генератору. Если контролировать температуру, напряжение, силу тока и мощность не нужно, то просто отсоединяем кабель от генератора и работа генератора будет идти вслепую.
Начнем тестирования!
Применений собранному нами генератору может быть множество. Мы будем использовать его в качестве возобновляемого источника энергии в походе или экспедиции.
Устанавливаем наш генератор в емкость с водой радиатором вниз. Датчик температуры, установленный на «холодной стороне», выдает +22°C. Основным источником тепла в нашем генераторе будут тлеющие угольки. Кладем их в чашу, ждем, пока разница температур не составит хотя бы 30° С. Смотрим на показания мультиметра.
Удивительно! С четырех элементов Пельтье мы смогли получить напряжение в 4.8В и силу тока в 0,7А! И это при разнице температур всего в 30 градусов! Этого уже хватит, чтобы зарядить мобильный телефон или портативный аккумулятор. Что же будет при разнице в 100 или 200 градусов?!
Мы не будем останавливаться на достигнутом и пойдем дальше.
Устанавливаем в цепь повышающий преобразователь напряжения и проводим операцию с достижением нужной нам разницы температур. С ним мы достигли максимального напряжения в 16В!
Очень даже неплохой результат!
Получается, что при разнице температур в 30°С из четырех элементов мощность 3,4Вт а с повышающим преобразователем напряжения аж целых 11,2Вт!
Для использования генераторов, работающих на разнице температур, в промышленных в целях, нужна ежегодная постоянная температура воздуха или любой другой среды.
Как известно, в течение года климат практически не изменяется в зоне экватора и полюсов Земли. Поэтому установка промышленных генераторов будет более выгодна лишь на территориях этих климатических поясов. Дальше уже стоит вопрос с поиском двух, рядом находящихся сред с разницей температур, хотя бы в 20-30°С.
Территория России расположена за Северным полярным кругом и охватывает ледяную шапку Северного полюса Земли. Поэтому поиск сред для установки промышленного генератора будем производить именно в этих местах.
Мы долго не могли найти близлежащие среды с разной температурой. Вскоре мы поняли, что за Северным полярным кругом две идеальные среды – вода и воздух! Средняя температура воздуха зимой здесь -30°С, а температура воды всегда приближена к нулю! Создать генератора для такой местности предельно просто.
Элементы Пельтье, заключенные в корпус с радиаторами, расположенными с двух сторон. Одна сторона генератора опускается в воду, а другая остается на воздухе. Вот и вся конструкция. По краям достаточно поставить несколько поплавков, чтобы держать всюконструкцию на плаву. Постоянный источник энергии установлен.
Тепло от воды и минусовая температура воздуха спокойно создают стабильную разницу температур в 30°С, как минимум полгода!
Для достижения мощности в 1кВт при разнице температур в 30°С нам понадобится около 294 элементов Пельтье , которые мы использовали. Достаточно много. Но, если использовать инвертор-преобразователь 12/220V, для повышения напряжения, то можно сократить их число до 16! Сложив элементы в форме квадрата 4х4, получится генератор, размером не больше 20х20 см! Двух – трёх таких установок вполне хватит, чтобы обеспечить энергией небольшую комнату.
На данный момент за Полярным кругом живут около 2.5 млн. человек. Доставлять энергию в эти регионы достаточно проблематично, несмотря на то, что в этих местах расположены залежи нефти и газа. Средний житель России за полярным кругом потребляет около 100кВт в месяц. Что приблизительно 130Вт/ч. Чтобы обеспечить энергией научную станцию в 50 человек, потребуется производить около 6,5кВ/ч. Для того, что бы обеспечить людей необходимой мощностью потребуется установить плавучую электростанцию размером всего лишь 1,5х1,5 м!
Такими установками вполне можно вырабатывать энергию и обеспечивать ею население. Практически все северные прибрежные зоны РФ подходят под эти цели.
Дальнейшее использование природного топлива для выработки энергии, в конечном счете, может сильно нарушить экологию Земли. Миру стоит задуматься о полном переходе на возобновляемые и более безопасные для окружающего мира источники электроэнергии.
Конец
Зыков Кристиан
Исследовательский дневник.