Зима приближается, и в Германии солнце редко радует своим светом. Фотоэлектрическая система на моей крыше почти не работает, а электричество из сети здесь дорогое. Я пытался компенсировать это с помощью ветрогенераторов, но безуспешно. Но пока я загружал дрова в камин, у меня появилась идея.
Камин почти каждый день обогревает дом, и тепла от него хватает, чтобы нагреть воду для чая. Есть электрический компонент, который преобразует тепло в электричество — элемент Пельтье. Я проведу тесты с этими модулями и создам теплогенератор, который будет производить энергию для окупаемости инвестиций.
Основы работы модулей Пельтье
Модули Пельтье работают так: можно подавать на них постоянное напряжение и нагревать одну сторону, охлаждая другую, или поддерживать одну сторону холодной, нагревая другую, чтобы производить электричество. В моих тестах холодная сторона всегда была маркирована.
У меня 4 модуля Пельтье с похожими размерами, но разными токовыми характеристиками.
Модуль SP1848, согласно описанию, оптимизирован для выработки электроэнергии.
Я хотел провести тесты, подавая одинаковую постоянную температуру на горячую и холодную стороны, измеряя напряжение холостого хода и ток короткого замыкания. Но поддерживать постоянную температуру горячей стороны оказалось сложно, поэтому я решил поддерживать теплую сторону при комнатной температуре с помощью кулера для процессора.
Я поместил кусок металла на теплую сторону и металлическую чашку со льдом на холодную. Измерения показали, что элемент Пельтье сломан из-за предыдущего перегрева. Исправный элемент имеет низкое сопротивление, которое увеличивается при поломке.
Теория теплогенератора
Разница температур между горячей и холодной сторонами составляла около 20 °C. При разнице в 100 °C можно получить 4,8 В и 669 мА. Мой камин нагревается выше 100 °C, а для охлаждения я использую дождевую воду с температурой 9 °C.
Создание теплогенератора
Сначала я купил 30 модулей. Я соединю их последовательно, чтобы повысить напряжение и упростить работу. Затем я измерю полезное пространство на дровяной печи и вырежу кусок алюминия толщиной 3 мм.
Я добавлю слой алюминия между камином и модулями Пельтье, чтобы не наносить термопасту на печь.
Затем я нанесу термопасту на модули и размещу 21 из них на алюминиевом слое. Я укорочу и соединю провода модулей последовательно, используя каптоновую ленту для предотвращения короткого замыкания.
Я прикреплю меньший кусок алюминия к холодной стороне с помощью термопасты. Проверка показала, что система работает: выходное напряжение позволяет питать светодиод. Для улучшения охлаждения я развернул два алюминиевых блока для водяного охлаждения, добавив термопасту и соединив их трубками.
Я наполнил ведро дождевой водой и опустил туда погружной насос на 12 В.
После откачки воздуха я подключил насос к батарее на 12 В и убедился, что система работает безупречно.
Последним компонентом стало MPPT-зарядное устройство для солнечных батарей, которое может выжать максимальную мощность из любого источника энергии.
Первый тест
Я подключил модули Пельтье, насос и батарею к MPPT-зарядному устройству.
Я зажег камин и ждал, пока напряжение Пельтье увеличится.
Напряжение должно было превысить напряжение батареи для зарядки, но это заняло много времени. Максимальная выходная мощность составила всего 6 Вт, и теплогенератор перестал работать.
Создание/тестирование теплогенератора V2
Я понял, что проблема в перегреве модулей. Я использовал 8 резервных модулей для создания меньшего генератора и протестировал его. Этот генератор показал лучшие результаты, но достиг мощности всего 4 Вт.
Вывод
Максимальная выходная мощность одного модуля составляет около 0,5 Вт. Если бы я создал идеальный генератор из 30 модулей, его производство энергии не окупилось бы долго.
Хотя теплогенератор вырабатывал больше энергии, чем предыдущий ветрогенератор, оба они бесполезны для частного использования. Солнечная энергия остается главным источником энергии.
Экспериментируя с модулями Пельтье, я понял, что они не стоят своих денег как генераторы.
